聚羧酸混凝土高效减水剂的合成和研究现状

介绍了用于混凝土的聚羧酸高效减水剂(PC)合成研究现状。按照支链和主链的连接方式,聚羧酸高效减水剂可分为两类,第一类为甲基丙烯酸和甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯类共聚物,第二类为马来酸酐和烯丙醇聚乙二醇醚类共聚物。同时介绍了合成聚羧酸高效减水剂的主要组分大分子单体的制备方法,聚合方法和合成结构控制方法。综合国内外研究成果简要介绍了影响聚羧酸混凝土高效减水剂的分子结构和性能的关系,分散机理,测试和表征方法等。引用文献17篇。     

用固体强酸催化剂SO_4~(2-)/Zr~(4+)合成梳型结构聚羧酸系高效减水剂

采用固体强酸SO42-/Zr4+作为催化剂合成中间体PA,再用其制备具有梳型结构的聚羧酸系减水剂PAMMA。结果表明,当催化剂添加量为聚己二醇质量的0.75%时,生成的PA酯化率为97.6%,且催化剂经过回收后能重复使用;讨论了合成的减水剂分子及其应用于华新P42.5水泥时的流变性能、共混形态、抗折、抗压等力学性能。采用SO42-/Zr4+作为催化剂合成的高性能减水剂,红外图谱表明该减水剂分子结构和瑞士Sika公司的Viscocrete 3000型高效减水剂有一定相似性,应用于水泥时,在0.5%的掺量下能达到315.5mm的流动度,同时能使后期强度提高约125%。     

聚羧酸型梳状共聚物超分散剂的构性关系

以聚氧乙烯甲基烯丙基二醚 (APEO -n)、顺丁烯二酸酐 (MAn)、苯乙烯 (St)等为共聚单体合成了一系列聚羧酸型梳状共聚物 ,研究了共聚物的结构、组成等对分散性能的影响 .结果表明 ,接枝链的长度和密度影响超分散剂的性能 ,当接枝链长度为 2 0～ 6 0、St摩尔分数为 5 %～ 2 0 %时分散性能良好.     

一种聚羧酸型高效减水剂的试验研究

采用溶液共聚合成了一种聚羧酸型高效减水剂,对合成中影响减水剂性能的各种因素进行了分析;运用正交实验法,得出了合成该减水剂最佳配方和工艺条件;并研究了该减水剂对水泥净浆性能和混凝土性能的影响。结果表明,该产品掺量少(1.2%)、分散性能好(减水率25.4%)、混凝土性能高(抗压强度比178%)、不含甲醛等有害物,是一种良好的混凝土减水剂。     

线状聚羧酸高效减水剂在陶瓷坯料颗粒表面的吸附行为

采用静态吸附实验,研究了陶瓷坯料吸附两种自制聚羧酸高效减水剂的动力学规律,用准二级动力学模型对其吸附过程进行拟合,并通过测定添加了两种自制不同分子结构聚羧酸高效减水剂的陶瓷坯体料浆黏度以评价其分散性能,结果显示,在陶瓷坯体料浆中,线状MA/AA/AMPS聚羧酸高效减水剂的平衡吸附量是梳状AMPS改性聚丙烯酸高效减水剂的2倍以上,陶瓷坯料颗粒表面对两种聚羧酸高效减水剂的吸附均符合准二级反应动力学模型;线状MA/AA/AMPS聚羧酸高效减水剂的分散效能明显好于梳状AMPS改性聚丙烯酸高效减水剂。     

新型陶瓷减水剂的合成及应用研究

本文合成了一种新型的梳形聚羧酸系高效减水剂,并采用红外光谱、广角X射线衍射、差热分析及光学显微镜(POM)等手段对其分子结构进行了表征,并与两种传统的无机减水剂进行了比较。结果表明:所合成的减水剂是一种高效的陶瓷助磨减水剂和增强剂,当聚羧酸系用量为0.3%时,能使泥浆的粘度降到21s,抗压强度达6MPa。     

线状聚羧酸减水剂在陶瓷坯料颗粒表面的吸附行为

采用静态吸附实验,研究了陶瓷坯料吸附两种自制聚羧酸高效减水剂的动力学规律,用准二级动力学模型对其吸附过程进行拟合,并通过测定添加了两种自制不同分子结构聚羧酸高效减水剂的陶瓷坯体料浆黏度以评价其分散性能,结果显示,在陶瓷坯体料浆中,线状MA/AA/AMPS聚羧酸高效减水剂的平衡吸附量是梳状AMPS改性聚丙烯酸高效减水剂的2倍以上,陶瓷坯料颗粒表面对两种聚羧酸高效减水剂的吸附均符合准二级反应动力学模型;线状MA/AA/AMPS聚羧酸高效减水剂的分散效能明显好于梳状AMPS改性聚丙烯酸高效减水剂。     

抗泥型聚羧酸减水剂的制备及性能

以甲基丙烯酸（MAA）、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）为单体,过氧化氢（H₂O₂）/抗坏血酸（Vc）为引发剂,甲基烯丙基磺酸钠（SMAS）为链转移剂,合成了一种抗泥型聚羧酸减水剂,通过红外光谱（FTIR）、凝胶渗透色谱（GPC）对聚合物进行结构表征,通过水泥净浆流动度、蒙脱土层间官能团、X射线衍射和吸附量测试,对其分散性能及抑制蒙脱土机理进行了探究。结果显示：合成的抗泥型聚羧酸减水剂在摩尔比为2.5：1时分散性能最佳,当减水剂折固掺量为0.25%时,水泥初始净浆流动度为268mm;与普通聚羧酸减水剂相比,合成的抗泥型减水剂对蒙脱土敏感性较低,与蒙脱土作用后的层间未出现抗泥型减水剂的特征官能团,层间距为1.40nm,抗泥型减水剂在蒙脱土上的吸附量远小于普通减水剂的吸附量。     

硅烷改性聚羧酸减水剂对水泥浆体流动性及水化进程的影响

通过自由基聚合法,利用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)部分或完全取代聚羧酸减水剂合成过程中的丙烯酸(AA)单体,合成了硅烷改性聚羧酸减水剂。研究了硅烷改性聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附行为以及对水泥浆体分散性能的影响,并研究了硅烷改性聚羧酸减水剂对水泥水化进程的影响。结果表明:硅烷部分取代丙烯酸可提高聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附量,提高了水泥浆体流动度;相对于传统聚羧酸减水剂,可更大程度延缓水泥水化进程,但可提高水泥3 d水化程度;而硅烷全部取代丙烯酸,聚羧酸减水剂对水泥吸附、分散性能下降,对水泥水化延缓程度增强,对水泥水化程度无提高效果。     

聚羧酸类减水剂的制备及性能

通过采用聚乙二醇单甲醚和丙烯酸在甲基苯磺酸的催化作用下合成得大分子单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯,再将大分子单体与丙烯酸、烯丙基磺酸盐按一定的摩尔比进行聚合,得到聚羧酸系高效减水剂。研究了单体的不同比例对高效减水剂性能的影响;并将聚羧酸系高效减水剂在高强混凝土中的应用进行了测试和探讨。结果表明:以聚乙二醇单甲醚、丙烯酸、烯丙基磺酸盐等为原材料合成聚羧酸系减水剂对水泥具有十分优越的分散性和分散稳定性。在实验中选用了不同的阻聚剂,阻聚剂的品种及用量对酯化反应有较大的影响。聚羧酸系高效减水剂中添加消泡剂可以降低混凝土的含气量,提高混凝土的强度。     

沉淀法制备的固体聚羧酸减水剂性能研究

采用沉淀法制备了固体聚羧酸减水剂,依据国标方法对该聚羧酸减水剂的宏观性能进行测试,采用IR、GPC分析技术对其结构进行表征,并将其性能与传统方法制备的液体聚羧酸减水剂和外购固体聚羧酸减水剂进行比较研究.结果表明:采用沉淀法制备的固体聚羧酸减水剂减水率可达28%,初始坍落度为160 mm,经时坍损小;固化过程对聚羧酸减水剂官能团、分子量及多分散系数、水泥的吸附性均无明显影响;宏观性能方面虽然对水泥的分散作用、坍落度、硬化水泥砂浆抗压强度虽略低于液体聚羧酸减水剂,但各项指标均能达到国标要求,说明沉淀法制备固体聚羧酸减水剂是一条可行的途径.     

不同聚醚类聚羧酸减水剂对水泥水化的影响

不同区域的水泥、外加剂有各自地域特性,普遍存在聚羧酸减水剂与水泥的相容性的问题.采用异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)、丙烯酸(AA)为聚合单体、在引发剂(双氧水、抗坏血酸)的作用下、协同链转移剂(巯基乙酸)调整聚羧酸减水剂分子量,在水溶液中自由基聚合合成聚醚类聚羧酸减水剂.通过两种不同配方的聚醚类聚羧酸减水剂,比较不同配方减水剂与不同区域水泥的相容性,考察不同聚羧酸对水泥水化历程的影响,诠释减水剂的作用机理.     

蒸养条件下两性聚羧酸减水剂对胶砂及混凝土强度的影响

合成了阴离子型和两性型聚羧酸减水剂,研究了两类聚羧酸减水剂对水泥水化热、蒸养胶砂和蒸养混凝土强度的影响.结果表明:在蒸养条件下,与阴离子型聚羧酸减水剂相比,掺两性型聚羧酸减水剂的水泥水化温峰更高;在相同水灰比时,掺两性聚羧酸减水剂的蒸养胶砂和蒸养混凝土的强度也更高.XRD分析可知,掺入两性聚羧酸减水剂在蒸养条件下生成更多的AFm和氢氧化钙,促进了C3S和C2S的水化.     

减水剂对硫铝酸盐水泥早期水化影响

研究了聚羧酸系高效减水剂(PCE)和萘系减水剂(FDN)对硫铝酸盐水泥净浆工作性能及力学性能影响,通过XRD和SEM检测手段对水化产物进行表征.结果表明:两种减水剂对硫铝酸盐水泥净浆流动度的影响存在饱和点;相比于FDN型减水剂,PCE型减水剂对硫铝酸盐水泥净浆具有更好的减水效率及分散能力.PCE型减水剂阻碍硫铝酸盐水泥净浆早期水化,并降低硫铝酸盐水泥净浆1 d抗压强度;FDN型减水剂能够加速硫铝酸盐水泥净浆早期水化,缩短初凝和终凝时间,提高硫铝酸盐水泥净浆1d抗压强度.两种减水剂对硫铝酸盐水泥净浆3d后抗压强度及水化产物种类均没有影响.     

不同酯类单体对缓释型聚羧酸减水剂分散性能及分散保持性能的影响

为探究不同酯类单体对缓释型聚羧酸减水剂分散性能及分散保持性能的影响规律和作用机理,采用不同分子结构酯类单体作为改性原料制备不同缓释型聚羧酸减水剂,并通过水泥浆体经时流动度、Zeta电位、总有机碳、电导率、傅里叶红外光谱、核磁共振氢谱等测试分析其宏观分散性能及分散保持性能与微观结构的变化规律及作用机理。结果表明:采用单酯类单体(丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸甲酯)和双酯类单体(马来酸二甲酯)作为功能单体改性的缓释型聚羧酸减水剂分散保持性能较为优异,4 h时流动度相比初始流动度仍有所提升,同时相比未改性空白组,4 h 时流动度显著提升,后期分散性能更为优异。主要机理为:碱性环境下酯基在水泥浆体中缓慢水解出锚固基团羧基阴离子,发挥分散作用;不同分子结构的酯类单体位阻效应和基团电负性存在差异,导致水解速率和水解程度不同,从而使各种缓释型聚羧酸减水剂分散性能及分散保持性能存在差异。     

硅烷改性聚羧酸减水剂-Na2SO4-水泥体系分散及流变性能的研究

采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570),丙烯酸(AA)以及甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)单体,通过自由基聚合法合成了硅烷改性聚羧酸减水剂(SPC).试验研究了引入硅烷官能团后,减水剂分子成分、电荷密度以及对Na2SO4-水泥体系分散及流变性能的影响规律.研究结果表明,在SPC红外特征峰中发现了Si-O的伸缩振动峰,说明SPC成功引入硅烷官能团;电荷密度测试表明,PC比SPC具有较高的-COO-含量;通过分散性能、流变性能及吸附量测试,表明与PC相比,SPC能够通过≡Si-OH与水泥颗粒表面的-OH发生化学缩合反应,提高减水剂分子在Na2SO4-水泥体系中对水泥颗粒表面的吸附能力,降低屈服应力和塑性粘度,从而提高减水剂对水泥浆体的分散及流变性能.     

聚羧酸系减水剂的常温合成及性能

以异丁烯醇聚氧乙烯醚(HPEG)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)为单体,通过芬顿试剂引发反应,在常温下制备了三元聚羧酸型减水剂(PC),探讨了不同反应条件对减水剂分散性能的影响,并通过傅里叶红外(FTIR)和凝胶渗透色谱(GPC)等手段对共聚物进行了表征。得到最佳合成条件为:引发剂滴加时间3h,引发剂过氧化氢/硫酸亚铁质量比1.2:1,反应温度30℃,酸醚摩尔比4:1,磺酸盐用量为单体总质量的1.6%,链转移剂用量为总单体质量的1.5% 。当减水剂折固掺量为0.3%时,水泥初始净浆流动度为290 mm,1h后提升到302mm。此常温下合成的减水剂具有良好的分散性和保持性,该方法是一种有应用前景的常温合成方法。     

一种两性聚羧酸减水剂对水泥净浆及混凝土早期性能的影响

通过引入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)两种小单体,并采用相对分子量较大的甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)大单体,合成了一种两性聚羧酸减水剂ZQ-3,使用红外光谱对其结构进行了确证.将该减水剂与另外三种聚羧酸减水剂进行了性能对比研究.水泥净浆实验结果表明:减水剂ZQ-3具有良好的分散性及分散性经时保持性能,对净浆的凝结时间影响不大;混凝土实验及XRD分析表明:减水剂ZQ-3能够促进水泥的早期水化,明显提高混凝土蒸养脱模强度和早期强度.