纳米SiO2对聚羧酸减水剂的吸附作用研究

采用红外光谱、紫外-可见分光光度计研究了纳米SiO2对聚羧酸减水剂的吸附作用,并利用纳米粒度zeta电位仪、旋转粘度计研究了纳米SiO2吸附减水剂后对其分散性以及新拌水泥浆体流动性的影响.研究结果表明,纳米SiO2对聚羧酸减水剂存在吸附作用,吸附量随减水剂浓度的增大而增加,当减水剂浓度增加到5g/L时,吸附量趋近饱和.纳米SiO2对聚羧酸减水剂的吸附作用,使其团聚粒径增大,粒径分布曲线整体向大颗粒方向偏移,分散性大大降低.将纳米SiO2溶于拌和水中,先加入水泥搅拌,然后再加入减水剂搅拌,可减小纳米SiO2对减水剂的吸附,增大减水剂的利用效率,提高水泥浆体的流动性.     

聚羧酸系超塑化剂的合成及性能研究

以自制的大分子单体聚乙二醇(PEG,聚合度n=23,35,45)不饱和羧酸单酯(聚乙二醇顺丁烯二酸单酯和聚乙二醇丙烯酸单酯)及其它烯类单体为原料,过硫酸铵为引发剂,经共聚合反应得到了聚羧酸共聚物。研究了大分子单体种类和侧链长度对共聚物分散性、分散稳定性的影响。实验结果表明所合成的聚羧酸共聚物对水泥净浆具有优异的超分散性,在水灰比0.29及掺量0.3%时,水泥净浆流动度可达230 mm。     

羧酸酯水解速率对缓释型聚羧酸超塑化剂分散性能的影响

为研究羧酸酯单体对缓释型聚羧酸超塑化剂(PCE)缓释及其分散性能的影响,首先系统测定了不同结构的羧酸酯单体在pH=12.0的氢氧化钠溶液中水解率随反应时间的变化趋势,通过线性拟合得到羧酸酯的水解反应速率常数。以不同结构的不饱和羧酸酯作为功能单体制备缓释型聚羧酸超塑化剂,测定掺加缓释型聚羧酸超塑化剂水泥净浆流动度随时间的变化趋势。分析了羧酸酯的水解速率对超塑化剂的分散及缓释效果的影响。结果表明:丙烯酸甲酯和亚甲基丁二酸二甲酯各代替33.3%和25.0%的丙烯酸使PCE分散性能增强明显,水泥净浆流动度在2h内分别从149mm和104mm增加到223mm和212 mm;羧酸酯水解速率越快,所制备的PCE的缓释速率越快,达到最高分散性能所需的时间越短;所制备的PCE所含酯基越多,得到的PCE缓释能力越强,分散性能随时间增加越明显。聚羧酸超塑化剂的缓释效果不仅与所含羧酸酯的水解反应速率和可释放的羧基数量有关,还取决于其羧酸酯单体聚合活性与聚合反应体系的匹配程度。     

聚羧酸系超塑化剂与水泥单矿的界面作用及对单矿水化的影响

聚羧酸系超塑化剂(PC)与水泥颗粒间的相互作用是开发新型PC的理论前提,而水泥组成的复杂性使PC与水泥单矿间的作用研究成为热点.本文综述了PC在单矿上的吸附特性及其吸附对单矿zeta电位与水化的影响.PC在单矿上存在不均匀吸附;在铝酸三钙上的插层作用与其分子结构具有内在联系;单矿的zeta电位值与溶液组成息息相关;最后介绍了PC对单矿水化行为及水化产物影响.     

羧酸酯水解速率对缓释型聚羧酸超塑化剂分散性能的影响EI北大核心CSCD

为研究羧酸酯单体对缓释型聚羧酸超塑化剂(PCE)缓释及其分散性能的影响,首先系统测定了不同结构的羧酸酯单体在pH=12.0的氢氧化钠溶液中水解率随反应时间的变化趋势,通过线性拟合得到羧酸酯的水解反应速率常数。以不同结构的不饱和羧酸酯作为功能单体制备缓释型聚羧酸超塑化剂,测定掺加缓释型聚羧酸超塑化剂水泥净浆流动度随时间的变化趋势。分析了羧酸酯的水解速率对超塑化剂的分散及缓释效果的影响。结果表明:丙烯酸甲酯和亚甲基丁二酸二甲酯各代替33.3%和25.0%的丙烯酸使PCE分散性能增强明显,水泥净浆流动度在2 h内分别从149 mm和104 mm增加到223 mm和212 mm;羧酸酯水解速率越快,所制备的PCE的缓释速率越快,达到最高分散性能所需的时间越短;所制备的PCE所含酯基越多,得到的PCE缓释能力越强,分散性能随时间增加越明显。聚羧酸超塑化剂的缓释效果不仅与所含羧酸酯的水解反应速率和可释放的羧基数量有关,还取决于其羧酸酯单体聚合活性与聚合反应体系的匹配程度。     

P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的研制及其性能

以阴、阳离子功能性单体(AA、DMC)与聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯大分子单体(MPEGAA)主要原料,采用水溶液自由基聚合法,合成了一种P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂.通过FTIR、1H NMR分析了所合成两性型聚羧酸超塑化剂分子结构,结果表明已得到预期结构的P (AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂.同时,研究了水泥净浆流动度及聚合反应转化率随n(AA)∶n(DMC)∶ n(MPEGAA)、引发剂用量w(K2S2O8)(以占单体总质量计,下同),聚合反应温度Tcr,反应恒温时间tcr的变化规律,结果表明:n(AA)∶n(DMC)∶n(MPEGAA)=0.50∶ 0.10∶0.25,w(K2S2O8) =5.0％,tcr=60℃,t.r=3h是制备P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的最佳工艺条件.并测定了添加质量分数为2.0％的两性型聚羧酸超塑化剂混凝土性能,结果显示:以最佳合成工艺条件制得的P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂,在混凝土中具有优越分散保持性能和较高早期强度性能.     

聚多巴胺修饰纳米SiO2颗粒

纳米SiO₂颗粒粒径小、比表面积大,广泛用做填料、涂料、催化剂等。由于纳米SiO₂颗粒表面能高、亲水性强、易团聚、在聚合物基体中的分散性差,需要对其表面修饰改性。多巴胺（DA）分子具有类似贻贝分泌的黏附蛋白的结构单元儿茶酚和活性基团氨基,在碱性条件下,通过氧化自聚可在多种材料表面沉积,形成富含活性基团的聚多巴胺（PDA）包覆层,可进行二次修饰,是近期发展的一种新型表面修饰方法。本文针对纳米SiO₂颗粒表面的PDA功能化修饰,分析了该修饰方法的工艺特点及优势,阐述了SiO₂@PDA纳米颗粒及SiO₂/PDA共聚复合颗粒的制备路线及应用,总结了SiO₂@PDA颗粒表面二次功能化修饰的研究进展。分析表明,SiO₂@PDA表面易于接枝功能化聚合物分子,并可负载功能纳米颗粒,有利于拓展SiO₂纳米颗粒的多功能应用。关于多巴胺与SiO₂纳米颗粒的表面反应机制、沉积动力学、聚合机理等仍需进一步研究。     

两性型聚羧酸超塑化剂阳离子功能性单体的合成与表征

采用自制的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)与一氯甲烷(CH3Cl)进行季铵化反应,制备了一种用于合成两性型聚羧酸超塑化剂阳离子功能性单体(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵,DMC).以季铵化反应转化率和阳离子功能性单体DMC质量分数为指标,重点考察了n(H2O)∶n(DMAEMA)、阻聚剂对羟基苯甲醚用量[w(MEHQ)]、季铵化反应温度(Tqr)、季铵化反应时间(tqr)对季铵化反应的影响规律,并采用红外光谱和核磁共振氢谱对阳离子功能性单体DMC进行了结构表征.结果表明:采用最佳合成工艺参数,即n(H2O)∶ n(DMAEMA) =2.7∶1,w(MEHQ) =0.5％,Tqr=50℃和tqr=6h,以此制得了阳离子功能性单体DMC,并以该阳离子功能性单体DMC、与阴离子单体从和大分子单体MPEGAA为主要原料,合成了两性型聚羧酸超塑化剂,该两性型聚羧酸超塑化剂具有很高的分散性能和早强性能.     

硅烷偶联剂改性橡胶粉对固井水泥浆性能的影响

橡胶粉表面亲水性差,直接应用于油井水泥中使用效果差。采用硅烷偶联剂对橡胶粉进行改性处理,研究了不同硅烷偶联剂改性橡胶粉的表面基团变化,并评价了不同硅烷偶联剂改性橡胶粉在油井水泥浆中的使用效果。同时,研究了改性橡胶粉对固井水泥浆性能的影响,并对橡胶粉水泥石微观形貌进行观察。结果表明,使用硅烷偶联剂KH570对橡胶粉改性效果最好。掺入改性橡胶粉后,对水泥浆流变性有一定的影响,对水泥浆稠化时间影响较高,同时降低了水泥浆的失水量。与未掺橡胶粉水泥浆相比,随着橡胶粉加量增多,抗压强度下降,抗折强度和抗冲击强度先增大后减小。当橡胶粉掺量为2%时,抗压强度下降5.1%,而水泥石抗折强度和抗冲击强度分别提高15.5%和10.8%。含有6%橡胶粉水泥石的弹性模量比无橡胶粉水泥石下降48%。微观形貌表明橡胶粉颗粒较好的填充在水泥石内部,这有利于提高水泥石抵抗外部载荷作用的能力。     

碳酸钙晶须改善固井水泥浆性能研究

随着油气勘探向深部地层和低渗透油气藏的延伸,对固井水泥浆性能尤其是水泥环的力学性能提出了更高的要求.针对目前固井用纤维所存在的问题,研究了碳酸钙晶须这一无机矿物纤维对固井水泥浆性能的改善作用.实验包括:①晶须水泥浆的流变性和失水量等常规工程性能;②晶须水泥石的1d、3d、7d、14d和28 d抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度,使用6265型机械性能测试仪,在不破坏水泥试样的情况下测试了水泥石的抗压强度和杨氏模量发展;③使用5265型静胶凝强度测试仪,测试了水泥浆的静胶凝强度发展,以评价其防气窜性能;④晶须水泥石的孔径和渗透率测试;⑤用扫描电镜对水泥石微观形貌进行观察,探讨了增强机理.结果表明:①晶须水泥浆工程性能良好;②碳酸钙晶须显著改善水泥石的力学性能,晶须加量为10％时,水泥石28 d抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度提高33.34％、45％和39.28％;③碳酸钙晶须水泥杨氏模量发展稳定,静胶凝强度发展迅速,防气窜性能良好;④晶须加量为10％时,孔隙度较空白试样降低23.4％,渗透率下降14.3％;⑤增强机理在于碳酸钙晶须的桥联、控制微裂纹产生和扩展及纤维拔出耗能作用,减缓裂纹的产生和延展.     

聚羧酸系高性能减水剂的合成工艺及应用技术

近年来,我国建设事业发展迅猛,大量的建设工程涌现出来,于是对工程中使用较多的混凝土的耐久性也提出了越来越高的要求,尤其是一些特殊工程建设项目,例如高速公路建设以及桥梁和铁路建设等,对混凝土的耐久性的要求更高。聚羧酸系高性能减水剂具有较好的分散性,能有效进行减水,并具备损失的坍落度较小,绿色无污染等优点。所以,聚羧酸系高性能减水剂成为配制高耐久性混凝土的首选产品,被广泛应用于高耐久性混凝土的配制之中。     

聚羧酸酯类减水剂酯化率的研究

通过核磁共振方法研究了聚羧酸酯类减水剂的酯化工艺。讨论了酯化时间、酸醚比对酯化率的影响,确定最佳酯化工艺:酯化时间9 h、酸醚摩尔比2.5∶1。通过该方法能精确计算物料损失,提高原料利用率,为聚合工艺奠定基础。     

顺丁烯二酸型聚羧酸减水剂的合成

以顺丁烯二酸聚乙二醇单甲醚酯(MPMA)为单体,以过硫酸铵为引发剂,在水溶液中共聚,合成出MPMA改性聚羧酸系减水剂;并研究了酯化时间与MPMA性能的关系、减水剂合成反应时间、MPMA含量等对聚羧酸系减水剂性能的影响,研究结果表明:在最佳条件下合成的减水剂固掺量为0.2%,水灰比为0.29时,净浆流动度为301 mm。     

微波辅助合成聚羧酸减水剂及其性能研究

利用微波技术具有操作简便、清洁、高效、安全及靶向性等特性,分别采用微波辅助合成和常规水浴法,以甲基烯基聚氧乙烯醚(TPEG)、丙烯酸(AA)为单体合成梳状聚羧酸减水剂.通过实验,研究了微波加热对减水剂表征及性能的影响,结果表明,微波辅助合成的方法有效提高了聚合反应的转化率,可更好地控制反应进程,并对新拌浆体絮凝结构拥有更好的吸附-分散性能.     

不同结构聚羧酸减水剂在吸附质浆体表面的吸附-分散效应

为考察不同侧链密度的减水剂分子在水泥-钠基膨润土浆体中的吸附-分散效应,以丙烯酸和2-甲基丙-2-烯基聚乙二醇醚自由基共聚法,通过调整链转移剂构建出适当主链长度且不同侧链密度的聚羧酸减水剂.采用GPC、Zeta电位、TOC、流动度测试技术表征,着重考察了相近主链长度、不同侧链密度的减水剂在水泥-钠基膨润土混合浆体中的吸附-分散特性.结果 表明:侧链密度设计越高,主链长度同步减小,减水剂分子初始吸附量越小;内掺钠基膨润土后在分散性能方面侧链密度高的占优势,且内掺量越大,侧链密度高的减水剂抗泥质吸附能力越强.     

聚羧酸系高效减水剂的制备及其性能研究

以聚乙二醇甲基醚(MPEG)、甲基丙烯酸(MAA)、烯丙基磺酸钠(SAS)和过硫酸铵(APS)等单体为原料合成一种聚羧酸高效减水剂,研究了引发剂、链转移剂、单体等因素对水泥净浆流动度的影响,分析了不同减水剂溶液浓度与表面张力的相互关系;研究表明当引发剂用量为单体质量的5％,链转移剂为0.3％,SAS为15％,MAA/MPEG物质的量比为8时,减水剂对水泥的分散性和保塑性较好,对不同水泥具有良好的适应性.     

聚羧酸高效减水剂与缓凝剂对无水硫铝酸钙-石膏体系流动性和凝结时间的影响

本文研究了聚羧酸高效减水剂(PC)与柠檬酸(CA)、葡萄糖酸钠(SG)两种缓凝剂复合使用对无水硫铝酸钙(C4A3)-二水石膏(CaSO4·2H2O)复合体系性能的影响,测试了浆体流动度、凝结时间和吸附量的变化规律,并对其水化产物进行X-衍射分析(XRD)和微观形貌(SEM)分析.结果表明:随着CA掺量的增加体系初始流动度减小,流动度损失减小;随着SG掺量增加体系初始流动度增大,流动度损失减小.随着两种缓凝剂掺量的增加,C4A3-CaSO4·2H2O浆体凝结时间延长且初凝到终凝的时间间隔增大,SG的缓凝作用比柠檬酸强;两种缓凝剂均对体系水化产物AFt晶体有细化作用,并且SG对AFt的细化作用更加明显.     

WLJ对固井液性能的影响

触变性水泥浆被认为是目前解决恶性井漏问题的一项重要技术手段.而WLJ生物聚合物凭借其独特的理化性质可以给予水泥浆良好的触变性能和较强的悬浮能力以及较好的稳定性.本文重点研究WLJ对不同固井液体系的流变性能(特别是触变性)、抗压强度、析水等性能的影响规律,并进行全面评价和优选配方.试验结果表明:WLJ对低密度固井液的影响效果较好,且随着WLJ量的增加,固井液体系的析水量降低,触变性和剪切稀释性增强,而且钠土对WLJ触变性固井液体系有积极影响.本文的研究对建立新型的触变性固井液而有效解决井漏问题、提高堵漏工作和固井质量具有重要意义.     

G级高抗硫油井水泥浆性能的影响因素分析

油井水泥作为固井最主要的材料,其性能直接决定着固井质量的好坏。选取了四种常用的G级高抗硫油井水泥,分析了水泥的矿物组成、水泥粒径分布、水化热等性能,并研究了其对水泥浆性能的影响。结果表明：水泥细度和矿物组成是影响水泥浆流变性的主要因素;水泥中铝酸盐矿物含量( C3 A+C4 AF)是影响水泥和外加剂相容性的关键因素;水泥中石膏的种类和含量对稠化时间影响明显。     

聚羧酸高效减水剂的低温合成技术及性能研究

低温条件下,以异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)、甲基丙烯磺酸钠(SAMS)、丙烯酸(AA)、复合引发剂E为原料,利用自由基共聚反应合成聚羧酸高效减水剂.探讨了AA与SAMS、TPEG的摩尔比、加料方式、引发剂用量、反应温度和反应时间对合成减水剂性能的影响.实验结果表明,利用最佳生产工艺参数所制减水剂,当掺量为水泥用量的0.18％时,减水率可达29％,初始净浆流动度达280 mm,1h经时流动度为270 mm,具有良好的分散性和保坍性.