含环氧丙烷结构单元的聚羧酸减水剂的合成及性能

以环氧丙烷(PO)、环氧乙烷(EO)嵌段共聚的聚醚大单体和丙烯酸(AA)为原料,通过水相自由基聚合合成4种聚羧酸减水剂(PCEs).凝胶渗透色谱、红外光谱、核磁共振等测试确认在PCEs结构中成功引入了疏水性的PO结构单元.测试结果表明,在PCEs聚醚侧链中引入疏水性的PO结构单元,能够改善水泥浆体的保坍性能和降低水泥的剪切黏度,随着聚醚侧链中PO结构单元数的变化,PCEs的性能特点略有差异.进一步由总有机碳分析仪(TOC)测试和Ze-ta电位测试结果间接说明,部分羧酸吸附基团被卷曲的疏水性PO结构单元包埋,影响了PCEs在水泥颗粒上的吸附,改善了PCEs的保坍性能.     

磨细石灰石粉对减水剂-水泥适应性的影响

采用化学分析、热分析、Zeta电位分析等手段研究聚羧酸和萘系减水剂在磨细石灰石粉存在下与水泥的适应性。结果表明:在磨细石灰石粉存在下,聚羧酸减水剂促进水泥水化初期钙矾石和单碳型水化硫铝酸钙的生成,降低水泥对减水剂的吸附;而萘系减水剂的吸附量大,石灰石粉加速了水泥颗粒表面的减水剂被生成的水化产物覆盖的过程,导致流动度损失加快。因此,在石灰石粉存在下,聚羧酸减水剂的适应性较萘系减水剂更佳。     

梳型长短侧链聚羧酸减水剂对水泥早期水化行为的影响及作用机理EI北大核心CSCD

调节异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)的聚合度及与丙烯酸(AA)的摩尔比,以过硫酸铵(APS)为引发剂、甲基丙烯磺酸钠(MAS)为链转移剂,通过水溶液自由聚合法合成了长侧链聚羧酸(LPCE)、长短侧链聚羧酸(LSPCEs)和短侧链聚羧酸(SPCE)3类梳型聚羧酸减水剂(PCEs)。研究了长短侧链比例对水泥早期水化行为的影响,进一步通过PCEs水溶液聚集形态、吸附性能和引气性能等探讨了长短侧链比例对水泥水化行为影响的作用机理。结果表明,SPCE有利于延缓水泥的早期水化,使水化诱导期延长,这是由于SPCE较LSPCEs和LPCE,在水泥颗粒表面的吸附量更大、吸附层厚度更高所致。加入水泥后,随着短侧链比例的增大,PCEs水溶液的起泡高度有增加趋势,而LPCE水溶液的黏度较大,稳泡性能较LSPCEs和SPCE好。     

硅烷改性聚羧酸减水剂对水泥-硅灰浆体分散性能影响及机理?

硅灰是超高强混凝土(UHSC)中最难被分散的组分,超高强混凝土性能提升需要硅灰的有效分散.通过自由基反应,将乙烯基三乙氧基硅烷接枝引入了主链结构中,合成了一种含有硅烷基团的聚羧酸减水剂(PCES).采用微坍落度法研究了 PCES 对水泥-硅灰浆体流动性的影响规律.用有机碳分析仪研究了PCES在水泥净浆和硅灰表面的吸附性能.研究结果表明,聚羧酸减水剂分子结构中引入硅烷基团后,分散水泥-硅灰浆体的能力明显提高,在水泥颗粒表面吸附量增加幅度不大,而在硅灰表面的吸附量有较大幅度增加.PCES能够在含有羟基的硅灰表面同时发生物理吸附和化学吸附,硅灰表面吸附更多的减水剂分子后,其空间排斥能增加,这可能是PCES分散能力提升一个机理.相较普通聚羧酸减水剂,硅烷改性的聚羧酸减水剂更适宜配制超高强混凝土.     

聚羧酸系减水剂的构性关系及其作用机理研究

聚羧酸系减水剂作为一种高性能减水剂,目前已成为国内外研究与发展的热点。概述了近几年国内外高效减水剂的研究与发展现状,阐述了聚羧酸系高效减水剂的分子结构、性能特点及作用机理,分子主链上阴离子基团越多及聚氧乙烯长侧链越长,聚羧酸系减水剂的分散性能和流动保持性能越好。聚羧酸系减水剂主要依靠聚氧乙烯长侧链的位阻效应和羧基及磺酸基的静电斥力来分散水泥颗粒。最后,提出了减水剂在应用中存在的问题并展望了其发展趋势。     

低收缩型混凝土用聚羧酸系减水剂的制备及性能

采用自由基共聚法,以苯乙烯磺酸钠(SS)和2-羟乙基乙烯基聚氧乙烯聚氧丙烯醚大单体(IPEG-PPG)为主要合成原料,并加入自制减缩组分(RS)共聚,制备了低收缩聚羧酸系减水剂(SRPC),通过凝胶渗透色谱、红外光谱和核磁共振测试分析了其相对分子质量及其分布以及特征官能团。测定了表面张力、对水泥颗粒吸附行为、混凝土自收缩及各项混凝土应用性能(减水率、含气量、抗压强度),并分析其吸附-降低表面张力的减缩机理。结果表明,当侧链接枝密度(EO∶PO)为3∶1,侧链长度为23且摩尔比RS∶SS∶IPEG-PPG=3∶0.6∶1时合成的聚羧酸系减水剂具有高减水性能且对混凝土具有低收缩的作用。     

长侧链两性聚羧酸系减水剂对水泥早期水化的影响

考察了不同阳离子含量的长侧链两性聚羧酸系减水剂(APCs)对水泥早期水化的影响。结果表明,相较于纯阴离子型的普通聚羧酸系减水剂PCs,含阳离子的APCs能够加速水泥的水化,促进早期水化产物生成,从而提高水泥早期强度。当共聚物中阳离子的含量为10%时(APC-10),水泥浆体最快进入水化加速反应阶段。热重与扫描电镜的结果也证实,在相同的龄期内,掺APC-10的样品中生成更多的羟钙石和簇状水化产物。但随着阳离子含量的进一步增加,长侧链两性聚羧酸减水剂对水化的促进作用减弱甚至消失,试件的早期强度反而有所降低。     

高保坍型聚羧酸减水剂的合成及其对混凝土性能的影响分析

以甲基烯丙基聚乙二醇醚(TPEG-2400)、丙烯酸(AA)等为单体,过硫酸铵(APS)为引发剂,甲基丙烯磺酸钠(MAS)为链转移剂,在水溶液中进行了自由基共聚反应合成了高保坍型聚羧酸减水剂,探究了最佳合成工艺及其对混凝土应用性能的影响。结果表明,水泥净浆初始和1 h的流动度随着酸醚比、链转移剂MAS用量、引发剂APS用量、温度和滴加时间的增加,均表现出先增大后减小的趋势。当n(AA)∶n(TPEG)=4∶1,MAS用量为AA和TPEG总质量的3%,引发剂APS用量为AA和TPEG总质量的3%,反应温度为60℃,滴加时间为1.5 h时,水泥净浆初始和1 h的流动度达到了最大值,合成的高保坍型聚羧酸减水剂性能最优。在此条件下合成的聚羧酸减水剂与市售TPEG型减水剂和HPEG型减水剂相比,具有更优的分散性、保坍性能和抗压强度。     

交联型聚羧酸减水剂的制备及性能研究

以异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG?2400)、丙烯酸(AA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)及氨基封端的聚乙二醇(H2 N?PEG?NH2)为主要原材料合成了一种微交联型(抗泥、保坍、减水)聚羧酸减水剂M42.探究了酸醚比、丙烯酸羟乙酯(HEA)的用量、抗泥单体氨基封端的聚乙二醇的用量对聚羧酸减水剂的影响.并通过红外光谱分析证实分子结构,采用红外光谱和热失重(TG)分析了M42在蒙脱土的表面吸附,采用XRD分析了蒙脱土对M42层间吸附的影响.最后,评价了M42对含蒙脱土的水泥净浆流动度、混凝土损失及抗压强度的影响.结果表明:当酸醚比为2.0,HEA和氨基封端的聚乙二醇的用量分别为大单体用量的2.9％和4.4％时,该产品同时具备抗泥、保坍及减水效果,综合性能优于市场同类产品.     

聚羧酸高性能外加剂(聚羧酸系减水剂)在客运专线工程中的应用

聚羧酸高性能减水剂与其它高效减水剂相比,有许多突出的性能:低掺量(0.2%--0.5%)而发挥高的分散性能;保坍性好,90分钟内坍落度基本无损失;在相同流动度下比较时,延缓凝结时间较少;与水泥适应性强、混凝土收缩小等特点。由于它的诸多优点,致使在现在工程质量要求比较严苛的客运专线混凝土工程中会经常使用到。本文简单叙述了聚羧酸减水剂使用的优缺点和在客运专线上使用过程的案例和问题的处理方法。     

二臂超支化聚羧酸减水剂的合成表征及性能

以氯化亚砜和甲氧基聚乙二醇(MPEG)为原料合成氯代甲氧基聚乙二醇(Cl-MPEG),对乙醇胺表面的氨基进行聚乙二醇(PEG)长链接枝,通过丙烯酰氯进一步引入双键合成二臂超支化聚氧乙烯醚大单体(TAHBPE)。将TAHBPE与丙烯酸小单体采用水溶液自由基共聚法合成二臂侧链超支化型聚羧酸减水剂(TAHB-PCEs)。采用红外光谱、核磁共振、质谱、凝胶渗透色谱对合成过程的中间和最终产物进行了结构表征。结果表明,成功合成了Cl-MPEG,TAHBPE和TAHB-PCEs。净浆流动度和流变性测试结果表明,TAHB-PCEs的净浆流动度达到298.5 mm,屈服应力和黏度均小于传统梳型聚羧酸减水剂。通过表面张力、接触角对TAHB-PCEs的分散作用机理进行了探讨,保持聚羧酸减水剂的羧酸根密度不变、缩短侧链长度、增大侧链密度可降低其表面张力和表面能,有利于其在水泥表面的润湿,达到更好的减水分散性能。     

含短侧基低分子量聚羧酸系减水剂的合成与作用机理探讨

利用合成的马来酸酐柠檬酸酯类大单体(MACA)与丙烯酸(AA)、烯丙基磺酸钠(SAS)等进行自由基聚合,制备出一种含短侧基低分子量的新型聚羧酸系减水剂。通过红外光谱、黏度、水泥净浆流动度和ζ电位等方法对共聚物的结构组成和性能进行了表征,并初步探讨了新型聚羧酸系减水剂与水泥的作用机理。研究表明:该减水剂有较好的分散性,且水泥净浆流动度保持性较好,无泌水离析现象;该减水剂与水泥粒子的塑化机理符合静电斥力与空间位阻理论。     

三种水泥与聚羧酸减水剂相容性初探

聚羧酸减水剂与水泥的相容性是混凝土生产中备受关注的问题。采用净浆流动度法测试水泥净浆初始流动度、饱和掺量点、流动度经时损失三个参数,以此考察某聚羧酸减水剂与乐山地区三种常用水泥(A、B、C)的相容性。分别采用激光粒度仪、Zeta电位仪和X射线衍射仪测试水泥的粒径、Zeta电位和物相组成,探索导致三种水泥与聚羧酸减水剂相容性出现差异的可能因素。研究结果表明三种水泥与聚羧酸减水剂相容性优劣顺序为:A>B>C,这与根据Zeta电位和粒径推测出的相容性顺序不一致,但与根据相成分测试结果推测出的相容性优劣顺序是一致的。由此可以推测Zeta电位与粒径均不是影响三种水泥与聚羧酸减水剂相容性的主要因素,而水泥各相成分的含量可能是影响相容性的一个主要因素。     

缓释型聚羧酸减水剂的研究进展

缓释型聚羧酸减水剂可控制减水剂分子对水泥颗粒的分散作用进程,并在一定时间内持续分散水泥颗粒,有效缓解混凝土坍落度经时损失过快的问题,使混凝土拌和物在长时间内具备良好的工作性能、力学性能和耐久性能。本文综述了近年来缓释型聚羧酸减水剂的研究进展,分类介绍了物理缓释型、化学缓释型以及物理/化学双重缓释型聚羧酸减水剂的结构、性能及作用机理,并对其应用前景进行了展望。     

聚羧酸在水泥表面覆盖面积对分散性能的影响

通过自由基热聚合和可逆加成-断裂链转移法合成了不同主链刚柔性、不同序列结构分布的聚羧酸(polycarboxylate superplasticizer,PC)模型分子,系统的考察了PC分子结构与溶液构象、吸附性能以及宏观性能(如分散性能、流变性能)的关系,发现不同结构的PC宏观分散性能的差异主要来自于PC在水泥颗粒表面覆盖面积的差别。而PC的表面覆盖面积由两方面决定,一方面PC在水泥颗粒表面的单分子吸附层厚度;另一方面是PC在水泥颗粒表面的吸附量。单分子吸附层厚度越厚,在水泥颗粒表面的吸附量越大,PC在水泥颗粒表面的覆盖面积越大,对水泥浆体的分散性能越好。     

矿物掺合料对聚羧酸减水剂与水泥相容性的影响

高性能减水剂与水泥适应性差会导致混凝土流动性和坍落度损失过快,矿物掺合料将影响高性能减水剂与水泥的相容性。对比研究矿物掺合料种类和掺量对水泥净浆、砂浆和混凝土流动性的影响;采用TOC法测试了矿物掺合料对聚羧酸减水剂吸附量的影响;分析了矿物掺合料影响聚羧酸减水剂与水泥相容性的机理。结果表明,粉煤灰和矿渣对提高水泥净浆流动性具有一定的叠加效应,可用胶砂减水率的加权平均值进行量化;硅灰对水泥浆体流动性的不利影响远大于粉煤灰和矿渣的辅助减水分散作用,不利于改善聚羧酸减水剂与水泥的相容性;粉煤灰和矿渣增加聚羧酸减水剂在水泥体系中的吸附量;粉煤灰和矿渣对聚羧酸减水剂在混凝土中的减水分散效果有改善作用但不显著。     

化学外加剂在低水泥浇注料中的作用机理与应用分析

分析了在低水泥浇注料中,由于微粉粒子在水中产生电离、吸附和晶格取代等现象导致其表面荷电形成双电层结构、微粉粒子产生絮凝的现象;阐述了化学外加剂对微粉粒子的分散作用机理,即DLVO理论和HVO理论;分别介绍了萘系(FDN)、脂肪族、氨基磺酸盐系、聚羧酸系高效减水剂的具体作用机理;分析了在低水泥浇注料中三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、柠檬酸钠、密胺树脂、聚丙烯酸钠、氨基磺酸盐、聚羧酸系高效减水剂等化学外加剂的应用现状。认为聚羧酸系高效减水剂具有较好的减水效果,其生产与应用研究将越来越广泛和深入。     

高保坍型聚羧酸减水剂的制备及其在水溶液中的自组装行为

采用自由基聚合原理制备了一种高保坍聚羧酸减水剂,研究了酸醚比、引发剂双氧水用量、链转移剂用量、反应温度及具有不同水解速率的酯基聚合单体对保坍性能的影响.采用Material Stuido软件中的耗散动力学(DPD)探究其在水溶液中的自组装状态.结果表明:最佳制备工艺为:酸醚比2.0,酯醚比6.0,双氧水用量占聚醚单体质量的1.4％,链转移剂占聚醚单体质量1.1％,丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯复合使用,其中丙烯酸羟丙酯占总酯量的60％,反应温度为50℃.DPD模拟结果表示,合成的高保坍聚羧酸减水剂在水中具有高度卷曲状态,趋于球状.采用上述工艺制备的高保坍聚羧酸减水剂应用于混凝土中,在30℃条件下,保坍时长能够达到4 h.     

聚羧酸系减水剂在客运专线工程中的应用研究

介绍聚羧酸系减水剂在满足铁路客运专线高性能混凝土综合性能方面的能力和特点,分析了工程应用中使用聚羧酸系减水剂存在的一些问题。提出解决聚羧酸系减水剂与水泥的相容性问题以及保持聚羧酸系减水剂本身质量稳定性是目前该减水剂应用的关键。     

蒙脱土对聚羧酸减水剂的吸附行为研究

为揭示聚羧酸减水剂对砂石含泥量敏感机理,本实验研究了聚羧酸减水剂在蒙脱土上的吸附行为.采用紫外分光光度法,系统研究了聚羧酸减水剂溶液浓度、吸附时间和温度对蒙脱土吸附聚羧酸减水剂的过程及其吸附量的影响;利用Fourier红外光谱,表征分析了聚羧酸减水剂嵌入蒙脱土内部微观结构变化.结果表明:聚羧酸减水剂溶液浓度对蒙脱土层间吸附量影响较小;一定浓度的聚羧酸减水剂在蒙脱土表面的吸附量随吸附时间变化具有饱和吸附性;吸附时间小于90 min时,随时间延长,层间吸附量增大变化明显;吸附温度升高,聚羧酸减水剂在蒙脱土上的表面吸附和层间吸附量均增大;吸附聚羧酸减水剂后的蒙脱土,具有明显的减水剂特征吸收峰,聚羧酸减水剂嵌入了蒙脱土内部.聚羧酸减水剂在蒙脱土上的吸附为表面吸附和嵌入吸附.降低聚羧酸减水剂溶液浓度、缩短吸附时间、降低吸附温度,有利于减少聚羧酸减水剂在蒙脱土表面上的吸附;缩短吸附时间和降低吸附温度,可有效减少聚羧酸减水剂嵌入蒙脱土的驱动力,降低嵌入吸附量;最终达到提高聚羧酸减水剂对砂石含泥量适应性的目的.