聚羧酸系高效减水剂的合成及机理研究

概述了聚羧酸系高效减水剂的研究进展和发展现状,讨论了聚羧酸系减水剂的合成方法、分子结构、分子结构与性能的关系以及其作用机理,并提出了聚羧酸系减水剂有待解决的问题及其研究发展趋势.     

聚羧酸高效减水剂结构与性能关系的研究

将丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠和马来酸酐聚乙二醇单甲醚单酯通过自由基聚合，合成了聚羧酸高效减水剂，研究了减水剂结构与性能之间的关系，提出了聚羧酸高效减水剂的作用机理。     

新型聚羧酸系混凝土高效减水剂的研制

简述了目前国内使用的减水剂存在的不足之处,并在实验室由马来酸酐、丙烯酰胺、甲基丙烯酸聚乙二醇酯等单体物质,在水溶液中经加热,并通过过硫酸胺引发共聚反应,制得聚羧酸系高效减水剂,并对其进行了性能测试,结果说明,该减水剂具有优良的分散能力和增强效果,保持流动性的时间较长;其分散性能和增强作用效果优于萘系高效减水剂。     

聚羧酸系高效减水剂PC的合成及性能研究

以甲基丙烯酸、聚乙二醇1000、对甲苯磺酸、对苯二酚、过硫酸铵和甲基丙烯磺酸钠为原料,采用两步法合成出新型聚羧酸系高效减水剂(简称PC)。将合成的PC与目前广泛使用的萘系高效减水剂(简称FDN)相比,具有更加优异的性能,具体表现为:在掺量很少情况下,水泥净浆就具有较高的流动度;当掺量相同时,其对水泥净浆流动度远超FDN。此外,它与水泥的相容性好,具有缓凝及明显抑制水泥净浆流动度经时损失性能,对混凝土也能表现出显著的减水增强性,是一种性能优良,适合于配制高强、超高强混凝土的高效减水剂。     

新型聚羧酸系混凝土高效减水剂的研制

简述了目前国内使用的减水剂存在的不足之处,并在实验室由马来酸酐、丙烯酰胺、甲基丙烯酸聚乙二醇酯等单体物质,在水溶液中经加热,并通过过硫酸胺引发共聚反应,制得聚羧酸系高效减水剂,并对其进行了性能测试,结果说明,该减水剂具有优良的分散能力和增强效果,保持流动性的时间较长;其分散性能和增强作用效果优于萘系高效减水剂.     

聚羧酸高效减水剂结构与性能关系的研究

将丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠和马来酸酐聚乙二醇单甲醚单酯通过自由基聚合,合成了聚羧酸高效减水剂,研究了减水剂结构与性能之间的关系,提出了聚羧酸高效减水剂的作用机理.     

一种聚羧酸系高效减水剂的试验研究

主要研究以烯丙醇聚氧乙烯醚、丙烯酸、马来酸酐和甲基丙烯磺酸钠为主要原料的聚羧酸系减水剂的合成工艺,探讨了影响减水剂性能的各种因素,得到最佳工艺条件,并对减水剂的性能进行测试。结果表明,该聚羧酸减水剂具有低掺量、高分散性、高减水率等特点。在掺量为0.25%时,初始水泥净浆流动度达310 mm,减水率高达30.5%,混凝土的抗压强度得到大幅度的提高,适宜配制高性能混凝土。     

聚羧酸系减水剂大分子单体的合成

以丙烯酸和甲氧基聚乙二醇为主要原料,采用直接酯化法合成了聚羧酸系减水剂大分子单体(甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯)。探讨了丙烯酸与甲氧基聚乙二醇摩尔比、催化剂和阻聚剂的用量、反应温度及反应时间对酯化反应的影响。得出最佳合成条件:丙烯酸与甲氧基聚乙二醇摩尔比为1.5,对甲苯磺酸的用量为甲氧基聚乙二醇质量分数为3%,对苯二酚的用量为丙烯酸质量分数的1.5%,甲苯用量为反应物总量的30%,反应温度为130℃,反应时间为6 h,酯化率可达96.8%。     

新型固体聚羧酸高效减水剂的研制

聚羧酸高效减水剂生产浓度一般为20%～40%（质量分数）,不宜储存和运输,限制了其更广泛的应用.利用本体聚合方法合成固体聚羧酸减水剂,在不加任何溶剂的情况下,利用原料中大单体TPEG、丙烯酸的物理化学特性,通过合适的引发剂（BPO）,实现反应原料熔融态下的聚合反应.最佳反应条件为TPEG∶AA∶MAS=0.8∶3.25∶0.4（摩尔比）,引发剂BPO用量为单体总质量的1%,反应温度为80℃,引发剂滴加时间为2h,保温时间为1.5h.反应结束后趁热将产物倒出,冷却至室温,经研磨成粉末,得到产品.实验得到的固体聚羧酸减水剂产品经研磨后无粘结现象,颗粒尺寸在0.125mm时,46s即可实现完全溶解,150d未出现变质结块现象.通过净浆试验和混凝土试验对产品进行了性能测试,结果表明产品性能超过了国内同类固体聚羧酸高效减水剂的产品水平.本体聚合法制备固体聚羧酸高效减水剂工艺简单、操作容易、对环境友好,具有非常广阔的工业前景.     

含有聚环氧乙烷支链的聚羧酸型高效减水剂的合成及表征

以丙烯酸类单体及其衍生物和聚乙二醇大分子单体为原料,通过自由基共聚和酯化接枝反应合成了两种带环氧乙烷支链的聚羧酸型高效减水剂,通过对合成配方与反应条件的正交设计,确定了最佳合成工艺参数;对合成产物的减水率及保塑性能进行了探讨,并对其分子量及分子结构进行了表征．结果表明,2种合成产物的掺量为0．4％时,混凝土减水率均超过30％,且具有较好的保塑性能,减水保塑性能优于萘系高效减水剂．     

聚羧酸系超塑化剂分子结构对C3S水化行为的影响

采用等温量热仪、热分析、扫描电镜等测试手段,研究了3种聚羧酸系超塑化剂(PCs)对硅酸三钙(C3S)水化行为的影响;采用总有机碳测定了不同分子结构的PCs在C3S颗粒上的吸附动力学.结果表明:PCs的掺入大大增加了C3S的诱导期;减缓了C3S的早期水化,但对水化后期发展有利,其中主链为马来酸酐的PC1对C3S水化3d的减缓作用最强;共聚物大部分残留在孔隙液中,其所含的羧酸根含量与对C3S的减缓作用呈线性关系;对C3S诱导期的增加可能是改变了氢氧化钙的临界饱和度.     

聚羧酸减水剂活性大单体聚合机理及合成研究进展

大型混凝土工程中,原料砂石中的少量泥土对聚羧酸减水剂（Polycarboxylate Superplasticizer,PCE）存在严重的吸附,导致减水剂的性能下降。因此,以提升聚羧酸减水剂的性能和抗泥性为目的的改性研究是当下减水剂领域研究的热点。而聚羧酸减水剂活性大单体的合成是聚羧酸减水剂改性过程中重要的一环。本文介绍了高分子聚合中常见的机理及不同机理所使用的催化剂及其研究进展,并总结了不同聚合机理在聚羧酸减水剂活性大单体的合成中的优缺点,并对适用于不同机理的催化剂的发展方向和研究前景进行展望。     

粘土对聚羧酸减水剂性能的影响及机理研究

粘土作为杂质存在于混凝土的组分如砂石中,粘土对聚羧酸减水剂有较强的吸附性,从而影响混凝土的工作性。研究了不同粘土对掺聚羧酸减水剂的水泥浆体及砂浆流动性的影响规律,探讨了聚羧酸减水剂与粘土的相互作用机理。研究结果表明,不同粘土对水泥浆体的流动性有不同程度的影响,蒙脱土和膨润土相对于高岭土及筛分土对砂浆的流动性影响更为显著;同时,相对于不掺聚羧酸的砂浆,粘土对掺聚羧酸减水剂砂浆的流动性影响更为显著。粘土自身的吸附性与疏水基的定向吸附共同作用及粘土中的金属离子与聚羧酸的螯合作用可能是粘土吸附聚羧酸减水剂的机理。     

聚羧酸减水剂在水泥和泥土表面的吸附行为

采用有机碳测定仪研究了水泥、泥土和水体系中聚羧酸减水剂吸附量与吸附时间、减水剂浓度、体系温度的关系。同时,对减水剂吸附模型和吸附热进行了分析,探讨了聚羧酸减水剂在水泥、泥土颗粒表面的吸附特性。结果表明:水泥和泥土对聚羧酸减水剂的吸附量随时间延长不断增加,最后达到平衡,同时,泥土比水泥对减水剂的吸附量要大,泥土的掺入量为0.5%就会大大降低水泥净浆的流动度;聚羧酸减水剂的吸附基本符合Langmuir等温吸附模型,水泥和泥土对减水剂的饱和吸附量分别为3.7mg/g和10.1mg/g;水泥和泥土对聚羧酸减水剂的吸附量随温度的增大而减小,其吸附是一个放热过程。     

不同黏土对掺减水剂水泥净浆流动度影响

目的 研究4种不同黏土对掺聚羧酸减水剂及萘系减水剂水泥净浆流动度的影响规律并从黏土的吸附性能角度探究其影响机理.方法 采用水泥净浆流动度试验方法比较了4种黏土对掺聚羧酸减水剂水泥净浆流动度的影响,通过TOC总有机碳测试仪测定了4种黏土对聚羧酸减水剂的吸附量.结果 4种黏土对水泥净浆流动度的影响差异较大,其中钙基蒙脱土和钠基蒙脱土的掺量为2％时,掺聚羧酸减水剂水泥净浆已基本没有流动度,掺萘系减水剂的水泥净浆流动度也有所下降,但降幅稍小,而伊利土和高岭土对掺减水剂水泥净浆流动度无明显负面影响;钙基蒙脱土和钠基蒙脱土对聚羧酸减水剂的吸附量较大,伊利土、高岭土对聚羧酸减水剂的吸附能力和水泥相当.结论蒙脱土对掺聚羧酸减水剂水泥净浆流动度负面影响极为严重,而伊利土和高岭土对掺减水剂水泥净浆基本没有负面影响.     

无机盐对硫酸盐与聚羧酸减水剂相互作用的影响

目的 探讨硫酸盐对聚羧酸减水剂分散效果的影响机理,改善硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附性能的影响.方法 在粉煤灰中掺入硫酸钠以改变其体系中硫酸盐的含量,然后在硫酸盐-聚羧酸体系中加入无机盐,采用总有机碳质量浓度(TOC)、ζ电位以及红外光谱等试验.结果 当粉煤灰中硫酸钠质量分数为3％时,加入3％的硝酸钡以后,吸附完成时外加剂溶液中有机碳的质量浓度从898 mg/L增加到914 mg/L,ζ电位的绝对值由11.11 mV提高到14.6 mV;加入3％的氯化钙,吸附完成时外加剂溶液中有机碳的质量浓度从898 mg/L增加到1 141 mg/L,ζ电位的绝对值由11.11 mV提高到15.91 mV;同时当粉煤灰中硫酸钠质量分数为3％时,红外谱中透射率明显下降,但向体系中加入无机盐(3％硝酸钡或3％氯化钙)以后,红外谱中百分比透射率有很大提高.结论 硫酸钠与聚羧酸减水剂本身存在相互作用,粉煤灰中硫酸钠的含量越多对聚羧酸减水剂的吸附量增大,在硫酸盐-聚羧酸体系中加入无机盐,可以减弱硫酸盐对聚羧酸减水剂分散效果的影响.     

PMA-AA-AMPS三元共聚物高效减水剂的制备

以马来酸酐（MA）为原料,过氧化氢为引发剂,水相合成聚马来酸（PMA）,并以过硫酸铵为引发剂,与丙烯酸（AA）2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）水溶液共聚,合成出一种PMA-AA-AMPS三元共聚物高效减水制,并探讨了共聚物制备过程中的最佳工艺条件。结果表明,该共聚物的最佳制备条件为：n（MA）/n（AA）/n（AMPS）=6：3：1.2,引发剂质量为单体总质量的8%,分子质量调节剂甲酸钠质量为单体总质量的6％,反应温度为85℃,反应时间为3h。红外光谱表征结果表明合成的三元共聚物减水剂中含有羧基、羟基、磺酸基和酰胺基等官能团。GPC分析表明合成的PMAAA数均分予质量Mn为5743g／mol,其质量分数占81.36％。     

聚羧酸减水剂对不同晶型C3S早期水化放热的影响

采用水化微量热仪研究了不同类型聚羧酸减水剂对不同晶型C3S水化放热特性的影响。结果表明:单斜晶系(M)C3S、三方晶系(R)C3S的水化放热速率峰值相比三斜晶系(T)C3S显著降低,且水化放热峰出现延迟,MC3S的水化放热峰延迟最明显。三种晶型C3S的3d水化放热总量由大到小为:TC3S、MC3S、RC3S。不同分子结构的甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯系聚羧酸减水剂,主链越短,支链越长,对TC3S的水化延迟作用越大。乙烯基聚乙二醇醚系聚羧酸减水剂对三种晶型C3S的水化放热过程延迟作用由大到小为:RC3S、MC3S、TC3S。对水化放热曲线进行的Krstulovic-Dabic模型研究表明,C3S的水化过程为NG-D类型水化历程。     

新型羧酸盐高效减水剂的合成试验

根据混凝土外加剂分子设计理论，试验采用了自制丙烯酸聚乙二醇单酯、丙烯酸钠盐和二乙烯三胺通过Michael加成制得一种新型羧酸盐高效减水剂．对该新型减水剂进行了水泥净浆流动度测试，结果表明该减水剂具有良好的分散能力与流动保持性，其掺量的质量分数为1．5％，水灰质量比为0．29时，水泥净浆流动度达218mm。     

改性聚羧酸减水剂与C30自密实混凝土性能的关系

研究了一种改性过的聚羧酸系减水剂对不同原材料组成的C30自密实混凝土l小时内的保坍性能、不同龄期的强度变化及抗碳化性能,并与萘系减水剂配置的大流动度混凝土的相同性能进行了对比．结果表明,改性聚羧酸减水剂拌制的混凝土保坍性能优越,对低于50％机制砂替代率有较好的适应性;这种混凝土与用萘系减水剂配制出的自密实混凝土的抗碳化性能相当．