新型聚羧酸系超塑化剂的合成与性能研究
The Research on the Synthesis and Performance of Novel Polycarboxylic Superplasticizers
聚羧酸系超塑化剂是新型混凝土减水剂,由于其具有掺量低、减水率高、混凝土保坍性好等优点,成为当今研究热点.本文从聚羧酸系超塑化剂的分子特征、主要作用机理、结构与性能的关系出发,联系国内原料的供应状况,合成了三类具有梳型分子结构的新型聚羧酸系超塑化剂,并研究了其综合性能.分别以甲基丙烯酸(MAA)与聚乙二醇单甲醚(mPEG)反应,马来酸酐(MA)与柠檬酸(CA)反应,合成了两类新型酯类大单体聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(mPEGMAA)和马来酸酐柠檬酸酯(MACA);大单体与丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、烯丙基磺酸钠(SAS)、马来酸酐(MA)等小单体进行共聚,制备出了一系列不同类型的超塑化剂:含聚醚长链的PC-1、多羧基短侧链的PC-2和多元侧链结构的PC-3:通过单因素分析试验,研究了引发剂、SAS、MAA的用量以及mPEG分子量等因素对PC-1分散性能的影响,当引发剂掺量为1.0%,单体的摩尔比为AA:MAA:mPEG(600) MAA:MA:SAS=10.5:3.5:7:2:7时,PC-1分散性最好,水泥净浆流动度达345mm(掺量为0.25wt%,水灰比为0.29),且2h内无损失;通过正交试验研究了PC-2和PC-3最佳合成配比与工艺:当引发剂掺量为1.0%,n(AA):n(SAS):n(MACA)为10:3:3时,PC-2的分散性能最好,且能改善水泥泌水现象;当摩尔比为AA:MAA:SAS:MACA:mPEGMA为4.5:1.5:3:1:3,引发剂量为1.5%时,合成的PC-3分散性最强,掺0.25%的PC-3的水泥净浆流动度达360mm (W/C为0.29),2h后略有增加,且在低水灰比时,水泥净浆流动度依然较好.采用红外吸收光谱分析、特性黏数和表面张力等表征手段研究了超塑化剂的结构与性能的关系;联系超塑化剂对水泥分散性和粒子的表面ζ电位分析探讨了聚羧酸系超塑化剂的作用机理,发现都符合静电斥力与空间位阻作用;试验通过测试水泥干燥收缩、孔径、混凝土坍落度和强度等研究了新型聚羧酸系超塑化剂的性能.结果表明,三类超塑化剂具有较好的分散性和坍落度保持性;PC-1、PC-2和PC-3都能减少水泥不同龄期的干燥收缩,PC-3效果最佳;三类超塑化剂都对水泥水化物的孔结构产生影响,其中PC-3能增加介孔含量,这有利于减少干缩,提高水泥的密实度;而且,PC-1、PC-2和PC-3能显著提高混凝土抗压强度,达到了高性能超塑化剂的标准.
- 作者：
- 周科利
- 学位授予单位：
- 安徽建筑工业学院
- 专业名称：
- 材料学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2011年
- 导师姓名：
- 刘瑾
- 中图分类号：
- TU528.042.2
- 关键词：
- 聚羧酸系超塑化剂；酯类大单体；合成；水泥水化；结构与性能
- Polycarboxylic superplasticizer； Ester macromonomer； Synthesis； Cement hydration； Structure and performance