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大减水高保坍羧酸系******减水剂的试验研究
发布时间:2015-11-06 17:19:04 作者: 点击量:

大减水高保坍羧酸系******减水剂的试验研究

[摘 要] 以混凝土外加剂分子设计原理为指导,以绿色化学为基础,研究了新型羧酸类聚合物减水剂的清洁生产工艺,该工艺以水为反应介质,通过一釜多步串联反应,实现了混凝土减水剂的清洁生产,******了传统减水剂生产工艺对环境的污染。采用该工艺合成的产品掺量较低(012%013%),不仅减水增******果显著,而且对混凝土流动性具有良好保持性,混凝土坍落度90min基本上不损失。

[关键词] 羧酸系;减水剂; 清洁生产;大减水;高保坍

0 引言

随着混凝土向高强、高性能方向发展,对外加剂特别是减水剂提出了更高的要求。而传统的萘系、三聚氰胺系以及木质素减水剂虽然对新拌砂浆或混凝土具有较好的工作性,但坍落度经时变化大,当运至施工现场时,必须才用现场加水和后掺法来增加其流动性,这种工艺会导致混凝土性能的不稳定,而且这种类型的减水剂多采用有毒的甲醛物质,通过缩聚反应制备而成,有时还会采用强腐蚀性的发烟硫酸或浓硫酸进行磺化反应,这不可避免会对环境造成污染,不利于可持续发展。随着高分子化学和材料分子设计理论不断取得新的进展,研究上作者把目光转向了羧酸类聚合物———称之为第三代新型聚合物减水剂,并已成为******性的研究热点[12],目前在日本、北美和欧洲市场已有系列产品供应。而国内对聚羧酸系减水剂的研究无论是从原材料选择、生产工艺或是提高性能方面都仅仅是起步。因此研制产品的高性能化及其生产工艺的绿色化将是外加剂发展的一个主要方向。本文以高分子材料分子设计原理为指导,以绿色化学为基础,设计制备了一种大减水、高保坍的混凝土添加剂。采用该添加剂配制的混凝土具有很好的粘聚性和良好的流动保持性。

1、 羧酸系******减水剂的构思与合成

1.1 羧酸系减水剂的理论基础与分子设计

混凝土的减水增******果取决于水泥粒子的分散性和分散稳定性,水泥粒子的分散稳定性又取决于所吸附的减水剂的电斥力和立体效应[3]。传统的萘系、三聚氰胺系减水剂分子呈刚直棒状,在被水泥颗粒表面吸附后呈刚性链平卧吸附状态,此时水泥颗粒带相同电荷,因同性电荷相斥故水泥颗粒分散而不凝聚。但随着水泥颗粒接触水的时间的延续,便产生一定量的水化产物,对水泥颗粒表面的减水剂分子吸附层产生一定的覆盖,而且随着液相中减水剂分子的减少,所供吸附的减水剂分子不断减少,Zata电位逐步降低,颗粒间排斥作用逐渐减弱,水泥凝胶体系呈凝聚状态,外观表现为混凝土坍落度减小。总之,由于传统混凝土减水剂的减水增强性能主要是利用了DL2VO理论,立体效应没有发挥作用,故坍损问题不能从根本上解决。

本研究以高分子材料分子设计原理为指导,以绿色化学为基础,综合利用DLVO电荷排斥效应、Mackor空间位阻效应以及浸透润湿作用在梳型聚合物主链上引入一定比例的官能团如羧基(COOH)、磺酸基(SO3H)等来提供电荷斥力,同时在支链上引入多个聚氧烷基烯类基团[(CH2CH2O)m-R],其醚键的氧与水分子形成强力的氢键,并形成亲水性立体保护膜,该保护膜既具有分散性,又具有分散保持性。引入一定量的羟基(OH)起到浸透润湿作用,也提高了分散效果。这种梳型聚合物在水泥颗粒表面呈齿形吸附状态,其主链上带电荷基团的电斥力和侧链的立体效应决定了其优异的综合性能。通过调整聚合物主链上各官能团的相对比例、聚合物主链和接枝侧链长度以及接枝数量的多少,达到结构平衡的目的。

1.2羧酸系减水剂的试验合成

合成工艺采用一釜多步串联反应,其合成工艺如图1所示。整个过程分两步:******步,采用自制改性剂对工业用聚醚进行封端,然后加入丙烯酸类单体和阻聚剂合成出具有聚合活性的大单体。第二步,向反应瓶中加入一定量的蒸馏水和催化剂,同时分开滴定单体溶液和复合引发剂溶液进行水溶液聚合。

 


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