聚羧酸减水剂的合成与探究报告VIP专享VIP免费

聚羧酸减水剂的合成与探究摘要：以聚乙二醇、马来酸酐、对甲基苯磺酸为单体、过硫氨酸为引发剂，经水溶液聚合制备了可用作聚羧酸盐高效减水剂的共聚物。并通过水泥流动度和黏度测定了本实验制备的聚羧酸盐高效减水剂的作用和应用效果。关键词：聚羧酸盐；减水剂；马来酸酐；对甲基苯磺酸；大分子单体前言近年来,混凝土高效减水剂的研究和应用越来越朝着多功能化和高效化方向发展,品种繁多.在众多系列的高效减水剂中,具有梳形分子结构的聚羧酸盐高效减水剂因其分散性强、掺量低、混凝土坍落度损失小等优点而日益受到世人的瞩目.根据聚羧酸盐高效减水剂的减水作用机理,人们通常从两方面来设计大分子一是合成具有强极性基团,如羧基、羟基、磺酸基等,以提供静电斥力,使团聚的水泥粒子得以分散;二是在分子链上引入亲水性长侧链,如聚氧乙烯基醚等,以提供空间位阻效应,从而有利于水泥浆体在较长时间内保持较好的流动性.在此类减水剂的合成中,减水剂中间大分子单体聚乙二醇单丙烯酸酯(PEA)的合成是决定减水剂性能的关键因素,但目前国内这方面研究成果不多。本研究通过聚乙二醇与丙烯酸的酯化,在聚氧乙烯基链上接枝双键,再进行下一步减水剂的共聚合成;并比较了用有机溶剂环己烷、乙酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯合成单酯、以及不使用有机溶剂、真空抽吸直接催化合成单酯的合成工艺。实验目的（1）了解聚羧酸系减水剂的分子结构；掌握聚羧酸系减水剂的合成原理和方法。（2）掌握优化制备工艺的方法。（3）掌握减水剂对水泥净浆塑化效果和新拌混凝土性能的影响。（4）运用现代测试技术（如IR、XRD、SEM等）分析减水剂的结构和水泥浆体的动力学研究。（5）掌握减水剂的复配技术。实验原理1.高效减水剂的作用机理（1）静电斥力理论静电斥力理论以DLVO平衡理论、双电层理论为基础，从表面物理学来看，水泥颗粒是带有电荷的物质，水泥发生水化后，高效减水剂会定量吸附在它的表面，水泥颗粒表面带上相同电荷，形成双电子层，亲水基指向水相。DLVO平衡理论认为，带电胶体粒子之间的相互作用力有两种，胶体粒子之间的长程力（范德华力）与双电层之间的静电排斥力，这两种相互作用力对胶体粒子的稳定性起着决定性作用。当引力处于优势地位时，胶体粒子产生聚沉现象；而斥力作用处于优势地位，并达到可以阻碍布朗运动产生相互碰撞聚沉时，胶体粒子就会保持稳定状态。（2）空间位阻作用理论溶剂化链就是能够和溶剂互溶的分子链，它和溶剂的互溶性良好，能够在水泥颗粒表面包覆足够的厚度，发挥保护层的作用。但吸附有减水剂的水泥颗粒靠近时，减水剂中的长侧链就会被压缩，导致靠近的水泥颗粒被弹开而不能接近，发挥了空间位阻效应。同时水泥颗粒表面的减水剂对微粒体系本身也有稳定作用，主要表现在以下方面：①减水剂的存在会降低颗粒之间的引力位能；②水泥颗粒吸附减水剂后，产生新的排斥位能—空间位阻能。（3）引气隔离“滚珠理论”在混凝土硬化凝结之前，混凝土中有大量像滚珠一样独立、微小的气泡，导致混凝土基料之间的运动有滚动摩擦变为滑动摩擦，使基料间的摩擦阻力变小。此外，小气泡也可以起到支撑与浮托细小基料的作用。因此，新制混凝土具备较好的流动性与和易性，同时不易泌水与沉降，这对于一些级配不好，性状不佳的骨粒效果尤其明显。（4）络合作用高效减水剂中的酸根离子结构可以和钙离子相互作用形成络合物，磺酸钙还可以和水泥颗粒结合，所以高效减水剂是通过钙离子作为媒介吸附在水泥颗粒上。溶解在水中的钙离子被吸附后，由于钙离子浓度变低，减少了C-H-S凝胶颗粒的形成，延缓了Ca(OH)2形成结晶，从而导致水泥水化速度变慢，但随着水化的继续进行，络合物会自动分解，因而并不会影响到水泥的进一步水。大家普遍认为高效减水剂的分散作用机理主要是空间位阻效应，其次为静电排斥力作用与水化膜的润湿作用，同时面能效应与隔离“滚珠”效应也起到一定的作用。此外有关高效减水剂的作用机理还有浸润作用理论、枯竭效应、吸附分散理论等。2.高效减水剂的构性关系：（1）分子结构中非极性基团对其性能的影响常见的非极性基团有：直(支)链饱和烃基、直(支)链不饱和烃基、芳香烃基、脂肪烃基...