含抗泥功能单体的聚羧酸减水剂的制备及抗泥性能

采用聚乙二醇400(PEG400)合成了一种新型抗泥功能单体(FM),并将其引入到聚羧酸减水剂(PCE)的分子结构上,制备了几种抗泥型聚羧酸减水剂(AC-PCE)。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)对FM和PCE进行表征,分别通过净浆流动度和砂浆流变性试验考察PCE在含蒙脱土(MMT)水泥净浆和水泥砂浆中的分散性能,并研究了PCE在MMT上的吸附特性。结果显示,与不含FM的聚羧酸减水剂相比,AC-PCE减少了在MMT上的吸附量,抑制了MMT的插层吸附,降低了含MMT水泥净浆经时流动度损失以及含MMT水泥砂浆的屈服应力。研究表明,AC-PCE具有良好的抗泥性能。

基于竞聚率设计制备组成均匀的聚羧酸减水剂

基于实验得到的聚羧酸减水剂(PCE)共聚单体的竞聚率数据,采用控制转化率和补加活泼单体相结合的方法,结合理论计算和实际测定结果,确定了活泼单体丙烯酸(AA)补加时间及补加量,使其在共聚过程中始终与大单体异丁烯基聚乙二醇醚(MAPEG)组成保持基本不变,以保证聚合反应不同时间段生成的共聚物组成和结构与设计值一致。为系统研究控制工艺的准确性和可靠性,将其与传统投料工艺反应过程中所得产物的组成对比,考察了控制共聚物组成对分散性能的影响。结果表明,基于竞聚率的控制工艺制备PCE过程中,分段补加消耗较快的AA抑制了AA和MAPEG在共聚物瞬时组成的变化幅度,共聚物的平均酸醚比[n(AA)/n(MAPEG)]分别为2.8、3.8、4.8,基本接近设计酸醚比(3.0、4.0、5.0);其制备的PCE平均主链长度及主链上羧基含量、大单体含量较高,使PCE覆盖面积和吸附层厚度增大,从而提升了水泥净浆初始流动度和流动保持性能。

不同吸附基团的减水剂对水泥浆体塑性黏度的影响

为揭示主链不同吸附基团对水泥吸附与分散和水泥浆体流变性能的影响,分别以单羧酸吸附基团的丙烯酸(AA)、双羧酸吸附基团的马来酸酐(MA)、磷酸吸附基团的异丙烯膦酸(IPPA)与异戊烯醇聚氧乙烯-聚氧丙烯醚(IPE_(12)PP_(3)G,Mw=762)进行自由基聚合反应制备了酸醚比、主链聚合度、侧链长度和侧链相同,但吸附基团不同的3种减水剂,并对其性能进行凝胶渗透色谱、红外光谱和核磁共振氢谱的分析获得了合成产物的相对分子质量及其分布等结构信息。同时测试了合成减水剂的络合能力、流体力学半径、水泥颗粒表面的吸附量、Zeta电位、吸附层厚度和水泥水化放热速率。结果显示,双羧酸吸附基团的马来酸酐合成的减水剂表现出更强的络合能力(Ca2p结合能与空白样发生化学位移分别为0.17 eV和0.07eV)、更小的流体力学半径(5.46 nm)、更大的吸附量(2.65 mN/m^(2))、Zeta电位(-26.507 mV)和吸附层厚度(1.16 nm),水泥水化放热速也相对最慢。

反应条件对PCEs分子结构和分散性的影响及机理

采用水溶液自由基共聚法,将乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚与丙烯酸共聚合成了聚羧酸系减水剂(PCEs),深入研究了反应温度、滴加时间和链转移剂用量3个主要因素对PCEs分子结构和分散性的影响及机理.结果表明,反应温度和链转移剂用量对乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚的转化率、PCEs的相对分子质量及其分布影响较大,导致PCEs在水泥净浆中的分散性和分散保持性有明显的区别,而滴加时间的影响相对较小.

新型抗泥聚羧酸减水剂的合成及性能研究

氯丙烯封端脂肪醇聚氧乙烯醚(AC-AEO9)作为一种可聚合型表面活性剂,具有较大的空间位阻。使用AC-AEO9作为抗泥功能单体,制备了新型抗泥聚羧酸减水剂(A-PCE),并考察了功能单体用量对A-PCE分散性和抗泥性的影响,采用X射线衍射仪与比表面与孔径分析仪揭示了A-PCE的抗泥机理。结果表明,在减水剂掺量为0.23%、功能单体与减水剂大单体摩尔比为1∶5的条件下,掺A-PCE的水泥净浆初始、120 min流动度为275、270 mm,减水剂表现出最佳的分散性和抗泥性;由于抗泥功能单体的引入,聚羧酸减水剂具有良好的分散性且在黏土上吸附更少,对黏土的适应性更强。

EPEG抗泥型聚羧酸减水剂的制备及性能研究

选用乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚(EPEG)作为大单体,与丙烯酸(AA)、异构酯(MA)等小单体在恒温条件下通过自由基共聚反应合成了EPEG抗泥型聚羧酸减水剂KN-E。利用水泥净浆试验探究不同反应条件合成的KN-E对水泥分散性与适应性的影响,通过混凝土试验验证KN-E的抗泥性能。结果表明,当单体配比为n(AA)∶n(EPEG)∶n(MA)=4.0∶1.0∶0.2时制备的KN-E具有较好的分散性能,且适应性好,应用于混凝土中表现出较好的抗泥性能和良好的工作性能,对混凝土早期强度发展起到促进作用。

连续管式反应器中降黏型聚羧酸减水剂的合成及性能

以异戊烯醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚(IPEPPG)、2-甲基-2-(丁基三硫代碳酸酯基)丙酸(BTMP)和马来酸酐为主要反应原料,在连续管式反应器中利用热引发可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合,合成了1种窄相对分子质量分布的降黏型聚羧酸减水剂VR-PCE-TR。采用1HNMR、FTIR和GPC对VR-PCE-TR进行了表征,考察VR-PCE-TR对混凝土的工作性能和流变性能的影响,并与釜式反应器中采用常规水相自由基聚合制备的降黏型聚羧酸减水剂进行了性能对比。结果表明,当减水剂溶液质量分数为10%时,VR-PCE-TR具有最低表面张力(30.65 mN/m);当减水剂质量分数为0.8%时,VR-PCE-TR对水泥颗粒具有更高的吸附量(2.803 mg/g);在减水剂掺量(以水泥质量计,下同)0.13%时,掺加VR-PCE-TR后的水泥浆体具有更好的分散性和分散保持性;当减水剂掺量为0.4%时,掺加VR-PCE-TR后的水泥净浆具有更小的屈服应力(1.3 Pa)和更低的塑性黏度(0.26 Pa·s)。连续管式反应器避免了物料除氧步骤,能够保持聚合控制性和聚合反应速率,因此,制备的VR-PCE-TR具有更窄的相对分子质量分布(多分散性指数为1.19),进而有更好的降黏效果和应用性能。

减水保坍型聚羧酸减水剂的合成及性能研究

以4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚(VPEG)大单体、丙烯酸(AA)为主要原料,引入保坍单体丙烯酸羟乙酯(HEA),以巯基丙酸(MPA)为链转移剂,在H_(2)O_(2)/L-抗坏血酸(V_(C))氧化还原引发体系下,通过自由基聚合制备出减水保坍型聚羧酸减水剂(V-HEA)。通过红外光谱、凝胶色谱测试对合成的V-HEA进行分子结构表征,并与市售保坍型聚羧酸减水剂(HPWR-S)进行水化热与混凝土性能对比分析。结果表明,V-HEA的最佳合成工艺参数为酸醚比4.4,酯醚比2.5,引发剂、硫酸亚铁和链转移剂掺量分别占大单体质量的0.76%、0.10%和0.74%。掺入硫酸亚铁可提高单体的转化率,且V-HEA的数均分子量为17650,重均分子量为42713,单体转化率高达95.03%。掺入V-HEA时混凝土的水化峰值温度较掺入HPWR-S时延迟4 h 24 min,且第二水化速率峰出现时间延迟约4 h,更加延缓水泥的水化。掺入V-HEA的混凝土2 h坍落度仅损失5.8%,且混凝土强度与掺入HPWR-S产品相当,V-HEA具有较好的应用前景。

聚羧酸减水剂与水泥的适应性及其试验方法

对水泥的化学成分、比表面积、颗粒形貌等进行测试,配制综合型聚羧酸减水剂,通过净浆流动度和砂浆流动度测试不同特性的水泥与该聚羧酸减水剂的适应性。研究表明,不同水泥的初始pH值在12.3~12.6,水化开始后,pH值高的、增长快的其流动性损失较大;SO_(3)含量对流动性影响也较大,一定范围内SO_(3)含量越低,流动性损失越大。比表面积在净浆流动度试验与砂浆试验中表现有一定的差异性。

超细粉掺合料专用聚羧酸减水剂的制备及性能研究

为解决超细粉掺合料在混凝土应用中出现的黏度大、流速时间长、易抓底、收缩大的问题,通过合成原料的选择以及调整合成工艺,合成了超细掺合料专用聚羧酸减水剂ZS-CX。结果表明,采用EPEG单体、合成起始温度15℃、滴加反应时间60 min,MAP用量为单体质量的0.6%时,制备的减水剂性能最佳。与市售减水剂相比,净浆流动度、混凝土坍落度和扩展度增大,倒筒排空时间更短,达到5 s,Zeta电位绝对值大,而且混凝土60 d电通量小于1000 C、收缩率降低30%以上。

7-辛烯-1醇聚氧乙烯醚制备及其合成减水剂研究

采用7-辛烯-1醇(OEA)与环氧乙烷(EO)在氢化钠(NaH)催化下发生开环反应制得聚醚大单体,再将大单体与丙烯酸(AA)共聚制得新型醚类聚羧酸减水剂。结果表明,采用占大单体质量0.05%的Na H催化剂,聚醚的有效含量最高达到97%左右。随着聚醚重均分子质量增大,分散性能先提高后降低,当聚醚重均分子质量为4000时,得到的减水剂性能最优,合适的反应条件为:酸醚比[n(AA):n(OEA4000)]=7、引发剂(维生素C)、双氧水和链转移剂(巯基乙醇)用量分别为单体总物质的量的0.6%、2.4%、4.0%。合成的减水剂减水和保坍性能与常规甲基烯丙醇聚醚(HPEG)合成的减水剂相当,但引气及稳泡性能明显增强,能较好地改善混凝土的和易性。

降黏型聚羧酸减水剂的合成及应用性能研究

采用异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG-1200)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)和醋酸乙烯酯(VAc)进行四元共聚,合成了一种聚羧酸减水剂JN-1,采用正交试验探究了酸醚比、单体及链转移剂用量对净浆Marsh时间的影响,以此评价其降黏性能。结果表明,JN-1的最优合成工艺为:酸醚比为2.5,MAA用量为酸总物质的量的20%,VAc用量为单体总质量的1.0%,ME用量为单体总质量的1.0%。相较普通聚羧酸DJ-200和市售降黏型S901,JN-1具有更好的降黏性能和混凝土和易性,性能与市售进口降黏型B415接近,且不影响混凝土28 d强度。

聚羧酸系高效减水剂抗泥性能研究进展

聚羧酸系高效减水剂(PCE)因减水率高、分散性好、坍落度保持时间长、分子结构可调控等优异性能而得到广泛应用。但由于优质天然砂石日益稀缺,导致混凝土骨料中含泥量普遍偏高,严重影响了PCE在工程中的使用效果,提高PCE与黏土的相容性成为亟待解决的关键问题。首先讨论了不同黏土矿物与PCE的相互作用机理,从PCE侧链长度的调整、侧链形状的改变、引入官能团和牺牲剂的使用几个方面详细综述了近几年提高PCE抗泥性能的研究成果,为PCE的进一步设计和开发提供参考。

减水剂与磷建筑石膏适应性研究

磷石膏资源化利用的一条重要途径是磷石膏制备磷建筑石膏,磷建筑石膏存在拌和需水量大、耐水性差等缺点,在实际使用中需要使用减水剂,而部分减水剂在酸碱度变化时作用于磷建筑石膏的效果差异较大,分别利用3种减水剂对磷建筑石膏改性,探究减水剂种类、掺量对磷建筑石膏性能影响规律。通过将NaF引入天然石膏模拟磷建筑石膏,探究F-对半水石膏浆体中聚羧酸减水剂性能的影响。结果表明:聚羧酸减水剂具有缓凝增强的效果,掺量为0.4%时,样品绝干抗压强度提高了30.79%,且聚羧酸减水剂具有优异适应性,半水石膏浆体pH值在9.98附近时,0.2%聚羧酸减水剂使绝干强度提高了63.54%;同时Na F的引入会影响聚羧酸减水剂的缓凝性,且导致聚羧酸减水剂的分散性有一定下降。

抗泥型聚羧酸系减水剂的合成与研究进展

随着我国经济飞速发展,基建步伐的加快,优质的砂石资源越来越少,导致大量含泥量高的砂石被应用到工程建设中。骨料中的含泥量不仅影响聚羧酸高性能减水剂(PCE)的减水效果还降低了PCE对泥土的分散性能。因此提升PCE的抗泥性能已成为今后聚羧酸减水剂发展的关键。本文主要综述了近几年国内外学者对抗泥型聚羧酸减水剂的研究进展,介绍了PCE与粘土的作用机理。从优化分子结构、引入抗泥官能团和复配牺牲剂等方面进行总结,分析了目前存在的问题,并对该研究领域今后的发展方向进行了展望。

两性新型抗泥型聚羧酸减水剂合成与性能研究

为解决因砂石含泥量高所导致的混凝土各项性能下降的问题,研究合成了一种两性新型抗泥型聚羧酸减水剂,并对其抗泥性能展开深入剖析。具体以异丁烯基聚乙二醇(HPEG)、丙烯酸(AA)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体,过氧化氢(H_(2)O_(2))/抗坏血酸(Vc)为引发剂,3-巯基丙酸(3-MPA)为链转移剂,采用氧化-还原引发体系聚合反应合成。重点研讨了掺入两性新型抗泥型聚羧酸减水剂混凝土流动性以及抗压强度随含泥量和时间变化的影响。研究结果表明:经与市场现售的其他抗泥型聚羧酸减水剂相比,MDH-A-MV-1型两性抗泥型聚羧酸减水剂在较高含泥量情况下阻泥效果更好。随着含泥量和时间的不断增加,掺两性新型抗泥型聚羧酸减水剂的混凝土流动性逐渐减小,抗压强度呈先增后降的趋势,且后期下降幅度较为平缓。

低热水泥与减水剂的相容性研究

本文研究了低热水泥与聚羧酸减水剂和萘系减水剂相容性的差异,并以普通硅酸盐水泥作为基准,通过流动度以及经时损失和流变性能评价了水泥与减水剂的相容性。结果表明:在低热浆体中,萘系减水剂的饱和掺量点大于聚羧酸减水剂;低热水泥展现出不弱于普通硅酸盐水泥的良好相容性,并且低热水泥与聚羧酸减水剂的适应性要好于萘系减水剂;含减水剂的低热水泥净浆的流变特性符合Bingham模型,掺入聚羧酸减水剂的低热水泥浆体呈现为典型的牛顿流体,而掺入萘系减水剂的低热水泥浆体呈现为剪切稀化流体。

焦亚硫酸钠改善聚羧酸减水剂与水泥适应性的研究

通过在聚羧酸减水剂中复配1%~5%的焦亚硫酸钠,探索了焦亚硫酸钠对水泥性能及混凝土拌合物性能的影响。试验结果显示,焦亚硫酸钠可增大水泥净浆流动度及减小水泥净浆流动度损失,以及改善混凝土拌合物的流动性等工作性能及保坍性能;复配焦亚硫酸钠可改善聚羧酸减水剂与水泥的适应性,但其用量需经试验确定。

类聚氨基酸大分子的制备及其减水分散性能

聚羧酸减水剂因为具有掺量低、减水率高及绿色环保等优点备受青睐,但实际应用中却因受到混凝土骨料中泥含量的影响,也常伴有相容性差、减水率低及坍落度损失大等问题。因此,文中从聚合物分子结构设计入手,采用异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)进行共聚,再利用支链末端功能环氧基团与氨基乙酸(GA)反应制备了类聚氨基酸大分子(PAAs)。采用凝胶色谱和动态光散射对PAAs相对分子质量与其分布以及在水溶液中的聚集形态进行了表征,通过水泥净浆和混凝土实验对PAAs减水分散和抗泥敏感性能进行了研究。结果表明,PAAs在水溶液中以纳米聚集体的形式存在,粒径约30~120 nm,而正是由于PAAs聚集体的空间位阻效应在有效分散水泥颗粒的同时,还能显著阻止混凝土骨料中“泥”(蒙脱土)对PAAs的竞争插层吸附消耗,因而PAAs具有优异的减水分散和抗泥敏感性能,应用前景广阔。

硅烷改性聚醚制备降黏型聚羧酸减水剂及其性能研究

通过催化3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)在甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)末端进行开环反应制备出末端硅烷改性聚醚(S-PE),并将其部分替代HPEG与丙烯酸(AA)进行自由基共聚制备出末端硅烷改性聚羧酸减水剂(S-PCE)。对比验证S-PCE和普通减水型聚羧酸减水剂(PCE)在水泥浆体中的吸附量以及对水泥浆体分散性和黏度的影响。结果表明,S-PE替代率为30%时具有更优的分散性,与PCE相比,吸附量最高增大约24%,加快了砂浆的平均流速,使砂浆V型漏斗流出时间缩短约37%,使混凝土倒置坍落度筒排空时间缩短35%,而对混凝土的含气量及抗压强度无明显影响。