大分子单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(MPEGAA)的合成

以聚乙二醇单甲醚(MPEG-1200)与丙烯酸(AA)为主要原料,采用直接酯化法合成聚羧酸系高效减水剂大分子单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(MPEGAA)。通过正交试验确定各单体的用量。结果表明:n(AA)/n(MPEG)=3.5∶1,阻聚剂对苯二酚用量(以占MPEG与AA总质量分数计)为1.2%,催化剂对甲苯磺酸用量(以占AA质量分数计)为5.5%,酯化反应温度为95℃,酯化反应时间为6 h是合成大分子单体的最佳酯化工艺条件。以最佳酯化工艺条件合成的大单体为原料制备的MPEGAA-AA-AMPS聚羧酸高效减水剂,具有良好的分散性和分散保持性。当掺量(折固掺量)为0.15%时,水泥净浆初始流动度达300 mm,经过1 h时为315 mm,2 h后仍保持在290 mm。

高性能聚羧酸减缩材料的研发(Ⅱ)——高分子聚合物(HP-SRA)的合成与表征

以减缩活性单体2-(2-丁氧乙氧基)乙醇丙烯酸酯(MBDEGAA)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)与聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(MPEGAA)为聚合单体,在水溶液中通过聚合反应,合成了一种高分子聚合物(HP-SRA)。采用红外光谱、核磁共振氢谱和凝胶渗透色谱对HP-SRA分子结构和相对分子质量及其分布进行了表征。并测定了掺入质量分数为0.30%(固含量)的HP-SRA混凝土的减缩性能及应用性能。结果表明,当n(MPEGAA)∶n(MBDEGAA)∶n(AA)∶n(AMPS)=1∶2.15∶2.15∶1.10时,水泥砂浆减缩率最高,水泥净浆流动度及其保持能力最佳。在不影响混凝土应用性能基础上,减缩基团的引入有利于提高混凝土的减缩性能。

两性型聚羧酸超塑化剂阳离子功能性单体的合成与表征

采用自制的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)与一氯甲烷(CH_3Cl)进行季铵化反应,制备了一种用于合成两性型聚羧酸超塑化剂阳离子功能性单体(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵,DMC)。以季铵化反应转化率和阳离子功能性单体DMC质量分数为指标,重点考察了n(H_2O)∶n(DMAEMA)、阻聚剂对羟基苯甲醚用量〔w(MEHQ)〕、季铵化反应温度(Tqr)、季铵化反应时间(t_(qr))对季铵化反应的影响规律,并采用红外光谱和核磁共振氢谱对阳离子功能性单体DMC进行了结构表征。结果表明:采用最佳合成工艺参数,即n(H_2O)∶n(DMAEMA)=2.7∶1,w(MEHQ)=0.5%,T_(qr)=50℃和tqr=6 h,以此制得了阳离子功能性单体DMC,并以该阳离子功能性单体DMC、与阴离子单体AA和大分子单体MPEGAA为主要原料,合成了两性型聚羧酸超塑化剂,该两性型聚羧酸超塑化剂具有很高的分散性能和早强性能。

高性能聚羧酸减缩材料的研发(Ⅰ)——减缩活性单体MBDEGAA的合成与表征

以2-(2-丁氧乙氧基)乙醇(MBDEG)与丙烯酸(AA)为主要反应原料,通过酯化反应,合成了一种高性能聚羧酸减缩材料减缩活性单体2-(2-丁氧乙氧基)乙醇丙烯酸酯(MBDEGAA)。考察了原料配比、酯化温度、酯化时间、催化剂用量和阻聚剂用量对酯化反应酯化率的影响,用FTIR和1HNMR对减缩活性单体进行了结构表征。结果表明:当n(AA)∶n(MBDEG)=3∶1,在酯化温度为130℃,酯化时间为4.5 h,催化剂(PTSA)的质量分数w(PTSA)=3.0%,阻聚剂(对苯二酚)的质量分数w(对苯二酚)=2.0%时,2-(2-丁氧乙氧基)乙醇(MBDEG)与丙烯酸(AA)之间的酯化率最高,为91.20%。

高性能聚羧酸混凝土减缩材料的合成与表征

以活性单体二甘醇单丁醚马来酸酐单酯(MBDEGMA)、聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(MPEGAA)、丙烯磺酸钠(SAS)与丙烯酸(AA)为主要原料,在水体系中通过共聚,制备了一种高性能聚羧酸混凝土减缩材料(SRA-PC)。通过红外光谱(FT-IR)、核磁共振(~1H NMR)和高效凝胶色谱仪(GPC)测试,表征了高性能聚羧酸混凝土减缩材料(SRA-PC)的分子结构和相对分子质量及其分布。测定了添加0.20%(固含量)高性能聚羧酸混凝土减缩材料(SRA-PC)混凝土的减缩性能及其他各项性能。结果表明:当质均相对分子质量和数均相对分子质量分别为29000g·mol^(-1)和21000 g·mol^(-1)左右时,高性能聚羧酸混凝土减缩材料(SRA-PC)不仅具有优异的减缩性能,而且还具有良好的其他性能。当添加量为0.20%(固含量)时,混凝土28 d的减缩率为39%,减水率为35.7%,60 min后坍落度几乎无损失,抗压强度比空白混凝土提高了16.7%,实现了高效化和多功能化。

高性能聚羧酸减缩材料的研发(Ⅲ)——高分子聚合物(HP-SRA)的作用机理

通过对比,研究了采用自行研发的高分子聚合物(HP-SRA)与Eclipse-Floor减缩剂(Eclipse-SRA)2种减缩材料在降低水泥颗粒表面上的平均吸附率、溶液表面张力和蒸发速率、提高溶液动力黏度、减少水泥砂浆收缩和改善孔结构分布等方面的作用。结果表明,水泥颗粒表面对高分子聚合物(HP-SRA)的平均吸附率小于10%;高分子聚合物(HP-SRA)可显著降低溶液表面张力和蒸发速率,大幅提高溶液动力黏度;高分子聚合物(HPSRA)对水泥砂浆减缩效果显著,在其掺入量为0.30%(质量分数)时,水泥砂浆在3 d和28 d养护龄期时的收缩率分别下降了48.6%和20.2%。

聚羧酸高效陶瓷减水剂的合成及性能

以马来酸酐(MA)、丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,采用水溶液聚合法制备了一种线型MA/AA/AMPS聚羧酸高效陶瓷减水剂。通过正交实验,研究了各反应条件对添加了0.35%(相对于绝干料浆质量)线型MA/AA/AMPS聚羧酸高效陶瓷减水剂的陶瓷坯体料浆流动时间的影响,并进一步利用FTIR和XRD等手段对线型MA/AA/AMPS聚羧酸高效陶瓷减水剂的官能团结构和晶相结构进行了表征,分别用POM和SEM照片观察陶瓷坯体料浆的分散情况和陶瓷坯体试样的断面形貌。结果表明,线型MA/AA/AMPS聚羧酸高效陶瓷减水剂最佳合成条件为:聚合温度为80℃、引发剂用量占聚合单体总质量的9%、n(MA)∶n(AA)∶n(AMPS)=1.0∶3.5∶1.5、聚合时间为4 h。当线型MA/AA/AMPS聚羧酸高效陶瓷减水剂掺量为0.35%(相对于绝干料浆质量)时,陶瓷坯体料浆体系的黏度从689.5 mPa·s降低到56.8 mPa·s。

酰胺型MPEGAA-AA-AM聚羧酸高效减水剂的合成及其性能

以自制的活性大单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(MPEGAA)、丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为原料,在水溶液中共聚合成了酰胺型MPEGAA-AA-AM聚羧酸高效减水剂。重点考察了各单体的物质的量比、引发剂(APS)用量、聚合温度和聚合时间等合成工艺条件对酰胺型MPEGAA-AA-AM聚羧酸高效减水剂的影响。结果表明:最佳的高效减水剂的合成条件是:n(MPEGAA)∶n(AA)∶n(AM)=1.0∶1.5∶1.0,引发剂APS质量分数为单体总质量的5%,聚合温度和反应时间分别为85℃和5 h。在该条件下合成的酰胺型MPEGAA-AA-AM聚羧酸高效减水剂,90 min后流动度损失率仅为2%。

线状MA-AA-MAS聚羧酸陶瓷分散剂的制备工艺及其性能

采用水溶液聚合法,以异丁烯磺酸钠(MAS)、丙烯酸(AA)和顺酐(MA)为主要合成原料,合成了一种线状MA-AA-MAS聚羧酸陶瓷分散剂。采用FT-IR手段对其官能团结构进行了表征。分别通过正交和单因素试验以确定各单体比例和研究各单体用量及聚合反应条件对陶瓷坯体料浆流动性能的影响。结果表明,合成该分散剂的最佳工艺条件为:n(MAS)∶n(AA)∶n(MA)=1.0∶3.0∶1.0、w(APS)=8%、聚合温度和时间分别为90℃和5 h。当分散剂的掺量为0.35%(相对绝干料浆质量)时,料浆体系的黏度仅为78.2 mPa·s。

高职院校《建筑材料》课程教学改革的探索

通过分析建筑材料学科“教”与“学”的疑惑,来探索对《建筑材料》的教学内容、教学方法、教学手段和教学实践环节等方面的改革,以求达到“教”与“学”的互动教学效果,并形成一套较为系统的、完整的教学模式。

水溶液中共聚合成MPEGAA-AA-AMPS聚羧酸高效减水剂及其性能

以自制的活性大单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(MPEGAA)、丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料,在水溶液中共聚合成了MPEGAA-AA-AMPS高效减水剂。重点考察了单体的摩尔比、引发剂(APS)用量、反应温度和反应时间等合成条件对MPEGAA-AA-AMPS高效减水剂的影响。结果表明:最佳的高效减水剂的合成条件是:n(MPEGAA)∶n(AA)∶n(AMPS)=1∶4.3∶1.10,引发剂APS用量为单体总质量的5%,聚合温度和反应时间分别为80℃和5 h。在该条件下合成的MPEGAA-AA-AMPS高效减水剂,其分散性和保塑性理想,减水增强效果明显。

高性能聚羧酸混凝土减缩材料的作用机理

以自制的高性能聚羧酸混凝土减缩材料(SRA-PC)为水泥基材料外加剂,通过对水泥净浆流动度的测试,探讨了高性能聚羧酸混凝土减缩材料的分散机理,证明高性能聚羧酸混凝土减缩材料具有良好的分散性能。通过测定水泥颗粒吸附行为、溶液表面张力、溶液蒸发速率、溶液动力黏度和孔结构分布,重点分析了高性能聚羧酸混凝土减缩材料的减缩机理。结果表明:有92.63%的高性能聚羧酸混凝土减缩材料溶解在溶液中,溶解在溶液中的高性能聚羧酸混凝土减缩材料能够有效降低溶液表面张力和蒸发速率,提高溶液黏度,改善水泥石孔结构分布。高性能聚羧酸混凝土减缩材料的减缩机理是:通过溶解在溶液中的高性能聚羧酸混凝土减缩材料降低溶液表面张力,从而减少了水泥基材料产生收缩的驱动力;此外还通过溶解在溶液中的高性能聚羧酸混凝土减缩材料降低溶液蒸发速率,提高溶液黏度,改善孔结构分布,从而保证了高性能聚羧酸混凝土减缩材料具有优异的减缩性能。

高性能聚羧酸减缩材料对混凝土性能的综合评价

通过对比综合评价了高性能聚羧酸减缩材料(SRA-PC)对混凝土减缩效果、早龄期开裂性、和易性、强度和抗氯离子渗透性的影响。结果表明:SRA-PC对混凝土具有明显的减缩效果,有效改善了混凝土的早龄期抗裂性;SRA-PC在新拌混凝土中具有良好的减水效果和保坍性能;SRA-PC的添加对混凝土强度不会产生不利影响,能明显提高混凝土抗氯离子的渗透性。

MPEGAA-AA-AMPS聚羧酸高效减水剂对高性能混凝土硬化性能的影响

为了研究MPEGAA-AA-AMPS聚羧酸高效减水剂对高性能混凝土硬化性能的影响,在高性能混凝土中分别添加自制的MPEGAA-AA-AMPS聚羧酸高效减水剂和国内外同类产品,通过对比试验,对不同龄期的高性能混凝土的抗压性能、变形性能和耐久性能等硬化性能进行了较为全面的测试,结果表明:添加了MPEGAA-AA-AMPS聚羧酸高效减水剂的高性能混凝土,不仅具有足够的强度、干缩小、刚度高和稳定性好,而且还具有良好的抗氯离子渗透性能、抗冻性、耐磨性和抗硫酸盐腐蚀性能。

酰胺型AMPS改性聚丙烯酸高效减水剂的合成及其性能

以自制的活性大单体聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(MPEGAA)、丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、甲基丙烯磺酸钠(MAS)和丙烯酰胺(AM)为原料,通过正交试验确定了共聚单体比例,采用水溶液聚合法合成了酰胺型AMPS改性聚丙烯酸高效减水剂。并重点考察了共聚各单体用量和聚合反应条件对酰胺型AMPS改性聚丙烯酸高效减水剂性能的影响。结果表明:酰胺型AMPS改性聚丙烯酸高效减水剂最佳合成工艺条件为n(MPEGAA)∶n(AA)∶n(MAS)∶n(AMPS)∶n(AM)=0.1∶0.65∶0.1∶0.2∶0.15,引发剂用量为5%,聚合反应温度和反应时间分别控制在80℃和5 h。在此条件下合成的酰胺型AMPS改性聚丙烯酸高效减水剂具有良好的分散性和保塑性。当掺量(折固掺量)为0.24%时,90 min内水泥净浆流动度保持率高达98%。

MPEGAA-AA-AMPS改性聚羧酸高效减水剂在高性能混凝土中的保坍性能

采用自制的MPEGAA-AA-AMPS改性聚羧酸高效减水剂和国内外同类产品进行对比试验,在掺量(折固掺量)为0.24%情况下,测定了混凝土的减水率、拌合后C50 HPC的初始坍落度和拌合后1 h、1.5 h内的坍落度保持度以及凝结时间以表征每种减水剂的工作性能。结果表明:与国内外同类产品相比,MPEGAA-AA-AMPS改性聚羧酸高效减水剂不仅在减水效果而且在坍落度保持性能有优势。

再生骨料取代率对混凝土抗压性能的影响

以再生骨料、天然骨料、河砂、P·O42.5R普通硅酸盐水泥、粉煤灰、S95粒化高炉矿渣粉、自研的MPEGAA-AA-AMPS三元共聚聚羧酸类高效减水剂为主要原料,通过再生骨料不同取代率制作了520个再生骨料混凝土试块,运用普通混凝土力学性能试验方法,对再生骨料混凝土的抗压强度、回弹值、弹性模量和单轴受压进行综合试验。结果显示:再生骨料混凝土抗压强度的发展规律与普通混凝土存在一些差异;再生骨料取代率直接影响着再生骨料混凝土各龄期的抗压强度、单轴受压应力-应变关系、弹性模量以及再生骨料混凝土修正后回弹值。通过加入自研的MPEGAA-AA-AMPS三元共聚聚羧酸类高效减水剂,以50%再生骨料取代率,配制设计强度为30 MPa的再生骨料混凝土是最切合实际的。

AMPS改性聚丙烯酸高效减水剂对高性能混凝土综合性能的影响

采用自制的AMPS改性聚丙烯酸高效减水剂和国内外同类产品进行对比试验,结果表明:与国内外同类产品相比,AMPS改性聚丙烯酸高效减水剂不仅在减水效果和流动度保持性能方面有优势,而且能使硬化后高性能混凝土强度高、干缩小、刚度高、稳定性好,同时具有良好的抗氯离子渗透性能、抗冻性、耐磨性和抗硫酸盐腐蚀性能.

两性聚羧酸类高聚物阳离子丙烯酸酯单体DAC的制备及其性能

以丙烯酸甲酯(MA)与2-氯乙醇(CE)为反应原料,通过酯交换反应制备了丙烯酸氯乙醇酯(CA)中间体,再将CA与三甲胺(TMA)水溶液反应,合成了一种用于制备两性聚羧酸类高聚物的阳离子丙烯酸酯单体(丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵,DAC).采用FTIR和1 HNMR对DAC结构进行了表征,并考察了n(TMA)/n(CA)、催化剂用量、阻聚剂用量、反应温度和反应时间对CA转化率和DAC质量分数的影响.结果显示:最佳制备工艺条件为n(TMA)/n(CA)=1.2,催化剂用量为CA中间体质量的4.5%,阻聚剂用量为CA中间体质量的0.6%,反应温度为50℃,反应时间为3h.以DAC为阳离子单体,与丙烯酸(AA)、聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(MPEGAA)通过反相乳液共聚合制得两性聚羧酸类高聚物,该高聚物具有优异的保坍性和较高的早期抗压强度.

MPEGAA-AA-AMPS三元共聚聚羧酸类高效减水剂的合成及性能

以聚乙二醇单甲醚(MPEG-1200)与丙烯酸(AA)为单体,通过酯化,合成聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯大分子单体(MPEGAA)。再用MPEGAA与丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸钠(AMPS)共聚,即制得MPE-GAA-AA-AMPS三元共聚聚羧酸类高效减水剂。用红外光谱(FT-IR)表征了该高效减水剂的分子结构,并重点研究了MPEG支链长度、MPEGAA/AA摩尔比和MPEGAA/AMPS摩尔比等因素对水泥分散效果的影响,同时用SEM观察了水泥石的微观结构,进一步探讨该减水剂对水泥水化过程作用的微观机理。结果表明,该高效减水剂对水泥具有良好的分散性及分散保持性能,掺量(固掺量)为0.3%,mw/mc=0.29时,水泥净浆初始流动度为300 mm,30 min可达322 mm,120 min经时损失率只有5%。SEM分析表明,该高效减水剂对水泥水化晶体生长时形成的晶体结构更为密实有利。