聚羧酸超塑化剂的制备及性能研究

为实现混凝土中水泥等材料的高效分散,以乙烯基丁基聚氧乙烯、丙烯酸等大单体为主要材料,添加金属氧化物助剂、烯丙基磺酸钠小分子单体以及H_(2)O_(2)引发剂等材料制备聚羧酸超塑化剂(VPCE)。从丙烯酸用量、引发剂成分、反应温度以及小分子单体种类等方面优化聚羧酸超塑化剂的制备方案。研究表明,VPCE的最优制备方案为:单体烯丙基磺酸钠、丙烯酸、乙烯基丁基聚氧乙烯的合理用量分别为2.50、9.88、90.00 g,最优引发体系为H_(2)O_(2)/ZnO,用量分别为1.50、0.01 g,最优反应温度为20℃,引发剂最佳滴加时间为45 min。最优方案制备的聚羧酸超塑化剂,水泥净浆的流动度可达到283 mm。

蒙脱土对聚羧酸超塑化剂的吸附行为

测定了蒙脱土对聚羧酸超塑化剂(PCE)分散性能的影响,研究了蒸馏水和水泥滤液中蒙脱土对PCE的静态吸附和动态吸附行为,拟合了吸附过程的动力学模型.结果表明:水泥中掺入蒙脱土会导致PCE对水泥分散能力的显著降低;蒙脱土对PCE的吸附量与PCE质量浓度近似成正比关系;水泥滤液中,PCE在蒙脱土上的平衡吸附量要远高于蒸馏水中的平衡吸附量;PCE在蒙脱土上的吸附过程均符合准二级反应动力学模型.

聚羧酸超塑化剂的侧链结构对其吸附分散性能的影响

通过自由基聚合反应,制备了具有不同侧链长度的梳型共聚物,研究了MPEG侧链长度对梳型共聚物分子构象的影响,并通过总有机碳分析(TOC)和水泥净浆流动度测试,对制得的不同侧链长度的聚羧酸梳型共聚物在水泥颗粒上的吸附分散性能进行了表征。结果表明,随着侧链MPEG长度的增加,共聚物在水泥颗粒上的吸附量会急剧降低。在MPEG-MAA与甲基丙烯酸(MAA)共聚体系中,按一定比例同时接入不同长度的MPEG侧链时,共聚物会表现出特殊的吸附规律。当侧链聚合度nEO=22和nEO=43的MPEG以摩尔比为1∶2在共聚体系中进行接枝时,共聚物表现出最佳的分散性能。

黏土对聚羧酸超塑化剂在砂浆中分散性能的影响

对北京某黏土的化学成分进行了XRD分析,并研究了不同黏土含量(占砂子质量5%、10%)对不同聚羧酸超塑化剂掺量(折固掺量0.10%,0.12%,0.15%)的影响。结果表明,该黏土占砂子质量的10%、聚羧酸掺量为0.1%时该黏土对砂浆微坍落度初始流动度及保持性能有较大的影响。试验对不同的有机及无机抗泥剂进行了测试,总体来说,不同抗泥剂对掺有黏土的砂浆微坍落度的后期流动度提高较大,初始流动性能影响并不明显甚至有所降低。TD-1与六偏磷酸钠复配的抗泥效果最佳,总掺量为黏土质量的0.5%。

聚羧酸超塑化剂的性能研究

研究了含有亲水性羧基、酸酐基团、磺酸基、聚环氧乙烷侧链的三种羧酸类共聚物对水泥浆体流变性能和水泥粒子表面Zeta电位的影响，并与萘系高效减水剂进行了对比．在改善水泥浆体的流变性能方面，三种聚羧酸超塑化剂的最佳掺量和饱和掺量均为0．3％～0．45％；对水泥粒子表面Zeta电位的影响方面聚羧酸超塑化剂远小于萘系高效减水剂，证实了两类减水剂的分散作用机理的区别．

温度对聚羧酸超塑化剂吸附和分散性能的影响

在10℃、20℃、30℃环境下,聚羧酸超塑化剂在水泥颗粒上的吸附量随着温度的升高逐渐增加。10℃、20℃、30℃环境温度下60min后的吸附率分别可以达到47.2%、61.8%、66.2%。初始分散能力随温度的升高而提高,在较高温度下分散保持能力有所下降。在不同温度下,聚羧酸超塑化剂在初始分散阶段的吸附量与分散性能直接相关,呈线性关系;随着温度的升高,吸附量的增加带来的分散性能增加幅度逐渐减小。

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。

聚羧酸超塑化剂专用引气剂的研制与性能

本文针对聚羧酸超塑化剂在应用中出现的与国内市场上商品化砼引气剂相容性差的关键问题,运用表面活性剂分子结构裁剪与设计技术,制备出与聚羧酸超塑化剂相容性良好的聚羧酸超塑化剂专用引气剂(GYQ-S),并与一种日本的聚羧酸超塑化剂专用引气剂(S)进行了性能对比。实验结果表明,自行研制的引气剂GYQ-S具有非常优异的性能。

P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的研制及其性能

以阴、阳离子功能性单体(AA、DMC)与聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯大分子单体(MPEGAA)主要原料,采用水溶液自由基聚合法,合成了一种P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂。通过FTIR、1H NMR分析了所合成两性型聚羧酸超塑化剂分子结构,结果表明已得到预期结构的P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂。同时,研究了水泥净浆流动度及聚合反应转化率随n(AA)∶n(DMC)∶n(MPEGAA)、引发剂用量w(K_2S_2O_8)(以占单体总质量计,下同),聚合反应温度Tcr,反应恒温时间t_(cr)的变化规律,结果表明:n(AA)∶n(DMC)∶n(MPEGAA)=0.50∶0.10∶0.25,w(K2S2O8)=5.0%,tcr=60℃,t_(cr)=3 h是制备P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂的最佳工艺条件。并测定了添加质量分数为2.0%的两性型聚羧酸超塑化剂混凝土性能,结果显示:以最佳合成工艺条件制得的P(AA-co-DMC)/MPEGAA两性型聚羧酸超塑化剂,在混凝土中具有优越分散保持性能和较高早期强度性能。

聚羧酸超塑化剂在福建液化天然气工程中的应用

本文通过对聚羧酸超塑化剂在福建天然气液化站的试验及应用,结果表明该类产品在保塑性、缓凝性、减水率、强度和耐久性同萘系相比具有绝对优势,特别是在一些技术要求比较高、难度大的工程中具有较高的应用价值。

水溶液系中聚羧酸超塑化剂在C_3AH_6上的吸附过程研究

采用紫外分光光度法测试水溶液体系中聚羧酸超塑化剂(polycarboxylate superplasticizer,简称PCE)在铝酸三钙(C3A)水化产物(C3AH6)上的吸附量,研究了聚羧酸初始浓度、分散时间、环境温度以及SO24-对吸附量的影响。采用准一级动力学模型、准二级动力学模型和颗粒内扩散模型进行动力学模拟,结果表明,C3AH6对PCE的吸附过程符合准二级动力学模型。利用Langmiur、Freundlich和Temkin等温吸附模型进行拟合,发现C3AH6对PCE的吸附规律符合Freundlich方程。红外光谱分析表明PCE在C3AH6上的吸附为化学吸附。

聚羧酸超塑化剂/膜分离组分与水泥或复合胶凝材料体系的相容性研究

采用超滤膜法将自制聚羧酸超塑化剂PC0(重均分子量为107900Da)分离成4种不同分子量范围的分离组分(F1、F2、F3、F4),重均分子量分别为215700Da、79160Da、28570Da、3751Da。通过净浆流动度表征了该聚羧酸超塑化剂/分离组分与胶凝材料体系的相容性。研究结果表明,自制聚羧酸超塑化剂及各分离组分对同种水泥的相容性优劣顺序均为:F2>F1>PC0>F3>F4;重均分子量为79160Da的F2对3种水泥浆体均有较优的分散性,重均分子量为3751Da的F4对水泥浆体无分散性。对聚羧酸超塑化剂及其分离液与不同矿物掺合料复合浆体的相容性进行比较,得出:聚羧酸超塑化剂/分离液与单掺粉煤灰、矿粉、硅灰的复合胶凝材料体系的相容性顺序分别为F2>PC0>F1>F3;F2>PC0>F1>F3;F2>PC0>F1(F3对掺加硅灰的复合浆体无分散性)。

不同分子结构降粘型聚羧酸超塑化剂的制备与表征

选用常规聚醚TPEG、APEG和降粘型聚醚XPEG作为反应大单体,采用常温自由基溶液聚合反应制备系列聚羧酸超塑化剂,通过IR、1H-NMR和GPC等进行化学结构表征,以倒坍落度筒振空时间初步评价样品的降粘性能,并采用表面张力仪、V型漏斗和L型箱等进行进一步测试,结合实验数据对降粘机理进行分析。设计合成的降粘型聚羧酸超塑化剂样品B2和C2具有较好的降粘效果。

高和易性聚羧酸超塑化剂的研制与应用

采用异丁烯醇聚氧乙烯醚(HPEG)、丙烯酸(AA)、聚丙二醇二丙烯酸酯(PPD400DA)为原料,在引发剂作用下,于40～45℃进行自由基聚合,再加入适当的K12与麦芽糊精(H7)混合均匀,即得高和易性聚羧酸超塑化剂KZJ-HP。试验结果表明,反应中PPD400DA的加入对混凝土性能有明显的提升作用,可能与其参与合成后形成双链聚合物有关;另外,K12与麦芽糊精(H7)的加入,使掺加合成超塑化剂拌制的混凝土保水性及粘聚性得到显著改善。KZJ-HP具有和易性好、减水率高及使用简单等优点,可通过与缓凝剂简单复配便能应用于高性能自密实混凝土,并在实际工程中得到成功应用。

聚羧酸超塑化剂与纳米SiO2颗粒协同作用对固井水泥浆性能的影响

以丙烯酸(AA)和聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯(PEGMA)为单体,采用自由基聚合制备AA/PEGMA聚羧酸超塑化剂,并研究其与纳米SiO 2颗粒协同作用对固井水泥浆的水化过程、微观结构、流变行为和力学性能的影响。采用红外光谱仪(IR)、核磁共振仪(NMR)、热重分析仪(TG)、扫描电镜(SEM)、流变仪和抗压强度分析仪分别对AA/PEGMA的分子结构、水泥浆的水化产物含量、微观形貌、流变行为和抗压强度进行表征分析。结果表明,AA/PEGMA与纳米SiO 2颗粒的协同作用能够显著促进水泥浆水化,降低Ca(OH)2含量,提高流动性(屈服应力降至约0.01 Pa),并使水泥石的微观结构致密化,力学性能明显增强,抗压强度提高43.6%。

一种高保坍型聚羧酸超塑化剂的制备与应用

以改性聚醚(TPEG)、丙烯酸(AA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)、封端酰胺磷酸酯(CAP)及白砂糖(H)为主要原料,在引发剂作用下,于40℃合成一种高保坍型聚羧酸超塑化剂。试验结果表明,该聚羧酸超塑化剂对水泥的分散性及分散保持性良好,并能有效改善混凝土的保坍性。

功能化预制构件专用聚羧酸超塑化剂的研制及应用

采用高活性聚醚大单体异丁烯基聚乙二醇醚(HPEG)与丙烯酸、不饱和单体,在复合高效引发体系下进行自由基聚合,引入功能性单体N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺(DAP),合成了一种功能化预制构件专用聚羧酸超塑化剂(PCE-1)。并研究了大单体分子质量、功能单体种类和用量、引发体系和用量对其性能的影响。结果表明,PCE-1的最佳制备工艺为:m(HPEG6000)∶m(AA)∶m(HP)∶m(TGA)=100∶10∶1.2∶0.5,DAP、还原剂P1用量分别为大单体质量的1.5%、0.3%。混凝土试验结果表明,PCE-1具有较好的综合性能,其早强性优于国内外同类产品,适用于预制构件的生产,且其抗压强度能满足施工要求。

聚羧酸超塑化剂在客运专线高性能混凝土中的应用

研究了VIVID聚羧酸超塑化剂在客运专线温福段高性能混凝土上的应用性能。结果表明,VIVID聚羧酸超塑化剂与水泥的适应性和保坍性好,而且混凝土含气量、56d电通量得到有效的保证。混凝土的各项性能指标均能满足《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》对外加剂性能指标的要求。

聚羧酸超塑化剂在晋候高速工程中的应用

本文通过对聚羧酸超塑化剂在晋候高速工程中的试验及应用,结果表明该类产品在保塑性、缓凝性以及强度和外观质量上同萘系相比具有绝对的优势,特别是在一些技术要求比较高、难度大的工程中具有较高的应用价值。

探索VIVID-500聚羧酸超塑化剂对陶瓷模具石膏粉性能的影响

研究了VIVID—500聚羧酸超塑化剂在陶瓷模具石膏粉上的应用性能。结果表明,在本文试验范围内VIVID—500聚羧酸超塑化剂与陶瓷模具石膏粉的结合性、适应性和减水性能好,为VIVID—500聚羧酸超塑化剂在陶瓷模具石膏粉中的推广应用提供了参考。