聚羧酸型高效混凝土减水剂的合成及作用机理研究

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1、东南大学硕士学位论文聚羧酸型高效混凝土减水剂的合成及作用机理研究姓名：周金能申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：肖国民20090305摘要聚羧酸系高效减水剂具有梳形分子结构，与第二代萘系、密胺系等减水剂相比，其以高减水率，低坍落度损失，低碱含量，与水泥相容性好等优良的性能而被国内外广泛关注，是实现混凝土高性能化的重要途径。本文采用先酯化后共聚的方式合成新型聚羧酸系减水剂，考察了酯化反应条件和自由基共聚工艺对产品性能的影响，并对聚羧酸减水剂进行了水泥混凝土应用性能测试。通过各种实验手段探索了聚羧酸减水剂对水泥水化的作用机理，并提出一种新的理论来解释聚

2、羧酸减水剂如何改变水泥的水化进程。实验结果表明，在高真空条件下用甲基丙烯酸和单甲氧基聚乙二醇直接酯化合成甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯，酯化产物双键结构红外特征峰明显。当真空度为18．88KPa，反应温度为80"C，阻聚剂氮氧自由基哌啶酮为甲基丙烯酸质量的O．2％，催化剂对甲苯磺酸用量为反应物总质量的6％，反应5小时，酯化率最高达到66．53％。高真空条件下酯化对反应平衡的推动力要低于共沸蒸馏法，故酯化率较低，但其不使用甲苯作为溶剂，免除了后处理，经济环保，酯化产物可直接用做下一步的聚合反应。通过在水溶液中自由基共聚合成聚羧酸减水剂。马来酸酐和甲基丙烯酸甲氧

3、基聚乙二醇酯的摩尔比接近1：l，．C00’的摩尔含量10％，．s03。摩尔比20％的时候，聚羧酸共聚物达到了最好的分散效果；当过硫酸铵用量为单体总重的2％，2-3小时滴加完毕时，引发效率较高；烯丙基磺酸钠和一部分水预先加入，其他单体混合滴加，能有效地分散酯化大单体以避免发生凝胶现象；甲氧基聚乙二醇侧链的分子量为1300左右，对应的水泥净浆流动度最佳；随着聚羧酸减水剂的掺量增多，水泥净浆初、终凝时间的差值相应保持稳定。聚羧酸减水剂的己电位要小于萘系减水剂，但由于立体位阻效应其分散能力要远高于萘系减水剂。红外测试表明，R-COO’与Ca2+在溶液中作用形成络

4、合物，降低溶液中的Ca2+浓度，减少C．H．S凝胶，对水泥初期的水化产生抑制作用。水泥净浆液相电导率随聚羧酸减水剂掺量的增大而减小，随着水化时间的延长而下降。并且随着减水剂掺量的增大，水泥液相初始pU值也逐步下降。当减水剂掺量占水泥重量的0．6％时，水泥试样1天水化程度只有5．67％。SEM扫描电镜显示，随着聚羧酸减水剂添加量的增加，硬化水泥石中的孔道逐渐变大。关键词：聚羧酸减水剂；酯化大单体；自由基共聚；净浆流动度；水泥水化ABSTRACTComparedwiththesecondgenerationsuperplasticizernaphthalen

5、eandmelamine，polycarboxylatewaterreducer(PC)hasacomb-typemolecularstructureandiswidelyconcernedathomeandabroadduetoitsexcellentperformancesuchashi曲water-reducingratio,lowslumploss，low-alkalicontentandgoodcompatibilitywithcement,whichisanimportantapproachtoachievehi曲一performanceco

6、ncrete．AnovelPCWassynthesizedthroughesterificationandco-polymerization．TheEffectsofesterificationconditionsandfreeradicalcopolymerizationprocessonPCperformancewereinvestigated．PCapplicationperformancesinconcretewerealsotested．VariousexperimentsweredesignedtoexploretheinfluenceofP

7、COncementhydrationmechanismandanewtheoryWasputforwardtoexplainhowPCchangedcementhydrationprocess．Activemacromonomermethoxy(polyethyleneglyc01)methacrylateWasesterifiedwithmethacrylicacidandmethoxypolyethyleneglycolunderhigh-vacuum．Double-bondstretchingvibrationbandinesterificatio

8、nproductWascharacterizedbyFTIR．Thehighes