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聚羧酸系高效减水剂的合成及性能研究

王立宁  
【摘要】:聚羧酸系减水剂是一种新型的高效减水剂,在较低的水灰比和较低的掺量条件下,它具有净浆流动度大、减水率高、塌落度损失小、水泥适应性强、环保等突出优点,可以更好地满足高性能混凝土的使用要求。本文在分子和性能设计的基础上,合成了大单体聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(MPEGMA),重点研究了AA-MAA-MPEGMA-SAS、AA-MAA-MPEGMA-AMPS等多种共聚物的合成、性能以及结构-性能关系。 通过酯交换方法合成了大单体聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯,研究了催化剂、阻聚剂、反应时间、反应温度等因素对酯化率的影响。较佳条件下的酯化率达到92.2%,可以满足使用要求。 通过水溶液调节共聚合的方法合成了聚羧酸系高效减水剂,并详细研究了引发剂用量、链转移剂种类及用量、大单体的种类及用量、MAA和AA的用量、磺酸盐的种类及用量、中和剂种类、反应时间等因素对共聚物的结构和性能的影响。结果表明,在温度为85℃条件下以2-巯基丙酸为链转移剂,不饱和羧酸:MPEGMA∶AMPS摩尔比为2.93∶1∶1.2,反应5.5小时,减水剂的性能最佳。 本文还重点研究了减水剂的结构、掺量等因素与水泥净浆流动度、流动度延时、水泥适应性及减水率等性能之间的关系。减水剂结构是影响性能的主要因素,不饱和羧酸:MPEGMA∶AMPS摩尔比为2.93∶1∶1.2的共聚物,在水灰比为0.29时,流动度及其保持性能很好,初始流动度高达280mm,在90min流动度为260mm,120min还高达240mm左右;减水率高达31.2%。 毛电位和表面张力的结果表明,聚羧酸系高效减水剂的作用机理与萘系高效减水剂的作用机理不同。前者主要是靠空间位阻实现高减水的,而后者的减水功能来自静电斥力。


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