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聚羧酸分散剂的合成与性能研究

田月宏  
【摘要】: 混凝土是当今世界最大宗的建筑工程材料。水泥减水剂是现代混凝土不可缺少的组分之一。聚羧酸系减水剂具有高减水率和控制混凝土坍落度损失等优点,研究开发新型聚羧酸系减水剂受到广泛关注。国外已有大规模生产,国内仍处于实验室研究阶段。 本论文合成了一系列聚氧化乙烯基单丙烯酸酯(Poly(ethylene oxide)monoacrylate,PEA)及聚羧酸系减水剂PCA(polycarboxylic acid water-reducers,PCA),并试验探讨了它们的应用性能。 高质量的含聚氧化乙烯基(Poly(ethylene oxide),PEO)的聚乙二醇不饱和羧酸酯大单体,其制备方法是,在无溶剂而有一定量的酸类催化剂浓硫酸或对甲苯磺酸及70-120℃温度的条件下,通过不同分子量的聚乙二醇(PEG200、PEG400、PEG600、PEG1000、PEG3000)与过量的不饱和羧酸-丙烯酸进行酯化反应获得的,通过测定反应物酸值和酯化率来控制聚乙二醇的酯化反应进程,以快速冷却法来终止大单体的酯化反应。 新型聚羧酸系减水剂PCA由丙烯酸与不同分子量的聚氧化乙烯基单丙烯酸酯反应,在一定温度的水溶液体系中,经水溶性引发剂过硫酸铵引发共聚反应合成。在掺量为0.45%时,其混凝土减水率为24.7%,当掺量为1.0%时,减水率最高可达38.8%。水泥的净浆流动度在2小时内基本无损失,3小时后仍可达到280mm。同时具有较好的抗压强度、缓凝作用。合成的PCA已通过中试实验,具有较好的应用前景。 分散剂是染料加工过程上的主要助剂。不论是加工过程还是应用性能,分散剂都起着举足轻重的作用。近年来,有关聚合物分散剂的合成成为分散助剂研究的热点。 本论文主要研究了PCA超分散剂的合成及分散性能。通过酯化、自由基共聚合、中和等步骤合成了PCA。着重讨论了酯化率、引发剂用量、反应浓度、时间、反应物配比等条件,给出最佳合成工艺,测定了分散剂的分散力及耐热性能,并对产物进行表征。而且,将所合成的分散剂PCA与传统分散剂的应用性能进行比较。结果表明,分散力是目前广泛使用的扩散剂MF的1-3倍,具有良好的分散性能。 同时,对它们的分散机理进行了初步探讨。


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