聚丙烯酸系高效减水剂的合成及其性能研究

【摘要】：聚羧酸系减水剂是20世纪90年代出现的一种新型高效减水剂,具有低掺量高分散性、坍落度损失小、早期强度高、与水泥适应性好等优点,因此,聚羧酸系减水剂的研究也越来越受到社会的青睐而成为国内外研究的重点。但目前还存在着分子结构设计不合理,合成工艺也缺乏系统的研究,需要进一步优化,且关于合成机理及作用机理等方面的研究工作开展的不多,有待于进一步探讨。本课题主要针对以上方面作了一些工作。 本课题通过分子结构设计,选用丙烯酸、聚乙二醇、甲基丙烯磺酸钠为原料,先后借助于正交试验和单因素试验找出了影响减水剂性能的显著性因素,得到合成聚丙烯酸系高效减水剂的最佳工艺参数。依据有关外加剂的标准规范与要求,本课题对自制聚丙烯酸系减水剂的性能进行了综合评价,并与萘系高效减水剂及国外某聚羧酸系减水剂进行了对比。结果表明,自制聚丙烯酸系减水剂的净浆流动度、坍落度经时损失、凝结性能、减水率及抗压强度均优于目前萘系减水剂,而且与普通硅酸盐水泥具有良好的适应性,达到混凝土外加剂合格品要求。但与国外某聚羧酸系减水剂还存在有一定差距,其合成工艺还有待于进一步改进。 通过紫外一可见光谱、红外光谱、凝胶渗透色谱(GPC)、高效液相色谱等手段对其成分和结构进行分析,讨论了聚合物中所含有官能团的种类及其数目、平均分子量及其分布、组成等与性能之间的关系,并且进一步分析了聚丙烯酸系高效减水剂的作用机理。其减水作用机理主要为减水剂与水泥粒子之间的吸附一分散作用,即在减水剂一水一水泥体系中减水剂吸附在水泥颗粒表面,形成双电层,从而产生静电斥力作用,而在吸附过程中,其主链上的长侧链可在体系中充分伸展而发挥空间立体位阻作用,故聚羧酸系减水剂能使水泥颗粒产生更强的分散作用及分散稳定性作用。