氰基及酯基改性聚羧酸減水劑的合成研究.pdf

1、聚羧酸高效減水劑（PCA）是當(dāng)今最重要的混凝土外加劑，其改性研究工作也一直是業(yè)內(nèi)研究熱點(diǎn)。本論文通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在二元聚羧酸減水劑合成的基礎(chǔ)上，分別采用含氰基、含酯基共聚單體，進(jìn)行PCA的改性合成，以提高PCA的減水性、保坍性，并探討改性官能團(tuán)對減水劑性能的影響，及其作用機(jī)理。
　　本文選用氧化-還原體引發(fā)體系，丙烯酸（ AA）和異戊烯醇聚氧乙烯醚（TPEG）為原料，通過單因素試驗(yàn)優(yōu)化基本型聚羧酸減水劑（PCA1）制備條件，并在

2、此條件下以丙烯腈（AN）部分替代AA的方法，制備氰基改性聚羧酸減水劑（PCA2），并測定了其結(jié)構(gòu)與單體殘留情況。PCA2最佳合成條件：反應(yīng)溫度45℃，n（AA+AN）∶n（TPEG）=4∶1，AN取代AA摩爾比為7％，n（氧化劑）∶n（還原劑）=4∶1，還原劑、巰基乙酸用量分別為單體總質(zhì)量的0.2%、0.4%，丙烯酸的滴加時(shí)間為1h，還原劑與巰基乙酸混合液的滴加時(shí)間為1.5h，保溫時(shí)間為2h。制得的PCA2：重均分子量Mw=4.46×1

3、04，分子量分布指數(shù)Mw/Mn=1.08，大單體殘留＜2%，無丙烯腈殘留。
　　在 PCA1最佳合成條件下，分別采用丙烯酸羥乙酯（HA）、馬來酸二甲酯（DMM）作為酯基改性單體，通過正交試驗(yàn)優(yōu)化，制備了酯基改性減水劑PCA3、PCA4，并測定了其結(jié)構(gòu)與單體殘留情況。PCA3的最佳合成條件為：n（HA）∶n（TPEG）=1∶2，還原劑、巰基乙酸的用量分別為單體總質(zhì)量的0.1%、0.4%；PCA4的最佳合成條件為：n（DMM）∶n（T

4、PEG）=1∶1，還原劑、巰基乙酸的用量均為單體總質(zhì)量的0.4%。PCA3和 PCA4重均分子量分別為6.90×104、4.23×104，分子量分布集中，大單體殘留＜2%，無 HA或DMM殘留。
　　按照國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對合成的四種減水劑進(jìn)行了性能檢測。水泥凈漿試驗(yàn)結(jié)果表明：三種改性聚羧酸減水劑與不同水泥的適應(yīng)性更好；與PCA1相比，PCA2有利于提高初始分散性，PCA3和 PCA4有利于增強(qiáng)分散保持能力。混凝土試驗(yàn)結(jié)果顯示：

5、在減水劑摻量為0.2%時(shí)，PCA1、PCA2、PCA3、PCA4減水率分別為27.78%、32.39%、33.76%、34.80%，1h后坍落度損失分別為-25mm、-15mm、-5mm、+5mm，四種PCA的性能測試及分散機(jī)理初步研究表明：分散性越好的水泥漿體更接近牛頓流體；同摻量下，Zeta電位值絕對值PCA1＞PCA2＞PCA3、PCA4，表明靜電斥力不是PCA的主要分散機(jī)理，氰基、酯基的水解對初始分散及分散保持能力影響顯著。