改性羧甲基纤维素钠聚合物的合成及在水泥基材料中的应用

摘要

采用羧甲基纤维素钠(CMC)作为接枝底物，对苯乙烯磺酸钠作为单体一，乙酸乙烯酯和甲基烯丙基聚氧乙烯醚作为单体二，过硫酸钾(KPS)作为引发剂，在蒸馏水中合成接枝共聚物。实验选择引发剂用量、两单体用量、温度、两单体物质量之比等作为变量设计正交试验，合成乳液，应用到水泥砂浆，根据水泥砂浆力学性能，确定最佳反应条件。提纯聚合物，用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、热重分析仪表征聚合物。
　　将在最佳合成条件下合成的聚合物乳液加入到水泥浆中，采用红外、热重和差示扫描量热法分析聚合物对水泥水化的影响，结果表明当养护时间为28d时，聚合物促进了水泥的水化。
　　将在最佳合成条件下合成的聚合物乳液加入到水泥砂浆中，探讨聚灰比和水灰比对水泥砂浆力学性能的影响，结果表明聚灰比为1％，水灰比为36.20％时，被聚合物CMC-PSSNa/PVAc改性的水泥砂浆力学性能最好;聚灰比为1％，水灰比为40％时，被聚合物CMC-PSSNa/PHPEG改性的水泥砂浆，龄期为3d，7d和28d时砂浆抗折强度分别提高了31.46％，21.79％和10.59％。
　　进一步采用木质素磺酸钠作为分散剂，磷酸三丁酯作为消泡剂加入到水泥砂浆中，探索分散剂和消泡剂的加入量对水泥砂浆力学性能的影响，实验结果表明木质素磺酸钠加入量为0.6％时，磷酸三丁酯加入量为0.3％时，被聚合物CMC-PSSNa/PVAc改性的水泥砂浆力学性能最好。
　　将最佳合成条件下合成的聚合物乳液加入到混凝土中，结果表明聚合物CMC-PSSNa/PVAc的减水率可达15％以上。聚合物CMC-PSSNa/PHPEG的减水率接近20％。聚灰比为1％，水灰比为47.17％时，被聚合物CMC-PSSNa/PVAc改性的混凝土试件，龄期为3d，7d和28d时抗压强度分别提高了74.92％，57.01％和25.66％。聚灰比为1％，水灰比为44.40％时，被聚合物CMC-PSSNa/PHPEG改性的混凝土试件，龄期为3d，7d和28d时抗压强度分别提高了101.23％，70.23％和36.84％。

目录

摘要

1 绪论

1．1 选题背景与意义

1．2 纤维素的特性及应用

1．2．1 羧甲基纤维素概述

1．2．2 羧甲基纤维素的发展及现状

1．2．3 羧甲基纤维素的应用

1．3 接枝共聚

1．3．1 接枝共聚的基本概念

1．3．2 接枝共聚的合成方法

1．4 聚合物改性水泥基材料

1．4．1 聚合物对水泥基材料的作用机理

1．4．2 聚合物改性水泥基材料的发展状况

1．5 本论文的研究内容

2 改性CMC聚合物的合成

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器

2．2 接枝聚合物的合成

2．2．1 CMC-g-PSSNa／PVAc系列聚合物的合成

2．2．2 CMC-g-PSSNa／PHPEG系列聚合物的合成

2．3 接枝聚合物的条件优化

2．3．1 CMC-g-PSSNa／PVAc系列聚合物的正交试验分析

2．3．2 CMC-g-PSSNa／PHPEG系列聚合物的正交试验分析

2．4 本章小结

3 改性CMC聚合物的表征

3．1．1 实验试剂

3．1．2 实验仪器

3．2 改性CMC聚合物的纯化

3．3 聚合物的表征与测试方法

3．4 傅里叶红外光谱(FTIR)分析

3．5 接枝共聚物表面形貌观察(SEM)

3．6 X射线衍射分析(XRD)

3．7 热重分析(TG)

3．8 本章小结

4 改性CMC聚合物对水泥基材料的影响

4．1．1 实验原料

4．1．2 实验仪器

4．2 水泥基材料试件的制备

4．2．1 水泥浆试样的制备方法

4．2．2 水泥砂浆试样的制备方法

4．2．3 混凝土试样的制备方法

4．3 聚合物乳液对水泥水化的影响

4．3．1 CMC-g-PSSNa／PVAc对水泥水化的影响

4．3．2 CMC-g-PSSNa／PHPEG对水泥水化的影响

4．4 聚合物乳液对水泥砂浆力学性能的影响

4．4．1 CMC-g-PSSNa／PVAc对水泥砂浆力学性能的影响

4．4．2 CMC-g-PSSNa／PHPEG对水泥砂浆力学性能的影响

4．5．1 混凝土力学性能试件的制备

4．5．2 乳液对混凝土力学性能的影响

4．6．1 测试方法

4．6．2 CMC-g-PSSNa／PVAc改性水泥砂浆形貌观察

4．7 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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