低分子量聚羧酸盐粘土抑制剂的合成及性能研究

摘要

聚羧酸减水剂作为第三代高性能减水剂，是高性能混凝土的重要外加剂，但随着混凝土行业的快速发展，聚羧酸减水剂也逐渐显露出自身存在的一些问题，其中聚羧酸减水剂对粘土非常敏感是制约其发展与推广的一个重要问题。本文分别研究了膨润土、高岭土、云母以及陕西西安本地渭河中的渭河土对聚羧酸减水剂的影响。通过对水泥净浆流动度的测试，发现膨润土对聚羧酸减水剂的影响最大，当其掺量为水泥的3％时，水泥净浆就已经失去流动度，云母、高岭土以及渭河土对聚羧酸减水剂的影响相对膨润土较小，但当其掺量较多时也会严重影响水泥净浆流动度。
　　通过自由基共聚机理，以过硫酸铵为引发剂，异丙醇为链转移剂合成了一系列低相对分子质量的聚羧酸线型聚合物。由于小分子聚合物与聚羧酸减水剂相比分子量低，扩散快，对粘土存在竞争吸附优势，当粘土对小分子聚合物大量吸附后，自然对聚羧酸减水剂的吸附降低，因此以小分子聚合物作为粘土抑制剂与聚羧酸减水剂复配使用，来缓解粘土对减水剂带来的不良影响。通过在聚合物中引入不同的单体，探究对粘土抑制性能较优的官能团，从本文可得，将丙烯酸（AA）与丙烯酰胺(AM)共聚，或者丙烯酸与烯丙基磺酸钠（SAS）共聚对粘土具有较好的抑制效果。
　　在所得结果的基础上，设计合成了共聚物粘土抑制剂丙烯酸-烯丙基磺酸钠-丙烯酰胺（AA-SAS-AM）。由于粘土呈负电性，考虑到引入阳离子单体会对粘土存在更强烈的吸附，设计合成了两性共聚物粘土抑制剂丙烯酸-烯丙基磺酸钠-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（AA-SAS-DMC）。通过傅立叶红外光谱（FT-IR）、热重(TGA)、凝胶渗透色谱(GPC)和X射线衍射（XRD）等手段对两种共聚物的结构、热力学性能和相对分子质量进行了表征和分析。结果表明，共聚物特征吸收峰存在，热稳定性良好，重均相对分子质量均小于5000。
　　分别测定了两种共聚物粘土抑制剂 AA-SAS-AM以及AA-SAS-DMC对膨润土、高岭土、云母和渭河土的抑制效果；并通过共聚物AA-SAS-DMC与无机电解质硅酸钠以及阳离子表面活性剂十二烷基二甲基苄基氯化铵（1227）复配作为复合粘土抑制剂使用；还研究了共聚物在粘土表面的吸附性能以及对粘土颗粒 Zeta电位的影响。结果表明，共聚物AA-SAS-AM和AA-SAS-DMC对膨润土、高岭土、云母以及渭河土都有较好的抑制效果；与硅酸钠或十二烷基二甲基苄基氯化铵复合使用后，对粘土的抑制效果更佳，其中复配十二烷基二甲基苄基氯化铵对水泥前期净浆流动度提高较多，复配硅酸钠对水泥后期净浆流动度提高较多；共聚物AA-SAS-DMC在云母上的吸附量随着其浓度的增加逐渐变大；两种共聚物对渭河土颗粒的Zeta电位绝对值均有较大的提高，其中当共聚物AA-SAS-AM的浓度为0.9g/L时，渭河土颗粒Zeta电位绝对值由1.16 mV增大到27.4 mV，当共聚物AA-SAS-DMC的浓度为0.6g/L时，渭河土颗粒Zeta电位绝对值由1.16 mV增大到33.8 mV。

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中文摘要

英文摘要

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 聚羧酸减水剂

1.3 聚羧酸减水剂现存在的问题

1.4 粘土对聚羧酸减水剂的影响

1.5 研究目的和内容及创新

2 不同粘土对聚羧酸减水剂性能的影响

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章总结

3 粘土抑制剂的设计合成、表征及性能测试

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

4 多元粘土抑制剂的合成、表征及性能测试

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

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