聚α-烯烃磺酸钠低聚物的合成、表征及其性能研究

摘要

水泥混凝土在我国的消耗量在逐年增大,如今已处在世界前几位。水泥的制备不复杂，可以铸成任意形状，强度高，对环境污染小，所以用途十分广泛。水利、石材、建筑、国防等都离不开水泥混凝土。然而，随着如今的科学技术发展和环保体系的不断完善，水泥混凝土改制改良已经迫在眉睫。现代工业要求的水泥需具备高强、早凝、轻质和耐用性等特点。经过研究证实，为了提高水泥混凝土的综合特性，外加水泥添加剂是一种不错的办法。21世纪的工业建筑标准越来越高，使得水泥混凝土的特性必须非常好。在水泥悬浮体系中，水泥外加剂已经成为了不可或缺的组分。
　　水泥分散剂作为众多水泥混凝土外加剂的其中一种，能高效的改善水泥的标准和质量。因水泥分散剂易制、价格低廉且见效快，各个国家都在建筑工业中广泛使用水泥分散剂，如挪威、美国等，水泥分散剂的使用率达到了60％以上。
　　分散剂的作用有很多，如润湿、助磨、稀释和稳定。加入水泥浆后，可以定量减少水的外添加量，起到降低成本、降低能源消耗和环保的作用。同时水泥分散剂明显增加了水泥浆的固含量，且黏度低，容易搅拌，降低了人力成本。搅拌均匀后的水泥分散体系稳定而均匀。
　　本文以α-烯烃磺酸钠为单体，过氧化苯甲酰为引发剂，次亚磷酸钠为链转移剂，采用溶液聚合法，通过自由基共聚制备了聚α-烯烃磺酸钠，研究了聚合工艺对聚合物性能的影响。使用红外光谱对聚合物进行结构表征。通过表面张力仪、接触角测量仪、水煤浆粘度计和流变仪研究了产物的表面活性、润湿性能和分散性能。通过分水法、搅动法分别考察了产物的乳化性能和起泡性能。通过热失重分析考察了产物的热稳定性。
　　完成了单因素实验，考查了不同单因素条件下分散剂对水泥浆的影响，确定了最佳聚合反应工艺，以最佳反应条件进行制浆，进行聚合物的物化性能检测和应用性能研究。
　　研究了不同分散剂掺量、水泥浆 pH值、温度、Zeta电位等条件下水泥浆性能；将聚α-烯烃磺酸钠与木质素磺酸钠进行复配，得到复配分散剂，并研究了复配分散剂对水泥浆效果的应用性能。
　　实验结果表明：
　　（1）最佳聚合反应工艺：W(BPO)＝0.7%（以单体质量计算），W(SHP)＝4%（以单体质量计算），缓慢滴加引发剂，采用梯度升温，最高反应温度为80℃，总反应时间4h，最后用氢氧化钠调节pH值为7～9，得到黄色透明油状分散液，即聚α-烯烃磺酸钠分散剂。
　　（2）红外光谱结果证明原料单体已经聚合，25℃下产物的CMC为5.9×10-2mol·L-1，表面张力为37.3mN·m-1，在煤块表面的接触角为32.30°，表明其具有较高的表面活性和润湿性能；聚α-烯烃磺酸钠耐热温度为300℃左右，此外聚α-烯烃磺酸钠还表现出良好的乳化性能和起泡性能。
　　（3）通过考察在不同分散剂添加量、温度、pH和Zeta电位变量下，分散剂对水泥浆的分散效果，确定了水泥浆制备的最佳技术为:常温、水泥浆 pH值约为7~9，聚α-烯烃磺酸钠掺量为0.5%时，水泥浆的 Zeta电位变化趋于稳定。
　　（4）使用聚α-烯烃磺酸钠分散剂与木质素磺酸钠进行复配，考察了不同复配比例的分散剂对水泥浆黏度的变化影响，实验结果表明，当聚α-烯烃磺酸钠和木质素磺酸钠的质量比为1:1时，水泥浆黏度最低。

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1 前言

1.1分散剂的作用

1.2分散作用机理

1.3 分散剂种类

1.4分散剂-水泥体系的水化过程

1.5分散剂国内外研究成果

1.6α-烯烃磺酸盐的概述

1.7 分散剂分子结构设计

1.8选题的目的及意义

2 实验部分

2.1实验原料

2. 2实验仪器

2.3水泥分散剂的合成

2.4 聚合物性能检测方法

2.5结果与讨论

3 聚合物结构与物化性能表征

3.1 红外表征

3.2 表面张力测定

3.3润湿性能

3.4 乳化性能

3.5 热稳定性

3.6 凝胶色谱分析

3.7起泡性能研究

4 低聚物应用性能测试

4.1水泥浆相关指标测试方法

4.2 分散剂添加量对水泥浆粘度影响

4.3 pH对水泥浆粘度影响

4.4 温度对水泥浆粘度影响

4.5 Zeta电位对水泥浆粘度影响

4.6 与传统分散剂的分散性能比较

4.7 分散剂复配性能的研究

5 结论

5.1实验结论

5.2 研究的创新点

5.3 研究中遇到的困难

5.4 研究中不足之处

致谢

参考文献

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