保坍型聚羧酸减水剂的合成及其相关性能研究

摘要

聚羧酸减水剂(PC)作为新一代高性能减水剂，具有低掺量、高减水率、高保坍性、生产应用绿色化等特点。近年来，随着国家对建设可持续性发展的要求，聚羧酸减水剂在重点工程与民用工程中得到了较为广泛的应用，其已经成为化学外加剂研究开发的重点。
　　本文根据分子设计的原理，选用 TPEG-2400、丙烯酸(AA)为聚合单体，甲基丙烯磺酸钠(MAS)为链转移剂，过硫酸铵(APS)为引发剂，在水溶液中通过一定工艺进行自由基共聚，合成聚羧酸减水剂，研究了不同反应浓度、聚合温度以及不同单体配比对聚羧酸减水剂分散性能的影响。然后使用几种矿物掺和料等量替代水泥，考察了不同矿物掺和料对聚羧酸减水剂分散性能的影响。之后进行了聚羧酸减水剂与其他几种常用减水剂的复配性能研究。最后，为了改善聚羧酸减水剂的保坍性能，采用丙烯酸羟丙酯对其进行酯化改性，并测试了改性后的聚羧酸减水剂对水泥净浆、水泥砂浆以及混凝土的性能的影响。
　　研究表明，羧基密度是影响PC减水剂初始分散性能好坏的最主要因素，减水剂的初始分散性能随着羧基密度的增大而增大。而随着聚合浓度，反应温度，链转移剂用量和链引发剂用量的增大，合成的PC减水剂初始分散性能呈现出先增大后减小的趋势。并得到PC减水剂较佳合成工艺，即在合成浓度为45％左右，反应温度为65℃的条件下，n(AA)：n(TPEG-2400)=3.5:1，MAS用量为单体总物质量的5%，APS用量为单体总物质量的2%。此时合成的PC减水剂具有良好的分散性和分散保持性能。在酯化改性试验中，当丙烯酸羟丙酯取代率为30%时合成的聚羧酸减水剂，其初始分散性能良好，后期经时流动度也有一定的增大；当丙烯酸羟丙酯取代率为35%时合成的聚羧酸减水剂，其初始分散性能较差些，但其1h,2h经时流动度增大的很明显。
　　随着粉煤灰掺量的增大，掺有PC的水泥胶砂初始流动度和经时流动度大体上呈现出增大的趋势。随着矿粉掺量的增大，掺有PC的水泥胶砂初始流动度和经时流动度均呈现出较明显的增大趋势。随着硅灰掺量的增大，掺有PC的水泥胶砂初始流动度和经时流动度都出现了较大程度的减小。聚羧酸减水剂和脂肪族减水剂复配效果好；聚羧酸减水剂和氨基磺酸盐减水剂复配效果一般；聚羧酸减水剂与萘系减水剂的复配效果差。

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1 绪 论

1.1 引言

1.2 几种常用的减水剂及其性能

1.3 减水剂的减水分散作用机理研究概述

1.4 聚羧酸减水剂的研究与应用

1.5 本论文的研究意义和内容

2 试验原材料与试验方法

2.1 试验原材料

2.2 试验主要仪器

2.3 实验技术与测试方法

3 不同分子结构聚羧酸减水剂的合成和保坍性能研究

3.1 丙烯酸/TPEG摩尔比对聚羧酸减水剂保坍性能的影响

3.2 链转移剂MAS掺量对聚羧酸减水剂保坍性能的影响

3.3 引发剂APS掺量对聚羧酸减水剂保坍性能的影响

3.4 反应温度对聚羧酸减水剂保坍性能的影响

3.5 聚合浓度对聚羧酸减水剂保坍性能的影响

3.6 矿物掺合料对聚羧酸减水剂性能的影响

3.7 减水剂试样红外光谱分析

3.8 本章小结

4 聚羧酸高性能减水剂与其他种类减水剂的复配性能研究

4.1 聚羧酸系高性能减水剂与脂肪族高效减水剂复配试验

4.2 聚羧酸系高性能减水剂与萘系高效减水剂复配试验

4.3 聚羧酸系高性能减水剂与氨基磺酸盐高效减水剂复配试验

4.4 聚羧酸系减水剂与氨基磺酸减水剂及脂肪族减水剂复配试验

4.5 本章小结

5 酯化改性聚羧酸减水剂的性能研究

5.1 酯化改性保坍型聚羧酸减水剂的分子结果设计

5.2 酯化改性聚羧酸减水剂的红外光谱分析

5.3 丙烯酸羟丙酯取代率对聚羧酸减水剂水泥净浆流动度的影响

5.4 丙烯酸羟丙酯取代率对聚羧酸减水剂水泥胶砂流动度的影响

5.5 丙烯酸羟丙酯改性聚羧酸减水剂的混凝土性能

5.6 本章小结

6 结 论

致谢

参考文献