萘磺酸甲醛缩合物钠盐的结构表征与缩合工艺研究

摘要

混凝土减水剂是现代混凝土不可或缺的第五组分，萘磺酸甲醛缩合物具有减水率高、不引气、水泥适应性好等特点，是我国商品混凝土中应用最多的高效减水剂之一。本论文采用毛细管粘度计研究了萘磺酸甲醛缩合物钠盐的稀溶液粘性行为，考察了外加盐种类和浓度对粘度测定的影响，通过与红外光谱、凝胶色谱的联用，确定了萘磺酸甲醛缩合物的分子量和粘度之间的定量关系式；进而讨论了该减水剂分子结构、减水性能、合成工艺之间的关系。 不加外加盐时，低浓度区的增比比浓粘度随浓度增大而迅速减小，是典型的聚电解质粘性行为，浓度继续增加，增比比浓粘度降低较小，加入一定量硫酸钠后，聚电解质效应受到抑制；实验发现，质量浓度大于2g/100ml后，残留少量硫酸钠和萘磺酸钠与无外加盐体系中的萘磺酸甲醛缩合物的增比比浓粘度趋于同一恒定值，定义为[ηsp/C]，该值可以表征缩合物分子量的大小，[ηsp/C]测定条件为：测定温度30℃，测定浓度2g/100ml，外加盐总浓度小于0.4g/100ml. 红外光谱分析了萘磺酸甲醛缩合物的分子结构，且根据分子链端基的特异吸收峰测定了缩合物的绝对分子量，通过借用Mark-Houwink方程确定了[ηsp/C]与M之间的定量关系，对照GPC测定结果，利用工业样品和实验室合成样品验证了红外光谱联用粘度法测定缩合物分子量的准确性。 研究表明该缩合物分子量越大，减水性能越好，缩合工艺对产物分子量及减水性能有很大影响，较优的合成工艺为：萘醛比接近1、缩合酸度30％、缩合温度110-120℃、缩合时间6小时、每隔2小时加热水15ml(100克萘磺酸)。 本论文研究了萘磺酸甲醛缩合物的稀溶液性质，建立了准确的分子量测定方法，讨论了合成工艺、分子结构、减水性能之间的关系，为工业上合成工艺优化和质量检测提供了参考。

目录

文摘

英文文摘

前言

第一章文献综述

1.1高效减水剂的研究应用现状

1.2高效减水剂的结构与分类

1.2.1萘磺酸盐甲醛系列(SNF，Sulfonated naphthalene formaldehyde)

1.2.2三聚氰胺磺酸盐甲醛系列(SMF)

1.2.3氨基磺酸盐系高效减水剂(AS,Amino-sulfonate polymer)

1.2.4聚羧酸系高效减水剂(PC,Polycarboxylic-type)

1.3高效减水剂的分散与作用机理

1.3.1高效减水剂的分散机理

1.3.2高效减水剂的作用机理

1.4萘磺酸甲醛缩合物的性质与合成工艺

1.4.1性质

1.4.2合成工艺

1.5论文研究的目的意义以及主要内容

第二章实验部分

2.1研究思路

2.2原料与试剂

2.3仪器与设备

2.4分析测试方法

2.4.1毛细管粘度法研究萘磺酸甲醛缩合物稀溶液中的粘性行为

2.4.2凝胶色谱法测定萘磺酸甲醛缩合物的分子量及其分布

2.4.3红外光谱法测定萘磺酸甲醛缩合物的分子结构

2.4.4紫外可见分光光度法测定萘磺酸甲醛缩合物的含量

2.4.5水泥净浆流动度的测定

第三章结果与讨论

3.1萘磺酸甲醛缩合物钠盐水溶液中的粘性行为研究

3.1.1聚电解质的稀溶液性质

3.1.2低浓度区萘磺酸甲醛缩合物的水溶液中的粘性行为

3.1.3外加盐对PNS粘度测定的影响

3.1.4小结

3.2萘磺酸甲醛缩合物钠盐的分子结构表征与应用性能研究

3.2.1分子量与分子量分布

3.2.2凝胶色谱法测定萘磺酸甲醛缩合物的分子量及其分布

3.23 PNS的红外光谱分析

3.2.4粘度法测定PNS的分子量

3.2.5萘磺酸甲醛缩合物钠盐分子量对减水性能的影响

3.2.6小结

3.3萘磺酸甲醛缩合物钠盐的合成工艺研究

3.3.1主要反应影响因素

3.3.2实验设计

3.3.3甲醛的影响

3.3.4酸度的影响

3.3.5温度的影响

3.3.6缩合时间的影响

3.3.7缩合体系粘度的影响

3.3.8其它因素

第四章总结

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢