高亲水聚合物改性水泥基复合材料的研究

摘要

水泥基复合材料以硅酸盐水泥为基体构成的复合材料，广泛应用于房屋、铁路、公路、桥梁等建筑领域。机制砂是一种理想的细骨料，但是机制砂颗粒粗糙，这势必减弱水泥基复合材料的流动性，增加需水量。硅粉是一种良好的掺合料，但是颗粒度几乎是纳米级别，容易团聚，不易于分散在材料中，不利于发挥硅粉作用，很难达到预期要求。因此，本文通过高亲水聚合物改性水泥基复合材料，减弱机制砂对水泥基复合材料的流动性影响，提高硅粉的分散性、减少团聚。主要工作内容如下:
　　 1.通过Piranha溶液法，对机制砂表面进行羟基化处理，然后用硅烷偶联剂3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷(KH-570)进行表面改性，与丙烯酰胺(AM)聚合得到目标产物。通过一系列测试分析表明，成功合成聚丙烯酰胺改性机制砂，并且其产物有效提高水泥基复合材料的抗折性能。
　　 2.以对苯二酚为阻聚剂，苯为带水剂及对甲苯磺酸为催化剂，将聚乙二醇单甲醚(MPEG)和丙烯酸(AA)酯化反应得到聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(MPA)，将硅烷偶联剂3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷(KH-570)进行表面改性的机制砂与聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(MPA)聚合得到目标产物。通过一系列测试分析表明，成功合成聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯改性机制砂，并且其产物可以减少水泥基复合材料的用水量和显著提高抗压性能。
　　 3.通过碱酸处理法，对硅粉表面进行羟基化处理，然后用硅烷偶联剂3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷(KH-570)进行表面改性，与丙烯酰胺(AM)聚合得到目标产物。通过一系列测试分析表明，成功合成聚丙烯酰胺改性硅粉，并且其产物可以减少水泥基复合材料的用水量和水泥用量，同时可以提升复合材料的抗折性能。

目录

声明

摘要

致谢

第一章 绪论

1．1 水泥基复合材料的研究进展

1．1．1 纤维增强水泥基复合材料

1．1．2 聚合物增强水泥基复合材料

1．2 高亲水聚合物的研究进展

1．2．1 阳离子型高亲水聚合物的研究进展

1．2．2 非离子型高亲水聚合物的研究进展

1．3 机制砂的研究进展

1．4 硅粉的研究进展

1．5 课题的提出

第二章 聚丙烯酰胺改性机制砂

2．1 实验原料及仪器设备

2．1．1 实验试剂及原料

2．1．2 实验仪器设备

2．2 实验方法

2．2．1 机制砂的预处理

2．2．2 机制砂表面羟基化

2．2．3 羟基化机制砂与偶联剂反应

2．2．4 偶联机制砂与丙烯酰胺反应

2．2．5 测试方法

2．3．实验结果与讨论

2．3．1 聚丙烯酰胺改性机制砂的红外吸收光谱分析

2．3．2 聚丙烯酰胺改性机制砂的热失重分析

2．3．3 聚丙烯酰胺改性机制砂的X-射线光电子能谱分析

2．3．4 聚丙烯酰胺改性机制砂水泥适应性分析

2．3．5 聚丙烯酰胺改性机制砂水泥胶砂适应性分析

2．3．6 聚丙烯酰胺改性机制砂的水泥胶砂抗压和抗折强度分析

2．4 小结

第三章 聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯改性机制砂

3．1 实验原料及仪器设备

3．1．1 实验试剂及原料

3．1．2 实验仪器设备

3．2 实验方法

3．2．1 聚乙二醇单甲醚酯丙烯酸(MPA)的合成

3．2．2 聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯改性机制砂的合成

3．2．3 测试方法

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯改性机制砂的红外吸收光谱分析

3．3．2 聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯改性机制砂的热失重分析

3．3．3 聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯改性机制砂的X-射线光电子能谱分析

3．3．4 聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯改性机制砂的水泥适应性分析

3．3．5 聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯改性机制砂的水泥胶砂适应性分析

3．3．6 聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯改性机制砂的水泥胶砂抗压和抗折强度分析

3．4 小结

第四章 聚丙烯酰胺改性硅粉

4．1 实验原料及仪器设备

4．1．1 实验试剂及原料

4．1．2 实验仪器设备

4．2 实验方法

4．2．1 硅粉的预处理

4．2．2 硅粉表面羟基化

4．2．3 羟基化硅粉与偶联剂反应

4．2．4 偶联硅粉与丙烯酰胺反应

4．2．5 测试方法

4．3．实验结果与讨论

4．3．1 聚丙烯酰胺改性硅粉的红外吸收光谱分析

4．3．2 聚丙烯酰胺改性硅粉的热失重分析

4．3．4 聚丙烯酰胺改性硅粉的水泥适应性分析

4．3．5 聚丙烯酰胺改性硅粉的水泥胶砂适应性分析

4．3．6 聚丙烯酰胺改性硅粉的水泥胶砂抗压和抗折强度分析

4．4 小结

第五章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的专利及论文