线型聚羧酸系陶瓷减水剂的合成及应用研究

摘要

梳型聚羧酸系减水剂作为性能优良的新型高效减水剂已经在水泥混凝土领域获得广泛应用。本课题从减水剂与陶瓷原料的减水机理出发，研究设计了一种线型聚羧酸系减水剂应用于陶瓷原料当中，通过研究获得了一种新型结构的线型聚羧酸系陶瓷减水剂。对所合成的线型聚羧酸减水剂在陶瓷原料中的应用性能和作用机理进行了分析研究。
　　 通过对聚羧酸减水剂与粘土颗粒作用机理的分析以及对现有减水剂在水泥和陶瓷当中适应性的研究，提出：梳型减水剂分子不能在层状结构的粘土颗粒表面形成有效吸附，从而不显示减水效果；线型聚羧酸减水剂分子可以和层状结构的粘土颗粒形成线-面有效结合，从而以静电斥力和空间位阻两种作用发挥减水效果。
　　 本课题通过分子结构设计，在丙烯酸为主要单体的共聚物中，引入甲基丙烯磺酸钠为共聚单体，合成线型聚羧酸减水剂。以减水剂在骨质瓷原料中的减水率为指标，借助于正交试验找出了影响减水剂性能的主要因素，得到合成线型聚羧酸系陶瓷减水剂的最佳工艺条件：采用水溶液聚合的方式，MAS/AA摩尔比为1/10，引发剂用量为单体质量的2％，反应时间为5h，反应温度80℃。在此条件下合成减水剂对陶瓷泥浆具有明显减水效果，其在陶瓷当中的添加量为0.4～0.6％时，减水率可达到30％以上，同时泥浆的稳定性提高，触变性降低。
　　 对陶瓷泥浆系统的ζ-电位以及吸附量的测定结果表明，所合成的减水剂可以使不同种类的粘土颗粒表面ζ-电位增高，减水剂分子在粘土颗粒表面形成了有效吸附作用，说明静电斥力作用以及空间位阻作用是陶瓷泥浆系统当中减水作用的两个主要原因。
　　 对共聚物和单体的紫外光谱分析以及对共聚物的平均分子质量的测定结果表明：在反应条件下聚合反应进行充分，所合成共聚物的分子量处于1600～2000范围时，对陶瓷原料表现减水效果最好。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 陶瓷添加剂概况

1.1.1 陶瓷添加剂的应用

1.1.2 陶瓷添加剂的分类

1.1.3 陶瓷添加剂主要生产厂家及产品

1.2 陶瓷减水剂

1.2.1 陶瓷减水剂的分类

1.2.2 常用的陶瓷减水剂

1.3 粘土矿物微观结构与陶瓷减水剂的作用机理

1.3.1 粘土矿物的微观结构

1.3.2 水在粘土中的结合形式

1.3.3 减水剂在粘土-水系统中的作用机理

1.4 陶瓷减水剂在陶瓷制备过程中的应用

1.4.1 减水剂的助磨作用

1.4.2 减水剂的稳定分散作用

1.4.3 陶瓷减水剂的最佳用量

1.4.4 减水剂种类的选择

1.5 聚羧酸系减水剂

1.5.1 聚羧酸系减水剂的优点

1.5.2 聚羧酸系减水剂的研究与应用现状

1.5.3 聚羧酸系高效减水剂的作用机理

1.6 本课题的提出及研究内容

1.6.1 本课题的提出

1.6.2 本课题的主要研究内容

第2章 实验原材料及实验方法

2.1 实验所用仪器及材料

2.2 实验方法

2.2.1 线型聚羧酸系陶瓷减水剂的合成

2.2.2 梳型聚羧酸系减水剂的合成

2.2.3 聚羧酸系陶瓷减水剂的性能测定

2.2.4 泥浆系统ξ电位的测定

2.2.5 紫外可见吸收光谱法测定减水剂的吸附量

2.2.6 共聚物特性黏度的测定

第3章 聚羧酸陶瓷减水剂的合成研究

3.1 对现有减水剂作用效果的初步研究

3.1.1 测试方法

3.1.2 测试结果

3.1.3 测试结果分析

3.2 聚羧酸减水剂的合成原理

3.3 梳形聚羧酸减水剂的合成与性能测定

3.3.1 酯化大单体的合成原理及方法

3.3.2 大单体（PA）的合成与测定

3.3.3 梳型聚羧酸减水剂的合成

3.3.4 梳型聚羧酸减水剂减水效果的测定

3.4 线型聚羧酸减水剂的合成及减水效果测定

3.4.1 线型聚羧酸减水剂的合成

3.4.2 线型聚羧酸减水剂减水性能的测定

3.5 本章结论

第4章 线型聚羧酸陶瓷减水剂结构及作用机理研究

4.1 泥浆系统ξ-电位的测定

4.1.1 测定原理及意义

4.1.2 测定结果及分析

4.2 减水剂样品的紫外吸收光谱分析

4.3 粘土颗粒对减水剂的吸附量测定

4.3.1 吸附量测定定量关系的确立

4.3.2 吸附量的测定及分析

4.4 共聚物特性黏度和粘均分子量的测定

4.4.1 特性黏度及粘均分子量的测定原理

4.4.2 聚合物分子量与特性黏度关系式的订立

4.4.3 线型聚羧酸陶瓷减水剂分子量的测定

第5章 聚羧酸系陶瓷减水剂的分子结构设计

5.1 聚羧酸系陶瓷减水剂分子结构设计的依据

5.1.1 聚羧酸减水剂与粘土颗粒的作用机理

5.1.2 减水剂结构对陶瓷原料的适应性研究

5.1.3 结果分析

5.2 聚羧酸系陶瓷减水剂的研究方案设计

5.2.1 线型聚羧酸减水剂分子结构的设计

5.2.2 聚羧酸陶瓷减水剂的合成方法选择

5.3 聚羧酸系陶瓷减水剂的基本结构分析

结 论

课题研究结论

存在问题及对以后研究工作的建议

参考文献

攻读工程硕士学位期间发表的学术论文

致 谢