聚羧酸减水剂的合成及性能研究

论文摘要

以丙烯酸甲酯（MA）、甲基丙烯磺酸钠（SMS）、甲基丙烯酸（MAA）、聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯（P23MM）为原料,过硫酸铵（APS）为引发剂进行水溶液自由基共聚合成聚羧酸系水泥减水剂。以初始净浆流动度为考察指标,通过正交和单因数实验确定合成聚羧酸系水泥减水剂的产品配方（APS,0.9%（w/w）;n（P23MM）:n（SMS）:n（MA）:n（MMA）=20:18:15: 47）,最佳工艺条件为反应温度80oC,反应8h。所合成的聚羧酸系水泥减水剂在低掺量（0.6%）、低水灰比（w/c=0.3）时初始净浆流动度可达253 mm,2 h后净浆流动度仍有248 mm。1%（w/w）减水剂水溶液的表面张力为53.88 mN/m。最优化条件下合成的固含量为47%的减水剂水溶液为假塑性流体。将自制聚羧酸型高分子减水剂与木质素磺酸钙、萘系减水剂（JM-9）及不同类型的表面活性剂进行复配。以复配后2h内水泥净浆经时流动度与未复配时的净浆经时流动度的比值为考察指标,研究表明:当添加5%表面活性剂总质量（w/w）的木质素磺酸钙时,2h内净浆流动度比值均大于1,且在0.5h时达到最大值1.1。添加5%（w/w）的平平加-15和平平加-25时,2h内净浆流动性能要好于其他添加量;且当添加量从5%递增到20%时,净浆流动度呈递减趋势。当添加10%（w/w）吐温-80时,1.5h时水泥净浆流动度比值高达1.3。TX-10添加量在5%的效果要明显好于其他添加量,2h时其净浆流动度比值为1.3;且在5%-20%的添加量时,其对净浆流动度的影响为正相关。当添加10%（w/w）新洁尔灭时,1.5h时净浆流动比值为1.1。而添加十二烷基硫酸钠（SDS）和JM-9后,2h内净浆流动性能较未复配时下降。此外,本文还研究了用单膜微波反应器,非持续微波功率促进合成聚羧酸减水剂,并将其合成的减水剂与常规加热下合成的减水剂做对比。研究表明:将聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯（P23MM）、甲基丙烯磺酸钠（SMS）、丙烯酸甲酯（MA）、甲基丙烯酸（MAA）四种单体按摩尔配比n（P23MM）:n（SMS）:n（MA）:n（MAA）= 20:18:15:47,及占单体总质量0.9%的引发剂过硫酸铵（APS）一次性加入到微波反应器中,80℃下反应40min即得聚羧酸减水剂。在一次性投料且无爆聚的条件下,使用微波加热和常规加热合成的聚羧酸系减水剂在净浆流动性能上无明显区别。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 混凝土高效减水剂发展概述
• 1.1.1 引言
• 1.1.2 混凝土高效减水剂的分类
• 1.1.3 混凝土高效减水剂的作用
• 1.2 国内外聚羧酸系高效减水剂的研究发展状况
• 1.3 聚羧酸系高效减水剂的合成
• 1.3.1 大分子单体聚氧烷基链的选择
• 1.3.2 聚羧酸系高效减水剂的共聚合成
• 1.4 高效减水剂研究中表面活性剂知识的应用
• 1.4.1 吸附机理
• 1.4.2 双电层理论
• 1.4.3 表面活性
• 1.5 展望
• 1.6 立题依据及主要研究内容
• 1.6.1 立题依据
• 1.6.2 主要研究内容
• 第二章 聚羧酸系减水剂合成研究
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 实验试剂和仪器
• 2.1.2 聚羧酸系减水剂的合成及表征
• 2.1.3 凝胶色谱分析
• 2.1.4 固含量测定
• 2.1.5 水泥净浆流动度的测定
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 分子设计
• 2.2.2 合成反应条件初探
• 2.2.3 聚羧酸系高效减水剂的合成配方
• 2.2.4 反应条件的进一步优化
• 2.2.5 产品的表征
• 2.3 本章小结
• 第三章 聚羧酸系高效减水剂的分散性和其它理化性能测定
• 3.1 实验方法
• 3.1.1 表面张力的测定
• 3.1.2 聚合物流变性的测定
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 聚羧酸系高效减水剂对水泥净浆分散保持性能的影响
• 3.2.2 聚羧酸系高效减水剂掺量对水泥净浆分散性能的影响
• 3.2.3 聚羧酸系高效减水剂固含量
• 3.2.4 聚羧酸系高效减水剂与工业产品对照
• 3.2.5 聚羧酸系高效减水剂溶液的流变性分析
• 3.2.6 聚羧酸系高效减水剂水溶液表面张力的测定
• 3.3 本章小结
• 第四章 聚羧酸减水剂的复配研究
• 4.1 引言
• 4.2 主要试剂和仪器
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 表面活性剂与聚羧酸系减水剂复配以及净浆流动度测定（GB8077-87）
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 非离子表面活性剂与聚羧酸系减水剂复配
• 4.4.1.1 平平加系列
• 4.4.1.2 壬基酚聚氧乙烯醚
• 4.4.1.3 吐温系列
• 4.4.2 阳离子表面活性剂与聚羧酸系减水剂复配
• 4.4.3 阴离子表面活性剂与聚羧酸系减水剂复配
• 4.4.4 不同离子型表面活性剂混合后与聚羧酸系减水剂复配
• 4.4.5 传统减水剂与聚羧酸系减水剂的复配
• 4.5 本章小结
• 第五章 微波促进合成聚羧酸减水剂
• 5.1 引言
• 5.2 主要试剂和仪器
• 5.3 实验方法
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 反应温度对产品性能的影响
• 5.4.2 反应时间对产品性能的影响
• 5.4.3 常规水浴加热和微波加热合成产品的比较
• 5.5 本章小结
• 全文主要结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文