聚羧酸系混凝土减水剂的合成研究

论文摘要

减水剂是目前研究和使用最广泛的一种混凝土外加剂,其中聚羧酸系减水剂具有减水率高、坍落度损失小、且生产和产品绿色化等优点,已经成为减水剂重点研究和发展的方向。目前国内聚羧酸系减水剂产品还存在着合成工艺不完善、性能不稳、成本高、品种单一等问题。本课题首先通过酯化反应,合成出减水剂可聚合大分子单体,然后采用“可聚合单体直接共聚法”,在水溶液中进行共聚,得到了新型的聚羧酸系混凝土减水剂,并对相关工艺参数进行了系统研究。本论文主要包括以下几方面研究内容:第一章,首先从四个方面对混凝土减水剂的研究进展做了简单综述:（1）减水剂的定义;（2）减水剂的发展阶段;（3）减水剂的种类及结构特点;（4）减水剂的作用机理。然后重点从七个方面全面回顾了聚羧酸系混凝土减水剂研究和应用状况,包括聚羧酸系减水剂的发展历史、研究和应用现状、发展阶段、性能优点、合成原料、合成方法和聚羧酸系减水剂研究中的存在问题及发展方向。第二章,用甲基丙烯酸与聚乙二醇单甲醚-1000（PEGME-1000）分别通过溶剂酯化、熔融酯化两种方法合成出减水剂大分子单体（MAAPEGME-1000）,并对两种方法下的最佳合成条件进行了优化,讨论了酸醇摩尔比、催化剂对甲苯磺酸用量、阻聚剂对苯二酚用量、携水剂用量、反应时间、反应温度等条件对大分子单体酯化率的影响。对两种方法的最佳合成条件及在最佳合成条件下合成的大分子单体的酯化率进行了比较,结果表明:溶剂酯化法效果更好,在甲苯做携水剂,甲苯用量为聚乙二醇单甲醚质量的100%,酸醇摩尔比为1.8:1,催化剂对甲苯磺酸的用量为聚乙二醇单甲醚质量的5%,阻聚剂对苯二酚的用量为甲基丙烯酸质量的6%,反应时间为8h的条件下,合成的MAAPEGME-1000酯化率达92%。对合成的MAAPEGME-1000的结构进行了表征,结果表明得到了预期产物。第三章,用自制的大分子单体及甲基丙烯酸分别与丙烯磺酸钠（SAS）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸钠（AMPS）共聚得到MAA-MAAMPEGME-SAS和MAA-MAAMPEGME-AMPS两种聚羧酸型减水剂;讨论了单体比例、引发剂过硫酸铵用量、反应温度、反应时间、单体滴加时间及大分子单体分子量等不同因素对产品减水率的影响,研究表明:对于MAA-MAAMPEGME-SAS共聚物减水剂,在nMAA:nMAAPEGME:nSAS为3:1:1,引发剂过硫酸铵用量为单体质量的45%,反应温度8085℃,滴加时间34h,反应时间8h,侧链MAAPEGME分子量8001200条件下合成的减水剂其减水率可达24.6% ;对于MAA-MAAMPEGME-AMPS共聚物减水剂,在nMAA:nMAAPEGME:nAMPS为3:1:（1.52）,引发剂过硫酸铵用量为单体质量的67%,反应温度7585℃,滴加时间2.54h,反应时间为6h,侧链MAAPEGME分子量8001200条件下合成的减水剂的减水率可达28.5%。对减水剂结构的表征结果证实所得产品与预期结果一致。第四章,对自制的两种减水剂的基本性能如固含量、静浆流动度等进行了测试,测试结果表明所得减水剂性能均符合国家标准。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 减水剂概述
• 1.1 减水剂的定义
• 1.2 减水剂的发展阶段
• 1.3 减水剂的种类及结构特点
• 1.4 减水剂的作用机理
• 2 聚羧酸系减水剂
• 2.1 聚羧酸系减水剂的发展历史
• 2.2 聚羧酸系减水剂的研究和应用现状
• 2.3 聚羧酸系减水剂的发展阶段
• 2.4 聚羧酸系减水剂的性能优点
• 2.5 聚羧酸系减水剂的合成原料
• 2.6 聚羧酸系减水剂的合成方法
• 2.7 聚羧酸系减水剂研究中存在的问题及发展方向
• 3 本课题的提出及研究内容
• 3.1 本课题的提出
• 3.2 本课题研究内容
• 参考文献
• 第二章 聚羧酸系减水剂可聚合大分子单体的合成
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 试剂和仪器
• 2.2 甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚-1000 酯的合成
• 2.3 酯化率的测定
• 2.4 结构表征
• 3 甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚-1000 酯的结构表征
• 3.1 红外光谱表征
• 3.2 核磁共振氢谱表征
• 4 结果与讨论
• 4.1 溶剂酯化法合成MAAPEGME-1000 条件的确定
• 4.2 熔融酯化法合成MAAPEGME-1000 条件的确定
• 4.3 溶剂酯化法与熔融酯化法合成MAAPEGME-1000 的比较
• 4.4 其它分子量MAAPEGME 的合成条件
• 5 结论
• 参考文献
• 第三章 聚羧酸系减水剂的合成
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 试剂和仪器
• 2.2 减水剂的合成
• 2.3 测试和表征
• 3 MAA-MAAMPEGME-SAS、MAA-MAAMPEGME-AMPS 减水剂的表征
• 4 结果与讨论
• 4.1 MAA-MAAMPEGME-SAS 减水剂合成条件的确定
• 4.2 MAA-MAAMPEGME-AMPS 减水剂合成条件的确定
• 4.3 MAA-MAAMPEGME-SAS 和MAA-MAAMPEGME-AMPS 减水剂的比较
• 5 结论
• 参考文献
• 第四章 减水剂性能测试
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 试剂和仪器
• 2.2 性能测试
• 3 测试结果
• 4 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢