聚羧酸系超塑化剂的合成及其性构关系研究

论文摘要

聚羧酸系超塑化剂具有掺量低、减水率高、坍落度经时损失小等特点,是当今高性能混凝土减水剂中的研究热点。本文基于国家自然基金项目(编号:20876035)及湖北工业大学博士启动基金项目的支持,对聚羧酸系超塑化剂的合成及性能进行了系统的研究。在总结国内外聚羧酸系超塑化剂合成及其相关性能研究经验的基础上,对其合成及减水机理进行了系统的研究,并针对我国聚羧酸系超塑化剂目前的发展现状、原料来源等问题,选取了丙烯酸、聚乙二醇和对甲苯磺酸为基础原料,通过正交实验设计,结合反应温度、反应时间、引发剂掺量、催化剂用量等因素进行聚合反应,研究了各种因素对聚羧酸系超塑化剂合成的影响,确定了聚羧酸系超塑化剂的合成工艺参数。实验采用三种不同分子量的聚乙二醇分别与丙烯酸在催化剂对甲苯磺酸的条件下进行酯化反应,研究了影响酯化反应的主要因素。通过对酯化大单体的分析我们发现,当聚乙二醇的聚合度较低时,水泥净浆的初始流动度相对较小,流动保持性较好;当聚合度较高时,由于侧链过长而影响了减水剂的聚合作用,虽然分散性较好,但是分散保持性能则远低于较短的侧链,因此以中等长度n=23时为最佳,其分散性和分散保持性均表现良好。对合成的聚羧酸系超塑化剂进行的性能测试实验表明,该减水剂适用于各种普通硅酸盐水泥。在掺量很低的情况下能大幅度提高水泥净浆和混凝土的流动性,具有很好的流动性保持性能,能大幅度提高混凝土的早期养护强度,后期强度也有所增加。其综合性能远好于萘系减水剂及氨基磺酸盐系减水剂,具有良好的发展前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 高效减水剂的定义、种类特征及其作用机理
• 1.1.1 有关高效减水剂
• 1.1.2 高效减水剂的种类及特征
• 1.1.3 高效减水剂的作用原理
• 1.1.4 聚羧酸系超塑化剂的减水机理
• 1.2 聚羧酸系超塑化剂的研究进展
• 1.2.1 国内聚羧酸系超塑化剂的研究现状
• 1.2.2 国外聚羧酸系超塑化剂的研究现状
• 1.3 本课题研究的内容、目的和意义
• 1.3.1 研究的内容
• 1.3.2 目的和意义
• 第2章 原材料和实验方法
• 2.1 聚羧酸系超塑化剂合成的理论基础
• 2.1.1 酯化反应和醚化反应
• 2.1.2 自由基聚合反应机理
• 2.2 聚合方法
• 2.2.1 可聚合单体直接共聚法
• 2.2.2 聚合后功能化法
• 2.2.3 原位聚合与接枝
• 2.3 实验用主要原材料和实验设备
• 2.3.1 主要原材料
• 2.3.2 主要实验设备
• 2.4 实验方法
• 2.4.1 单酯的制备
• 2.4.2 聚羧酸系超塑化剂的合成
• 2.5 实验检测方法
• 第3章 聚羧酸系超塑化剂的合成
• 3.1 合成方法的选定
• 3.2 酯化大单体合成实验的影响因素
• 3.2.1 酸醇比
• 3.2.2 催化剂和阻聚剂的影响
• 3.2.3 酯化反应温度的影响
• 3.2.4 酯化反应时间的影响
• 3.2.5 聚乙二醇聚合度对酯化反应的影响
• 3.3 聚羧酸系超塑化剂的合成
• 3.3.1 方案设计
• 3.3.2 合成工艺参数的确定
• 3.4 红外光谱分析
• 第4章 聚羧酸系超塑化剂性能实验
• 4.1 基本性能测试
• 4.1.1 固体物含量测定
• 4.1.2 减水率测定
• 4.1.3 水泥净浆流动度测定
• 4.1.4 与水泥的适应性实验
• 4.2 减水剂性能对比实验
• 4.2.1 减水效果比较
• 4.2.2 坍落度测定
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录