聚羧酸系高效减水剂的合成与性能

论文摘要

与传统减水剂相比,聚羧酸系高效减水剂因其减水率高、坍落度损失小和安全环保等优点,日益受到学术界、产业界广泛的关注。本文在合成甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(MPEGMA)大单体的基础上,重点研究了AA/MAA/AMPS/MPEGMA/EA/DEM共聚物的合成及其对水泥浆体的分散性能。以甲氧基聚乙二醇(MPEG)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为主要原料,通过酯交换法合成了MPEGMA,用FTIR表征了它的结构,并研究了催化剂、阻聚剂、反应时间和反应温度等因素对酯化率的影响。结果表明,MPEG/催化剂的摩尔比为4、阻聚剂用量为0.27wt%、87℃反应6h,酯化率可达98.8%.采用水溶液调节共聚合方法,以AA、MAA、AMPS、MPEGMA、EA和DEM等为原料合成了聚羧酸系高效减水剂,并用FTIR光谱表征了它的结构。详细研究了引发剂、磺酸盐、丙烯酸和马来酸二乙酯等因素对净浆流动度的影响。结果表明,AA、MAA、AMPS、MPEGMA、EA和DEM的摩尔比4.16:2.08:1:1.88:0.66:0.82,APS的用量为6.4wt%、巯基丙酸用量为0.22wt%时,所得共聚物的分散效果较佳。在折固掺量为0.3%、水灰比为0.29时,水泥净浆流动度可达275mm,120min内基本不变。马来酸二乙酯的加入,提高了流动度经时保持性。初步探讨了聚羧酸系高效减水剂的分散机理。萘系减水剂作用机理主要是依靠Zeta电位的静电斥力;而聚羧酸系减水剂是依靠静电斥力和空间位阻等实现,并且以空间位阻为主。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 减水剂的作用及分类
• 1.1.1 减水剂的作用
• 1.1.2 减水剂的分类
• 1.1.3 高效减水剂的分类及特征
• 1.2 高效减水剂的作用机理
• 1.2.1 静电斥力学说
• 1.2.2 空间位阻学说
• 1.2.3 水化膜润滑作用
• 1.2.4 引气隔离“滚珠”作用
• 1.2.5 降低水泥颗粒固液界面能
• 1.2.6 空缺稳定理论
• 1.2.7 其它理论
• 1.3 聚羧酸系高效减水剂
• 1.3.1 聚羧酸系高效减水剂的优点
• 1.3.2 聚羧酸系高效减水剂的分子结构
• 1.3.3 聚羧酸系高效减水剂的合成策略
• 1.3.4 聚羧酸系高效减水剂国内的进展
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 第二章 甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯的合成研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 主要试剂与规格
• 2.1.2 反应原理
• 2.1.3 合成方法
• 2.1.4 测试与表征
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 MPEGMA 的FTIR 分析
• 2.2.2 催化剂的选择
• 2.2.3 催化剂的用量对酯化率的影响
• 2.2.4 阻聚剂的选择
• 2.2.5 阻聚剂用量对酯化率的影响
• 2.2.6 反应温度对酯化反应的影响
• 2.2.7 反应时间对酯化率的影响
• 2.3 本章小结
• 第三章 甲氧基聚乙二醇马来酸单酯的合成
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 主要试剂及规格
• 3.1.2 合成方法
• 3.1.3 测试与表征
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 浓硫酸用量对酯化率的影响
• 3.2.2 马来酸酐用量对酯化率的影响
• 3.2.3 反应温度对酯化率的影响
• 3.2.4 反应时间对酯化率的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 聚羧酸系高效减水剂的合成及其性能
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 主要试剂及规格
• 4.1.2 反应原理
• 4.1.3 AA/MAA/AMPS/MPEGMA/EA/DEM 共聚物的合成
• 4.1.4 测试与表征
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 AA/MAA/AMPS/MPEGMA/EA/DEM 共聚物的红外图谱
• 4.2.2 MPEGMA 与MPEGMAH 的共聚合性能比较
• 4.2.3 引发剂用量对净浆流动度的影响
• 4.2.4 链转移剂对净浆流动度的影响
• 4.2.5 磺酸盐对净浆流动度的影响
• 4.2.6 AMPS 的用量对净浆流动度的影响
• 4.2.7 AA/MAA 摩尔比对净浆流动度的影响
• 4.2.8 羧酸总量对净浆流动度的影响
• 4.2.9 丙烯酸酯对净浆流动度的影响
• 4.2.10 马来酸二乙酯对流动度的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 聚羧酸系高效减水剂作用机理的初步研究
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验试剂及规格
• 5.1.2 合成方法
• 5.1.3 净浆流动度测试
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 减水剂掺量对净浆流动度的影响
• 5.2.2 侧链长度对净浆流动度的影响
• 5.2.3 SNF 与SP1 的净浆流动度测试
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所获得的科研成果