聚醚型聚羧酸高效减水剂的研究进展_赵梅桂
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聚羧酸系减水剂的研究现状与发展趋势聚羧酸系减水剂是混凝土添加剂中的一种重要成员,具有优异的分散性和流动性,能够有效减少混凝土的水灰比,提高混凝土的强度和耐久性,因此在工程建设中得到广泛应用。
随着现代工程建设的发展,对混凝土性能要求越来越高,聚羧酸系减水剂也在不断地发展和完善。
本文将对聚羧酸系减水剂的研究现状和发展趋势进行探讨。
1. 聚羧酸系减水剂的种类和特点聚羧酸系减水剂是一类由聚羧酸高分子化合物制成的减水剂,其分子结构具有丰富的羧基和疎水基团,能够与水泥颗粒发生强烈的吸附作用,形成高度分散的胶体颗粒,从而改善混凝土的流动性和分散性。
根据其分子结构和性能特点的不同,聚羧酸系减水剂可分为缩微粉聚羧酸系减水剂、液态聚羧酸系减水剂和固体聚羧酸系减水剂等多种形式。
目前,聚羧酸系减水剂已经成为混凝土中不可或缺的重要添加剂,被广泛应用于各类重要工程建设中,如高层建筑、大型桥梁、高速公路、地铁隧道等。
在实际应用中,聚羧酸系减水剂不仅能够显著降低混凝土的水灰比,提高混凝土的流动性和抗渗性,还能够控制混凝土的凝结时间和提高混凝土的强度等方面发挥积极作用。
目前,针对聚羧酸系减水剂的研究主要集中在以下几个方面:(1) 新型聚羧酸系减水剂的合成和性能改进。
随着材料科学和化学工程技术的不断进步,新型聚羧酸高分子化合物的合成技术和改性方法不断涌现,以提高聚羧酸系减水剂的分散性、流动性和稳定性,以适应不同混凝土工程的需求。
(2) 聚羧酸系减水剂与水泥混合体系的相互作用机制研究。
混凝土是复杂的多相体系,聚羧酸系减水剂与水泥、矿物掺合料等各种材料之间的相互作用机制对其性能表现起着关键作用。
深入研究聚羧酸系减水剂在混凝土中的分子尺度相互作用机制,对于指导聚羧酸系减水剂的合理应用具有重要的理论和实用意义。
(3) 聚羧酸系减水剂在不同混凝土体系中的应用性能研究。
由于混凝土在不同工程条件下具有不同的性能要求,且受到原材料和环境条件的影响较大,因此需要深入研究聚羧酸系减水剂在各种不同混凝土体系中的应用性能,以便更好地指导其在实际工程中的应用。
聚羧酸系高效减水剂的研究进展及发展现状引言近年来,混凝土外加剂的研究与生产已趋向朝着高性能、无污染方向发展。
混凝土减水剂是混凝土外加剂中应用面最广、使用量最大的一种。
具有梳形分子结构的聚羧酸系高效减水剂因其减水率高、保坍性能好、掺量低、无污染、缓凝时间少、成本低等优异性能,适宜配制高强超高强混凝土、高流动性及自密实混凝土,成为国内外混凝土外加剂研究开发的热点[1-2]。
目前我国离工业化应用还有相当大的差距,许多国外大的外加剂公司竭力想占据中国市场,因而我们必须加大对新型聚合物减水剂的研究,以便在混凝土外加剂市场竞争中处于有利地位。
1聚羧酸系减水剂的研究进展日本于1981年开始研制聚羧酸系高效减水剂,并于1986年将产品打入市场。
目前,聚羧酸系高效减水剂的研究仍以日本发展较快,到2001年为止,聚羧酸系减水剂用量在AE减水剂中已超过了80%,主要生产厂商有日本的花王、竹本油脂、日本制纸、藤泽药品[3]等。
美国高效减水剂的发展比日本晚,目前美国正从萘系、蜜胺系减水剂向聚羧酸系高效减水剂发展[4],主要生产厂家有MASTE公司、GRACE公司等。
另外国外还有意大利的MADI公司、瑞士SIKA公司等。
国内对聚合物水泥减水剂的研究起步较晚,研发的产品大多处于试验室研制阶段,可供合成聚羧酸系减水剂选择的原材料也极为有限,转向实际生产还有一定的距离。
2聚羧酸系减水剂的合成方法聚羧酸系减水剂的主要原料有不饱和酸,如马来酸酐、马来酸和丙烯酸、甲基丙烯酸等可聚合的羧酸,聚链烯基烃、醚、醇等烯基物质,聚苯乙烯磺酸盐或酯和(甲基)丙烯酸盐、酯、苯二酚、丙烯酰胺等[5],合成方法大体上有可聚合单体直接共聚、聚合后功能化法和原位聚合与接枝等几种。
.2.1可聚合单体直接共聚这种合成方法一般是先制备具有聚合活性的侧链大单体(通常为甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯),然后将一定配合比的单体混合在一起直接采用溶液聚合而得成品。
这种合成工艺看起来很简单,但前提是要合成大单体,中间分离纯化过程比较繁琐,成本较高。
聚羧酸系减水剂的研究现状与发展趋势1. 引言1.1 背景介绍随着科技的不断发展和应用需求的不断提高,聚羧酸系减水剂研究领域也在不断拓展和深化。
对聚羧酸系减水剂的分类、应用领域、研究现状和发展趋势进行全面的分析,有助于更好地推动该领域的发展,提高混凝土工程的质量和效益。
1.2 研究意义聚羧酸系减水剂作为混凝土添加剂在建筑工程领域中扮演着重要的角色,其研究意义主要体现在以下几个方面:1. 提高混凝土的流动性和可塑性:聚羧酸系减水剂可以大幅提高混凝土的流动性和可塑性,使得混凝土更容易施工和成型,大大提高了施工效率和质量。
2. 降低混凝土的水灰比:聚羧酸系减水剂能够有效降低混凝土的水灰比,使得混凝土拥有更优良的力学性能,提高混凝土的强度和耐久性。
3. 减少混凝土的开裂和收缩:通过合理使用聚羧酸系减水剂可以有效减少混凝土的开裂和收缩现象,提高混凝土的耐久性和使用寿命。
4. 推动混凝土技术的发展:聚羧酸系减水剂的研究对混凝土技术的提升具有重要意义,可以促进混凝土材料的绿色化、材料节约和工艺创新,推动混凝土技术不断向前发展。
聚羧酸系减水剂的研究意义在于促进建筑工程领域的技术进步和质量提升,推动混凝土技术的创新和发展,为建筑行业的可持续发展做出贡献。
2. 正文2.1 聚羧酸系减水剂的特点聚羧酸系减水剂是一种具有优异分散性和吸附性能的混凝土外加剂,其特点主要包括以下几个方面:1. 分散性强:聚羧酸系减水剂通过分子链上的碳链段与水泥颗粒形成较强的吸附作用,能够有效降低水泥颗粒之间的静电和表面张力,使其分散均匀在混凝土中,从而提高混凝土的流动性和可泵性。
2. 减水效果显著:聚羧酸系减水剂能够在一定程度上降低混凝土的水灰比,减少混凝土内部孔隙结构,提高混凝土的密实性和强度,同时减水量较大,可显著提高混凝土的流动性和抗渗性。
3. 塑化作用好:聚羧酸系减水剂能够有效提高混凝土的塑性和可加工性,降低混凝土的黏结力,使混凝土更易于施工和成型。
聚羧酸系减水剂的研究现状与发展趋势聚羧酸系减水剂是一种新型的混凝土外加剂,具有优异的分散性能和高效的减水效果,被广泛应用于混凝土、水泥砂浆等建筑材料中。
随着建筑行业的不断发展和对建筑材料性能要求的提高,聚羧酸系减水剂的研究与应用也日益受到关注。
本文将从聚羧酸系减水剂的研究现状和发展趋势两个方面对其进行深入探讨。
1. 聚羧酸系减水剂的性能特点聚羧酸系减水剂是一种高性能的分散剂,具有优异的分散性能和减水效果。
它可以显著降低混凝土和水泥砂浆的水灰比,提高材料的流动性和可泵性,从而实现混凝土的高强度、高耐久性和高致密性。
聚羧酸系减水剂还具有良好的稳定性和耐久性,能够在各种复杂环境下发挥稳定的分散效果,延长混凝土的初凝和终凝时间,提高其工艺性和施工性能。
目前,聚羧酸系减水剂已经广泛应用于混凝土、水泥砂浆、砂浆、砂浆等建筑材料中。
在混凝土中,聚羧酸系减水剂可以显著改善混凝土的工程性能和力学性能,提高混凝土的流动性和可泵性,降低混凝土的收缩和裂缝,改善混凝土的抗渗性和耐久性。
在水泥砂浆中,聚羧酸系减水剂能够显著提高水泥砂浆的张拉强度、抗压强度和耐久性,降低水泥砂浆的收缩率和渗透率,改善水泥砂浆的施工性能和装饰效果。
当前,聚羧酸系减水剂的研究主要集中在以下几个方面:一是聚羧酸系减水剂的分子设计与合成技术。
通过合理设计和精密合成聚羧酸分子结构,提高其分散性能和减水效果,实现聚羧酸系减水剂的高效化和可控化。
二是聚羧酸系减水剂的作用机理和性能评价技术。
通过深入研究聚羧酸系减水剂在混凝土和水泥砂浆中的作用机理,建立其性能评价体系,为其合理应用和精准控制提供科学依据。
三是聚羧酸系减水剂的应用技术与配方优化技术。
通过优化聚羧酸系减水剂的应用技术和配方优化技术,提高其在工程实践中的适用性和经济性,推动其在建筑材料中的广泛应用和推广。
二、聚羧酸系减水剂的发展趋势未来,随着建筑行业的不断发展和对建筑材料性能要求的不断提高,聚羧酸系减水剂的功能将呈现多样化趋势。
聚羧酸减水剂聚醚初步调研报告聚羧酸减水剂是一种现代建筑材料添加剂,可显著降低混凝土浆体的黏度,从而实现有效的减水效果。
聚羧酸减水剂普遍应用于混凝土施工过程中,具有优异的减水效果和良好的工作性能。
本文对聚羧酸减水剂聚醚进行了初步调研,主要从产品特点、应用领域和技术发展趋势等方面进行了分析。
一、产品特点1.减水率高:聚羧酸减水剂聚醚能够显著降低混凝土的黏度,有效减少水灰比,提高混凝土工作性能。
减水率可达10%-35%左右。
2.保水性好:聚羧酸减水剂聚醚能够提高混凝土的保水性,减少混凝土的裂缝和干缩变形,有利于混凝土的早期强度发展。
3.抗渗性好:由于聚羧酸减水剂聚醚能够使混凝土内部结构均匀,降低浆体表面张力,从而提高混凝土的抗渗性能,减少渗水问题。
4.高稳定性:聚羧酸减水剂聚醚具有良好的稳定性,不易与其他混凝土材料发生反应,不会引起混凝土的离析和分层。
二、应用领域1.水泥混凝土:聚羧酸减水剂聚醚在水泥混凝土中的应用可以提高混凝土的塑性和流动性,减少施工难度,提高工作效率。
2.高性能混凝土:聚羧酸减水剂聚醚在高性能混凝土中的应用可以提高混凝土的抗压强度和耐久性,使其更适合于复杂工程。
3.自密实混凝土:聚羧酸减水剂聚醚在自密实混凝土中的应用可以提高混凝土的密实性和抗渗性,减少渗透介质的渗透。
4.耐久性混凝土:聚羧酸减水剂聚醚在耐久性混凝土中的应用可以提高混凝土的耐久性和抗腐蚀性,延长混凝土的使用寿命。
三、技术发展趋势1.绿色环保:聚羧酸减水剂聚醚在生产和使用过程中应注重环境保护,研发低毒无污染的产品,减少对环境的影响。
2.多功能化:聚羧酸减水剂聚醚可以与其他混凝土添加剂相互配合,形成多功能复合添加剂,以适应不同工程要求。
3.高效节能:聚羧酸减水剂聚醚在减水的同时,应注重节能效益的提高,降低混凝土施工的能源消耗。
4.数字化应用:聚羧酸减水剂聚醚应与信息技术相结合,实现智能化应用,追踪和监测混凝土的使用情况,提高施工质量。
聚羧酸减水剂的研究现状与展望论文
聚羧酸减水剂是一种用于减少烟雾内液滴的有效化学物质。
在过去的几年里,它已成为吸烟者减少支气管麻烦的有效选择。
本文将探讨聚羧酸减水剂的研究现状及其今后的展望。
一般来说,聚羧酸减水剂是由多种有机物质组成的混合物,因此每一种混合物都会产生不同的效果。
在过去的几年中,研究者们探索了多种添加剂,如椰子油、葡萄糖、乙酸乙酯、乙酰乙酯等,以及特殊的复合添加剂,如酸性聚酯、乙酸树脂等,用于改善聚羧酸减水剂的效果。
目前,聚羧酸减水剂已被证明对增强香烟口味有着重要作用。
由于聚羧酸减水剂有着良好的效果,因此许多烟草制造商正在将其应用到独特品牌的香烟上。
同时,为了有效抵抗烟雾中液滴,烟草行业也在提出更多新型聚羧酸减水剂的开发策略。
例如,研究者们正在寻求一种更加经济和可持续的聚羧酸减水剂,并作出在香烟行业中的应用。
此外,研究人员还正在考察聚羧酸减水剂在药学领域的应用。
例如,除了减少烟雾的液滴,它还可以用于滋养和保护肺部,以及调节生物体的免疫系统。
值得一提的是,聚羧酸减水剂最近也被用于各种类型的烹饪和食品制作方面。
综上所述,聚羧酸减水剂已经取得了良好的发展,它不仅能够有效减少烟雾中液滴,还能有效改善香烟口味。
此外,它也可以作为药物和食品添加剂使用,为人们带来许多好处。
未来,
随着社会对聚羧酸减水剂的越来越大的重视和更多的研究,我们可期待它将在更广泛的应用领域得到更好的发展和进步。
44聚醚型聚羧酸系减水剂的性能研究张鑫,王海宾,叶光锐,周南南摘要:通过与聚酯型聚羧酸系减水剂(LEX-9)进行性能比较,证明自制的聚醚型聚羧酸系减水剂(LEX-10)的性能与前者相当。
LEX-10生产工艺简单,可制备出浓度40%以上的产品,降低了生产成本,具有良好的应用前景。
关键词:聚醚型;聚酯型;净浆流动度;混凝土性能中图分类号:TU528.042文献标识码:B文章编号:1004-1672(2009)05-0044-03Study of Performance of Polyether-Type Polycarboxylic Superplasticizer/Zhang Xin et al//Shanghai Research Institute of Building Sciences(Group)Co.,Ltd.Ab st ract:Compared with polyester-type polycarboxylic superplasticizer(LEX-9),the self-made polyether-type polycarboxylic superplasticizer(LEX-10)showed similar performance as with the former when applied to cement or concrete.Manufacture process of LEX-10was simple,could be used to prepare products with concentration over40%, reduce production cost and cherish a bright prospect for application.Key Words:polyester-type;polyether-type;uidity of cement paste;concrete performance上海市建筑科学研究院(集团)有限公司,上海200032减水剂是混凝土工程中应用最广泛的外加剂,其用量占外加剂总量的80%以上,是现代混凝土不可缺少的重要组成部分。
聚羧酸减水剂的研究现状及发展趋势摘要:聚羧酸减水剂的研发和推广是混凝土材料科学中的一个研究热点,推动着混凝土材料向高强、高性能化不断发展。
论文主要针对国内、外对聚羧酸系高效减水剂的应用情况,分析聚羧酸减水剂的作用机理,通过总结当前研究与应用中存在的主要问题,对将来的发展趋势进行了展望。
关键词:聚羧酸;减水剂;现状;发展趋势减水剂是一种重要的混凝土外加剂,是水泥混凝土必不可少的组成部分[1]。
近年来,高性能混凝土在我国工程建设中发挥了重要作用[2,3],如聚羧酸系减水剂。
其保坍性能优异、与水泥适应性良好,但因其价格昂贵,应用范围受到一定的限制[4]。
从某种意义上说,目前各国在混凝土技术上的差距最重要的特征就是外加剂,尤其是高性能减水剂的发展水平。
而新型多功能聚羧酸系高性能减水剂的开发则是目前研究的热点[5,6],发展迅猛[7],其应用越来越广泛[8,9],成为公认的配制高性能混凝土不可或缺的一种重要材料。
1、聚羧酸减水剂的分类为了更好的满足市场需求,应该更系统地开发聚羧酸系列产品。
根据不同的分类方式,聚羧酸减水剂有不同的分类。
1.1根据化学结构分类聚羧酸减水剂化学上可以分为两类,以主链为甲基丙烯酸,侧链为羧酸基团MPEG(Methoxy polyethylene glycol),聚酯型结构。
另外一种为主链为聚丙烯酸,侧链为Vinyl alcohol polyethylene glycol,聚醚型结构。
1.2根据使用情况分类聚羧酸减水剂根据使用情况可被分为标准型、缓凝型、早强型、保坍型、减缩型、降粘型[10]。
目前,各类产品还未发展完善,有待进一步提高。
2、聚羧酸减水剂的研究情况2.1 国内研究情况国内对聚羧酸减水剂的研究大多数偏向于分子结构设计、化学合成,而对减水剂作用下水泥水化的机理研究甚少[12~14]。
只有少量用作坍落度损失控制剂与萘系减水剂复合使用,而且可供合成聚羧酸类减水剂的原料也极为有限。
doi:10.3969/j.issn.1009-1815.2013.03.014第31卷第3期2013年9月胶体与聚合物ChineseJournalofColloid&PolymerVol.31No.3Sep.2013混凝土作为一种非均质多孔性脆的水泥基复合材料,在其构件的生产制作及使用过程中,由于自身物理力学性质和外界环境条件影响,难免会出现裂缝等结构上的缺陷,降低混凝土强度,缩短使用年限。
为减少混凝土拌合物单位用水量,提高强度,并保持良好的工作性和耐久性,通常需要在混凝土中添入外加剂,减水剂便是外加剂最主要的组成部分[1]。
减水剂的发展经历了木质磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、聚羧酸系减水剂等几代。
聚羧酸系减水剂具有分子结构可设计性强,掺量低,减水率高,与水泥、掺合料及其它外加剂相容性好,分散保持性和坍落度保持性能好等诸多优点,在国内外备受关注。
聚羧酸系减水剂主要分为聚酯型和聚醚型两大类,相比聚酯类减水剂,普通聚醚类减水剂的成本较低,聚合浓度高,合成工艺简单,但减水性能、水泥保坍性能及适应性却较差,所以常与聚酯类减水剂复配使用。
而高性能聚醚减水剂不仅具有聚酯类减水剂水泥适应性好、减水率高、保坍性能好等优点,又具有普通聚醚类减水剂合成工艺简单、聚合浓度高等优点,已成为目前聚羧酸类减水剂的研究热点。
本文从聚醚型聚羧酸高效减水剂的分子结构、作用机理及研究进展等方面做介绍。
1聚醚型聚羧酸高效减水剂的分子结构模型与作用机理聚醚型聚羧酸高效减水剂的分子结构为梳形侧链型,带有羧基、磺酸基、聚氧化乙烯基、胺基、羟基等极性基团。
其分子结构模型见图1,分为三个层次:中心线型主链层,以非极性基相互连接为主,包括脂肪烃、芳烃和部分弱极性基团;长侧链溶剂化扩散层,由许多疏水基亚甲基和亲水基醚键构成的聚氧化乙烯长侧链PEO ;短侧链绒化紧密层:连接在主链上的一些亲水基团(-COO -、-OH 、-SO 3-等)和低碳脂肪链的疏水基团。
图1聚羧酸减水剂的分子结构模型[2]聚醚型聚羧酸高效减水剂的减水作用机理与普通聚羧酸减水剂具有一致性。
从化学结构上来说,减水剂是高分子表面活性剂中的一种,它对水泥粒子的吸附形态,可按图2所示分类,吸图2高分子链的各种吸附形态[3](a)均聚物(圈状、序列、尾状)吸附;(b)末端吸附(尾状);(c)一点吸附(2条尾状);(d)平状吸附(e)刚直链的垂直吸附;(f)刚直链的横卧吸附;(g)嵌段共聚物(左:AB 型,右:ABA 型)的圈状、序列、尾状吸附;(h)接枝共聚物的齿型吸附聚醚型聚羧酸高效减水剂的研究进展赵梅桂张玉红杨世芳何培新*(有机功能分子合成与应用教育部重点实验室,湖北大学化学化工学院,武汉430062)摘要:介绍了聚醚型聚羧酸高效减水剂的分子结构、作用机理;综述了聚醚型聚羧酸高效减水剂的主要类型(如烯丙基聚氧乙烯醚APEG 、改性聚醚TPEG 、两性减水剂系列)及其最新研究进展。
关键词:聚醚;高效;减水剂;研究进展中国分类号:TU528.042.2文献标识码:A文章编号:1009-1815(2013)03-0138-04收稿日期:2013-03-25基金项目:湖北省教育厅重点项目(D2*******)通讯作者:何培新(1957-),教授、博导,主要从事功能高分子的制备与性能研究。
E-mail:peixinhe@附形态不同,会极大的影响对水泥粒子的分散性,而水泥粒子的分散稳定性又取决于吸附减水剂后的静电斥力和立体效应。
传统减水剂在被水泥颗粒表面吸附后,呈刚性链平卧吸附状态图2(f),减水性能主要利用了DLVO理论,立体效应没有发挥出来,坍损问题无法从根本上解决。
聚羧酸系高效减水剂为图2(h)的梳形侧链的吸附形态,其化学结构中的羧基、磺酸基负离子提供静电斥力[4]。
同时,聚羧酸系减水剂结构中的醚键与水分子可以形成氢键,并形成亲水性立体保护膜,该保护膜既具有分散性又提供了水泥粒子的分散稳定性。
其作用机理是吸附聚羧酸减水剂的水泥粒子存在立体排斥力,使之在低水灰比下更有效地增加混凝土的工作性,坍落度损失更小。
关于混凝土流动性的保持,吸附状态是最重要的。
聚羧酸系高效减水剂对水泥粒子产生齿形吸附,加之该减水剂的分子化学结构中存在的醚键,形成了较厚的亲水性立体保护膜,提供了水泥粒子的分散稳定性。
但这些机理还有待进一步研究和验证。
2聚醚型聚羧酸高效减水剂的主要类型聚醚型聚羧酸系减水剂合成工艺较为简单,无污染,能耗较低,稳定性好。
目前国内市场上主要有聚乙二醇单甲醚(MPEG)、烯丙基聚乙二醇(统称聚醚,APEG)以及改性聚醚(TPEG)系列,其中APEG系列和TPEG系列应用的尤为广泛。
同时,为了满足超高性能混凝土的应用需求,对两性型聚醚减水剂的研究也逐渐引起了关注。
2.1APEG系列APEG系列聚醚型聚羧酸减水剂是以烯丙基聚乙二醇(APEG)为大单体,与其它含有羧基、磺酸基等的小分子单体通过自由基聚合而成的一类减水剂。
朱琳俐等直接将烯丙基聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸、马来酸酐及甲基丙烯磺酸钠等单体以过硫酸铵为引发剂,在水溶液中共聚合成聚醚接枝聚羧酸系减水剂,通过对不同因素的探讨制备出分散性能良好的减水剂[5]。
马清洁发明了一种环保、坍落度损失小、减水率高,制备工艺简单且成本低廉的减水剂,即先将聚丙烯醇醚、顺丁烯二酸酐及甲基丙烯磺酸钠配制成水溶液加入釜中,搅拌升温,然后向混合物中滴加丙烯酰胺和丙烯酸-2-羟基乙酯形成的水溶液及引发剂的水溶液[6]。
房桂明等用一步法将烯丙基聚乙二醇、马来酸酐和丙烯酸甲酯在引发剂作用下,直接聚合得到一种减水率高、强度发展好的烯丙基醚型聚羧酸减水剂,其应用需求广,市场竞争力强[7]。
姜艳等应用willimenson法将甲氧基聚乙二醇末端羟基上的活泼氢进行烯丙基的取代反应,形成甲氧基聚乙二醇烯丙基封端聚醚;再将此聚醚与不饱和脂肪酸进行水溶液自由基共聚反应,制备出的聚羧酸系减水剂减水率高、保坍性好、有较好的早强性、水泥组分粘度小等特点[8]。
吴长龙等在低温条件下,采用甲基烯丙基聚醚单体,与丙烯酸、马来酸酐等进行自由基聚合,制备的减水剂与高温条件下合成的减水剂性能相近,但其方法可减少蒸汽用量,节约能源[9]。
Lv等先用β-环糊精接枝顺丁烯二酸酐,然后再与烯丙基聚乙二醇、烯丙基磺酸钠等单体进行水溶液自由基聚合,制得了分散和缓凝性能优异的减水剂[10]。
减水剂分子在泥浆中的作用机理也一直是关注的重点,袁莉弟等采用不同分子量的烯丙基聚氧乙烯醚制备了不同侧链长度的聚醚型减水剂,并研究了不同分子质量的减水剂在水泥颗粒表面的吸附行为对水泥的分散性能和水泥早期水化的影响[11]。
Lange等对比研究了纯化的APEG 系列减水剂和未经纯化完全的减水剂在泥浆中的起泡情况,结果表明未反应完全的大分子烯丙基聚乙二醇是稳泡的主要原因,如果能使大单体的转化率达到百分之百,那么减水剂在使用过程中将不再需要消泡剂[12]。
Schro咬fl等探索了MPEG 系列和APEG系列减水剂分别在水泥、硅土以及二者混合的超高性能混凝土中的吸附行为,结果表明两种减水剂的混合物在超高性能混凝土中的吸附分散效果最佳,并对这一现象从减水剂分子与泥浆粒子的吸附机理层面进行了研究解释[13]。
2.2TPEG系列TPEG系列聚醚型聚羧酸减水剂,主要指合成减水剂的大分子是改性聚醚(TPEG),例如异戊二烯基聚氧乙烯醚,其聚合方式多为水溶液自由基聚合。
此类减水剂由于原材料来源丰富,综合效能较高,在当前大受关注。
降低含气量能有效提高混凝土强度,延长减水剂的储存时间,并且减少消泡剂的使用,张新民等用封端改性的烯丙基聚乙二醇与马来酸酐、磺酸基单体等进行自由基水溶液聚合,制备出的减水剂具有适宜含气量,较高减水率和不错的坍第3期139赵梅桂,张玉红,杨世芳,等.聚醚型聚羧酸高效减水剂的研究进展落度保持性[14,15]。
王自为等提供了一种具有高保坍,大减水,对混凝土凝结时间影响小等优点的减水剂的制备方法,即以水为溶剂在较低的温度下,将大单体A(异戊二烯基聚氧乙烯醚或异戊二烯基聚氧乙烯丙烯醚)和小单体B(不饱和羧酸及其衍生物)采用氧化还原引发体系引发,在链转移剂作用下经共聚反应而得[16]。
郝利炜等用异戊二烯基聚醚、丙烯酸及丙烯酸乙酯为主要原料,自制的减水剂水泥适应性及保坍性能较好,并且该减水剂的制备工艺稳定性强、操作简单、环保,具有工业可行性[17]。
陈超等以改性聚醚、丙烯酸、AMPS等为原料合成的高减水型聚羧酸减水剂,能够有效改善混凝土的工作性能,保水性好,无泌水[18]。
袁莉弟等采用甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸、马来酸酐及甲基丙烯磺酸钠为单体,以过硫酸盐为引发剂,在水溶液中合成了一系列聚醚接枝的聚羧酸系减水剂,并用凝胶渗透色谱考察了多种合成条件对减水剂相关参数的影响,继而考察了掺加相应减水剂水泥性能与各制备条件的关系,为探索具有良好分散性能的聚醚类减水剂的合成条件提供了依据[19]。
针对混凝土工作环境的不同而有选择性的生产性能独特的减水剂,已逐渐引起关注。
唐修生等发明了一种具有抑制钢筋腐蚀功能的聚羧酸系减水剂,以改性聚醚与丙烯酸/甲基丙烯酸在水介质中通过自由基引发聚合得到的减水剂为基础,优选对钢筋具有缓蚀功能的纯胺类有机单体对上述减水剂进行pH值调节,在此基础上再复配优选的缓蚀功能组分而成。
此减水剂特别适用于有碱-集料反应问题以及处于氯盐侵蚀环境中的钢筋混凝土结构中,有利于提高混凝土结构的耐久性。
此类具有专一性、特殊性能的减水剂,其应用面虽然相对狭窄,但它能提高减水剂的应用效能,针对性强,研发目的明确,未来发展前景良好[20]。
2.3两性型聚醚减水剂的研究进展同阴离子型聚醚聚羧酸高效减水剂一样,两性型减水剂也是一种梳型高分子化合物。
其结构模型如图3所示。
图3两性型高效减水剂结构模型[21]在聚羧酸减水剂分子主链上引入阳离子基团,有利于减水剂分子在不同水泥颗粒表面的吸附,能提高聚羧酸类减水剂与不同类型水泥的兼容性。
Guo等为改善聚醚型聚羧酸减水剂分子与硫铝酸盐水泥的相容性,在减水剂分子主链上引入阳离子基团,即以马来酸酐、烯丙基聚乙二醇(APEG)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体,采用水溶液聚合法制备新型两性型聚羧酸系高效减水剂,结果表明该减水剂能显著改善减水剂分子在水泥浆中的吸附性,提高混凝土力学性能,同时验证了空间位阻作用是其主要作用机理[22]。
廖声金等在第二代聚羧酸减水剂基础上,通过两步简单反应在醚类聚羧酸共聚物的分子结构中引入少量酰胺多胺单元,制备出保坍性能良好、减水率高、和易性好,性能稳定且生产设备简单的新型醚类聚羧酸减水剂,从一定程度上扩大了聚醚类减水剂的使用范围[23]。