本文關(guān)鍵詞：聚醚聚磺（硫）酸鈉的分子設(shè)計(jì)、合成及其對(duì)模具石膏性能的影響

  更多相關(guān)文章： 石膏 聚醚聚磺酸鈉 聚乙烯醇硫酸鈉 強(qiáng)度 吸水 水化進(jìn)程

【摘要】：同時(shí)提高模具石膏的機(jī)械強(qiáng)度和吸水率,是石膏模具發(fā)展亟需解決的問題之一。相對(duì)于α-半水石膏,β-半水石膏的改性具有更高的挑戰(zhàn)。本文以β-半水石膏為主要模具石膏,設(shè)計(jì)并合成了八種針對(duì)石膏模具的聚醚聚磺酸鈉大分子(PCS、PAS-1、PAS-2、PAS-3、PS、PMS、POHS和POHAS);并且基于聚乙烯醇(PVA)與磺酸基團(tuán)(SO32-)各自對(duì)模具石膏良好的改善作用,在PVA中引入磺酸基團(tuán),合成了六種磺化度不同的聚乙烯醇硫酸鈉(PVSNa)�？疾炝艘陨洗蠓肿訉�(duì)β-半水石膏性能和水化進(jìn)程的影響。進(jìn)一步地,基于PVSNa對(duì)β-半水石膏性能的良好作用,研究了PVSNa對(duì)α-半水石膏性能和水化進(jìn)程的影響。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:1.通過單體自聚活性的考察,初步篩選了合適的磺酸基單體和各單體的投料方式。以β-半水石膏試件的高抗折、抗壓強(qiáng)度和高吸水率為指標(biāo),通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn),優(yōu)化了合成聚醚聚酰胺聚磺酸鈉大分子(PAS)的合成工藝條件(單體組分比、引發(fā)劑用量和反應(yīng)溫度)。并考察其對(duì)β-半水石膏性能和水化過程中晶型的影響,發(fā)現(xiàn)PAS能夠提高β-半水石膏水化過程中晶體的聚集度;PAS的摻量為0.3%時(shí),石膏試件的抗折強(qiáng)度提高了7%,但其抗壓強(qiáng)度和吸水率的改變不足1%。因此,需進(jìn)一步研究構(gòu)效關(guān)系,重新設(shè)計(jì)大分子的組成。2.在上述單因素、正交實(shí)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)室前期實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并合成了八種聚醚聚磺酸鈉大分子,并研究它們對(duì)β-半水石膏性能影響的構(gòu)效關(guān)系。結(jié)果表明:含有羧基官能團(tuán)的PCS具有延緩水化的作用,使β-石膏晶型變得更加不規(guī)整,為易剝落的片狀;而且在損失石膏試件機(jī)械強(qiáng)度的基礎(chǔ)上,提高石膏試件的吸水率。而其它不含羧基的聚醚聚磺酸鈉大分子對(duì)β-半水石膏水化性能和水化進(jìn)程影響甚微,卻使β-石膏晶體形貌更加規(guī)整,表面更加平滑,基本呈長柱狀,從而具有改善石膏試件的強(qiáng)度和吸水性的能力。不同聚醚聚磺酸鈉大分子對(duì)β-半水石膏性能影響的結(jié)果表明,甲基丙烯磺酸鈉(SMS)是最合適的磺酸基單體,且PMS是最佳的模具石膏添加劑,其在低摻量(0.05%)時(shí),β-半水石膏的抗折、抗壓強(qiáng)度和吸水率分別比空白石膏提高了5%、17%和5%。3.進(jìn)一步地,鑒于PVA和上述磺酸鹽的良好性能,設(shè)計(jì)合成不同磺化度的聚乙烯醇硫酸鈉(PVSNa)。以氯磺酸為磺化劑,對(duì)PVA進(jìn)行磺化反應(yīng),得到六種不同磺化度的PVSNa,并考察它們對(duì)α-半水石膏和β-半水石膏性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)隨著磺化度的提高,β-石膏試件的抗折、抗壓強(qiáng)度呈先上升后下降的趨勢(shì);而α-石膏試件的抗折強(qiáng)度呈遞減趨勢(shì),但抗壓強(qiáng)度改變不明顯。其中,PVSNa22.76(磺化度為22.76%的聚乙烯醇硫酸鈉)是適用于β-半水石膏的添加劑,其摻量為0.1%時(shí),β-半水石膏試件的抗折、抗壓強(qiáng)度和吸水率分別提高了29%、14%和3%;而PVSNa11.6是適用于α-半水石膏的添加劑,其摻量為0.1%時(shí),α-半水石膏的抗折、抗壓強(qiáng)度和吸水率分別提高了9%、4%和5%。此外,PVSNa對(duì)α、β-半水石膏均有弱的促凝作用。掃描電鏡的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相對(duì)于空白α-石膏硬化體的晶型,摻有PVSNa11.6的α-石膏的晶體形貌變化不大,僅提高了石膏晶體之間的聚集度,因此對(duì)石膏硬化體的強(qiáng)度影響不大;而高磺化度的PVSNa44.48使α-石膏晶型由規(guī)整的柱狀轉(zhuǎn)變成不規(guī)整的片狀,從而使其強(qiáng)度降低,吸水率提高。
【關(guān)鍵詞】：石膏 聚醚聚磺酸鈉 聚乙烯醇硫酸鈉 強(qiáng)度 吸水 水化進(jìn)程
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ177.3
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 引言10
• 1.2 大分子添加劑的分類10-14
• 1.2.1 木質(zhì)素磺酸鹽系10-11
• 1.2.2 萘系11-12
• 1.2.3 三聚氰胺系12
• 1.2.4 氨基磺酸系12-13
• 1.2.5 聚羧酸系13-14
• 1.3 大分子添加劑對(duì)半水石膏水化進(jìn)程的影響14-16
• 1.4 模具石膏添加劑研究存在的問題16
• 1.5 展望16-17
• 1.6 立題依據(jù)及研究內(nèi)容17-19
• 1.6.1 立題依據(jù)17
• 1.6.2 主要研究內(nèi)容17-19
• 第二章 聚醚聚酰胺聚磺酸鈉的合成及其對(duì) β-半水石膏性能的影響19-33
• 2.1 引言19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器19-20
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑19-20
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器20
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法20-21
• 2.3.1 聚醚聚酰胺聚磺酸鈉的合成20
• 2.3.2 單體轉(zhuǎn)化率的測(cè)定20
• 2.3.3 紅外光譜分析20-21
• 2.3.4 凝膠滲透色譜分析21
• 2.3.5 石膏試件的制作21
• 2.3.6 抗折、抗壓強(qiáng)度的測(cè)定21
• 2.3.7 吸水率的測(cè)定21
• 2.3.8 光學(xué)顯微鏡觀察晶體形貌21
• 2.4 結(jié)果與討論21-32
• 2.4.1 磺酸基單體的篩選21-23
• 2.4.2 反應(yīng)溫度對(duì)單體轉(zhuǎn)化率的影響23-24
• 2.4.3 單體投料方式的篩選24
• 2.4.4 物料組成和反應(yīng)條件對(duì) β-半水石膏性能的影響24-27
• 2.4.5 合成條件的優(yōu)化27-29
• 2.4.6 聚醚聚酰胺聚磺酸鈉的分子量和分子量分布29-30
• 2.4.7 聚醚聚酰胺聚磺酸鈉的紅外光譜分析30-31
• 2.4.8 不同摻量的聚醚聚酰胺聚磺酸鈉對(duì) β-半水石膏性能的影響31
• 2.4.9 水化過程中石膏晶體的生長情況31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 聚醚聚磺酸鈉和聚乙烯醇硫酸鈉對(duì)模具石膏性能的影響33-54
• 3.1 引言33
• 3.2 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器33
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑33
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器33
• 3.3 實(shí)驗(yàn)方法33-37
• 3.3.1 聚醚聚磺酸鈉的合成33-34
• 3.3.2 聚乙烯醇硫酸鈉的合成34-35
• 3.3.3 磺化度的測(cè)定35-36
• 3.3.4 紅外光譜分析36
• 3.3.5 凝膠滲透色譜分析36
• 3.3.6 表面張力的測(cè)定36
• 3.3.7 石膏試件的制作36
• 3.3.8 抗折、抗壓強(qiáng)度的測(cè)定36
• 3.3.9 吸水率的測(cè)定36
• 3.3.10 晶體形貌的表征36-37
• 3.4 結(jié)果與討論37-52
• 3.4.1 聚醚聚磺酸鈉的表征37-38
• 3.4.2 聚醚聚磺酸鈉水溶液的表面張力38
• 3.4.3 聚乙烯醇硫酸鈉的合成與表征38-40
• 3.4.4 聚醚聚磺酸鈉對(duì) β-半水石膏機(jī)械性能和吸水率的影響40-42
• 3.4.5 聚乙烯醇對(duì) β-半水石膏機(jī)械性能和吸水率的影響42-43
• 3.4.6 聚乙烯醇硫酸鈉對(duì) β-半水石膏機(jī)械性能和吸水率的影響43-44
• 3.4.8 聚乙烯醇硫酸鈉對(duì) α-半水石膏機(jī)械性能和吸水率的影響44-45
• 3.4.9 石膏硬化體的晶體形貌45-52
• 3.5 本章小結(jié)52-54
• 第四章 聚醚聚磺酸鈉和聚乙烯醇硫酸鈉對(duì)半水石膏水化過程的影響54-66
• 4.1 引言54
• 4.2 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器54
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑54
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器54
• 4.3 實(shí)驗(yàn)方法54-56
• 4.3.1 凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定54-55
• 4.3.2 稠度的測(cè)定55
• 4.3.3 水化度的測(cè)定55
• 4.3.4 誘導(dǎo)時(shí)間的測(cè)定55
• 4.3.5 電導(dǎo)率的測(cè)定55-56
• 4.3.6 水化溫度的測(cè)定56
• 4.3.7 光學(xué)顯微鏡觀察晶體形貌56
• 4.4 結(jié)果與討論56-64
• 4.4.1 合成添加劑對(duì)半水石膏凝結(jié)時(shí)間的影響56-57
• 4.4.2 合成添加劑對(duì)半水石膏稠度的影響57-58
• 4.4.3 合成添加劑對(duì)半水石膏水化度的影響58-59
• 4.4.4 磺酸基大分子對(duì)半水石膏誘導(dǎo)時(shí)間的影響59-60
• 4.4.5 磺酸基大分子對(duì)半水石膏電導(dǎo)率的影響60-61
• 4.4.6 合成添加劑對(duì)半水石膏水化溫度的影響61-63
• 4.4.7 水化過程中石膏晶體的生長情況63-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 全文主要結(jié)論66-68
• 致謝68-69
• 參考文獻(xiàn)69-75
• 附錄 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文75

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本文編號(hào)：921653