【摘要】：應(yīng)用于混凝土行業(yè)的聚羧酸系超塑化劑（SP）和皮革行業(yè)的丙烯酸復(fù)鞣劑是兩種重要的水溶性丙烯酸聚合物。SP屬于陰離子型高分子表面活性劑范疇，在混凝土拌合過程中發(fā)揮著高減水率、高分散性能、高保坍性能以及改善硬化混凝土孔結(jié)構(gòu)和密實(shí)程度等方面的作用。近年來被廣泛應(yīng)用于橋梁建筑等高質(zhì)量要求的工程中，受到混凝土工程界的極大關(guān)注與青睞。其分子結(jié)構(gòu)與應(yīng)用性能具有一定的規(guī)律性聯(lián)系，以烯丙基為聚合主鏈，在聚合主鏈上引入一定密度和比例的陰離子活性基團(tuán)及不同聚合長(zhǎng)度的聚氧乙烯（PEO）側(cè)鏈，分別提供靜電斥力作用和空間立體位阻作用，整個(gè)分子構(gòu)型成梳狀結(jié)構(gòu)。本文主要通過對(duì)SP分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制設(shè)計(jì)，篩選活性功能單體、優(yōu)化反應(yīng)工藝條件，，向SP分子結(jié)構(gòu)上引入羧基（-COO~-）、羥基（-OH）、磺酸基（-SO_3~(2-)）、PEO側(cè)基等功能性基團(tuán)，合成了一種新型聚羧酸系超塑化劑（SP-I），討論了SP-I的合成方法、結(jié)構(gòu)與性能之間的相互聯(lián)系，其主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下： 首先篩選優(yōu)化SP-I的制備與聚合反應(yīng)條件。以SP的分散及分散保持性能為標(biāo)準(zhǔn)，采用單因素實(shí)驗(yàn)篩選不同功能單體和加料方式并優(yōu)化了聚合反應(yīng)的各工藝條件�？刂凭酆戏磻�(yīng)總單體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%左右，烯丙基聚氧乙烯醚（APE-2200），衣康酸（IA）和甲基丙烯磺酸鈉（SMAS）的最佳單體摩爾比為0.1：2.5：0.4，過硫酸銨（（NH_4）_2S_2O_8，APS）為引發(fā)劑，其最佳用量為總單體質(zhì)量的4%，采用大單體（APE-2200）加底料后分別滴加小單體（IA和SMAS）和引發(fā)劑APS的方法，聚合反應(yīng)的最佳溫度和時(shí)間分別為90℃和4h，通過自由基共聚反應(yīng)合成了新型聚羧酸系超塑化劑（SP-I）。聚合反應(yīng)結(jié)束后，用25wt%的NaOH溶液中和聚合產(chǎn)物pH至7~8，所得SP-I的分散和分散保持性能最佳。折固摻量為0.2wt%時(shí)，所拌合水泥凈漿的初始流動(dòng)度達(dá)312mm，120min時(shí)仍然高達(dá)299mm。 其次研究SP分子結(jié)構(gòu)與分散及分散保持性能的相關(guān)性。SP結(jié)構(gòu)基本構(gòu)架保持不變，確定-COO~-、-SO_3~(2-)、-CH_3和PEO側(cè)鏈的摩爾比例不變，改變部分-COO~-與主鏈的連接方式（部分-COO~-通過亞甲基（-CH_2-）與主鏈間接相鏈），通過傅里葉紅外光譜（FT-IR）、核磁共振光譜（NMR）和凝膠滲透色譜（GPC）表征聚合產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)和分子質(zhì)量；通過水泥凈漿流動(dòng)度檢測(cè)、表面張力、吸附量和zeta電位檢測(cè)，探討了-COO~-與主鏈連接方式對(duì)其自身分散能力的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：與傳統(tǒng)SP相比，含有-COO~-與主鏈間接連接的SP-I在相同濃度下具有更大的表面活性，當(dāng)SP-I濃度為9g/L時(shí)，溶液的表面張力為29.9mN/m；更大的吸附量，當(dāng)SP-I濃度為5g/L時(shí)，水泥顆粒對(duì)SP-I達(dá)到飽和吸附量4.76mg/g；更高zeta電位，當(dāng)SP-I濃度為3g/L時(shí)，添加SP-I的水泥顆粒表面zeta電位最終值為-5.38mV~(-1)。 再次對(duì)SP對(duì)水泥漿體水化歷程影響進(jìn)行探討。采用普通硅酸鹽水泥（P.O42.5）為材料制備水泥試樣，采用FT-IR、X射線衍射（XRD）、掃瞄式電子顯微鏡（SEM）和孔結(jié)構(gòu)檢測(cè)等多種現(xiàn)代化檢測(cè)評(píng)價(jià)方法研究不同-COO~-與主鏈連接方式的SP對(duì)水泥水化歷程和水化產(chǎn)物生長(zhǎng)情況的影響，并對(duì)水泥水化機(jī)理進(jìn)行討論。研究結(jié)果表明：與傳統(tǒng)SP相比，部分-COO~-與主鏈間接連接的SP-I在水泥水化過程中表現(xiàn)出更強(qiáng)的前期抑制而后期促進(jìn)的效果；拌合制備的水泥石更加緊密、均質(zhì)，孔隙結(jié)構(gòu)分布更加合理。水泥膠砂性能檢測(cè)結(jié)果表明：SP-I摻量為0.2wt%時(shí)，減水率為33.7%，拌合水泥膠砂的的初凝和終凝時(shí)間分別為350min和430min，28d時(shí)抗壓強(qiáng)度高達(dá)57.6MPa。 最后，利用上述相似的合成方法，采用IA、APE-330和二甲基二烯丙基氯化銨（DMDAAC）制備出一系列兩性復(fù)鞣劑，探討了各單體用量對(duì)復(fù)鞣性能的影響。結(jié)果表明：n（IA）：n（APE-330）：n（DMDAAC）=2：1：0.2，引發(fā)劑APS用量為總單體質(zhì)量的3%，反應(yīng)時(shí)間和溫度分別為90℃和4h，所得復(fù)鞣劑性能最好。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TU528.042.8

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2358430