还剩2页未读,继续阅读
文本内容:
聚乙二醇单乙酯马来酸单酯活性大单体的合成0比水灰比对混凝土黏稠度的影响为了提高混凝土的压实性和强度,应降低水灰比随着水泥用量的增加和水灰比的降低,混凝土的粘度增加,水流降低目前解决上述矛盾最有效和现实的途径就是掺入高效的减水剂,国外正从秦系、蜜胺系减水剂向聚竣酸系高效减水剂发展1试验部分
1.1试剂及其他化学试剂马来酸酎,天津化学试剂二厂;聚乙二醇
1000.
1200、1500,AR,市售;甲基丙烯酸,AR,天津市化学试剂研究所;对乙烯基苯磺酸钠,AR,天津市光复精细化工研究所;对甲苯磺酸,AR,天津市光复精细化工研究所;过硫酸钾,AR,天津市北方天医化学试剂厂;均苯四甲酸二醉,AR,上海佳辰精细化工有限公司;水泥原料:冀东水泥厂盾石牌P・H
42.5R级水泥
1.2活性大单体的结构表征在装有温度计、电动搅拌装置的四口反应瓶中,加入一定量的聚乙二醇分子量1000,1200,1500,加热至一定温度70~110℃,完全融化后,加入马来酸酎,然后加入对甲苯磺酸,反应一定时间,取样测反应酯化率,酯化充分达到要求后,向体系加入一定量的无水乙醇,再酸化一定时间得到浅黄色活性大单体,对单体进行结构表征
1.3甲基丙烯酸溶液的共聚合成高效反应将活性大单体、对乙烯基苯磺酸钠配制成一定浓度的水溶液,加入装有温度计、搅拌器及滴加装置的四口烧瓶中,开动搅拌,恒温水浴锅升温至一定温度,将配制好的甲基丙烯酸溶液和引发剂过硫酸钾加入恒压滴液漏斗中,缓慢滴加方式加入四口烧瓶中与对乙烯基苯磺酸钠、大单体混合进行三元共聚,溶液的总浓度控制在25%30%之间控制反应体系温度在
70、80c〜下继续反应4~5h,可以得到所需的共聚物,为淡黄色液体;反应结束加入20%的Na0H溶液,调整溶液的pH值为7,冷却即可得到成品
1.4表达意见和测试1红外光谱分析活性大单体和减水剂分子采用美国巴克公司生产的AVATAR360型傅立叶变换红外光谱仪FTIR进行分析,将被测试样真空干燥后称取适量融化,在KBr晶片上涂膜做谱图2vvn—酯化率的测定配制
0.25mol/L的均苯四甲酸酎的二甲基亚碉和毗咤的混合溶液酰化剂取1g样品放入耐压瓶中加上述溶液5m L,密封,置于98℃水浴中加热30min,取出加水反应2min,以酚麟为指示剂用
0.1mol/L的Na0H标准溶液滴定至微红分别取1g试样和5m L酰化剂溶液按上述方法作矫正试验和空白试验,计算羟值,设羟值为X:式中:VVN——NaOII溶液浓度,mol/L;W——试样质量,go3出砂浆流度法参照GB/T8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》中的水泥净浆流动度测试方法进行测定4降低水效率的测量参照GB/T8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》中的水泥砂浆减水率测试方法对水泥砂浆减水率进行测定2结果与讨论
2.1聚薮酸系高效减水剂对水泥净浆流动性能的影响聚乙二醇单乙醛马来酸酎单酯活性大单体VMPEGMAH与共聚单体对乙烯基苯磺酸钠VSB、甲基丙烯酸MAA在80℃下进行聚合,将合成所得的聚痰酸系高效减水剂进行性能检测,试验原料配合比及结果见表1,其中高效减水剂的用量为水泥用量的
0.5%,不掺加减水剂的水泥60min后流动度损失率为16%o从表1中结果可知,加入减水剂后水泥的净浆流动性能的保持能力都有提高,应用分子量为1500的聚乙二醇简称PEG1500比分子量为1000的聚乙二醇简称PEG1000所制得的聚竣酸系高效减水剂效果相对要好,可见聚竣酸系高效减水剂的较长侧链对水泥净浆的流动度保持有利对乙烯基苯磺酸钠比甲基丙烯酸作为主链单体所得的聚殿酸系高效减水剂减水与保坍效果要好,这说明在聚竣酸高效减水剂分子设计中磺酸基团起着很好的保坍性,增加磺酸基有利于提高水泥的分散性聚乙二醇单乙醛马来酸酎单酯活性大单体合成过程无需加入阻聚剂,其空间位阻效应显著,有利于提高水泥的分散性能
2.2同反应温度下的酯化反应的转化率活性大单体的合成有许多影响因素,反应温度的影响最为显著,在原料摩尔配合比为
11.5条件下,考察不同反应温度下的酯化反应的转化率,结果见表2由表2中结果可见,反应的最佳温度在90~100℃,温度过高将发生大量副反应,在较低的温度下反应,酯化率会有所下降,可以用延长时间的办法来解决试验发现当温度降至80℃以下时,达到较高转化率的时间将大大延长,因此本试验采用90℃下反应6h制得活性大单体
2.3高效减水剂最佳用量的确定选择正交试验设计方法,在加料顺序、反应温度(80C)、反应时间(5h)、物料总浓度(30%)等一定的条件下,减水剂掺加量为
0.5%,改变带竣基、磺酸基、聚氧化乙烯侧链等活性基团的主链各单体的摩尔比来改变产物的性能选择正交试验表L影响水泥初始流动度的最大因素是对乙烯基苯磺酸钠B,其次是活性大单体A,甲基丙烯酸C影响略小,最佳用量ABC摩尔比应为
0.
51.
03.0;分析比较影响因素对聚竣酸高效减水剂分散保持性能的影响情况,影响水泥净浆60min流动度的最大因素是活性大单体A,对乙烯基苯磺酸钠B和甲基丙烯酸C影响相当,最佳用量ABC摩尔比应为
1.5L
06.0;由此可知,马来酸酎单酯活性大单体(A)的用量过小时,对水泥分散保持性能不利,用量过大时,高效减水剂的共聚合成难以控制,分散性能也会下降;对乙烯基苯磺酸钠(B)的用量增加,加大了对水泥分散性能,但超过一定量后则对高效减水剂的分散性保持作用减弱;而甲基丙烯酸的掺量越大,其产物的分散性就越低,对水泥的分散保持性也变差,可以利用其用量调节共聚物的分子结构和分子量磺酸根离子是聚竣酸高效减水剂分子中的强极性基团,对产生Zata电位起着重要作用,因此磺酸盐的用量对水泥净浆流动度及其保持性都有重要影响在其他组分不变的条件下,改变对乙烯基苯磺酸盐的用量,考察对水泥的净浆流动度的影响,在VSBVMPEGMAH
1.51时,净浆流动度增长幅度较大,但是当VSBVMPEGMAH
1.51时,即VSB用量过多,流动度开始下降,当磺酸盐的用量增加到一定程度时,水泥粒子间的静电斥力随磺酸盐量的变化趋于平缓,宏观上表现为水泥净浆初始流动度随磺酸盐量的增加变化趋于平缓通过试验,确定合成高效减水剂分子的原料最佳摩尔比为:VMPEGMAHVSBMAA=
11.
54.0,此时对水泥分散性能达到初始净浆流动度为295mm.60min净浆流动度为260nun聚竣酸高效减水剂通过静电斥力和空间位阻的作用达到对水泥较好的分散效果
2.4减水率的测定对上述方法合成的高效减水剂进行减水率试验研究,改变不同添加量,测试水泥砂浆的减水率,试验结果取3个试样测定数据的平均值,最终测得的减水率结果如图1所示可以看出,聚竣酸高效减水剂的减水率随着掺量的增加先增加,后略有下降,掺量为
0.5%时,可以减水28%;当掺量为
1.0%时达到最佳,继续增加掺量,减水率没有明显的改变,反而有一定的泌水现象本试验制备的高效减水剂最佳掺量为
1.0%,此时的减水率可达到35%
02.5ir结构表征通过对聚乙二醇单乙醛马来酸单酯活性大单体和高效聚竣酸系减水剂分子进行IR结构表征,结果见图
2、3o由活性大单体IR光谱图2可知,
1733、1729cm由减水剂分子的IR谱图3分析表明,聚合物中存在竣基00基团的伸缩振动峰1733cm3高效马来酸型聚覆酸减水剂的合成1由马来酸酎、聚乙二醇为原料,成功合成出聚乙二醇单乙醛马来酸单酯活性大单体原料最佳摩尔配合比为
11.5,非氧化性对甲基苯磺酸催化剂为单体质量的
0.5%,温度为90℃,反应时间为6h,合成出活性大单体的酯化率达到
92.2虹2采用聚乙二醇单乙酸马来酸酎单酯活性大单体、对乙烯基苯磺酸钠和甲基丙烯酸为原料,最佳摩尔配合比为
1.
01.
54.0时,成功制备出高效马来酸型聚竣酸减水剂IR光谱分析,所得产物的分子结构与分子设计的预期结构基本一致3合成出的马来酸型聚竣酸减水剂分子具有梳型分子结构,带有竣基、磺酸基、聚氧化乙烯基等亲水基团,利用分子结构的静电斥力和空间位阻立体排斥作用,对水泥具有良好的分散性能,当高效减水剂的掺量为
0.5猊产物的减水性能及净浆流动度保持性能良好,水泥初始净浆流动度达到295mm,60min净浆流动度维持在260mm;可使水泥的用水量减少28%o。