文档介绍：聚羧酸系减水剂研究
摘要:综述了聚羧酸系减水剂的合成原理及方法,讨论了其减水机理并对其优缺点进行了对比,最后还论述了聚羧酸减水剂的发展现状和应用前景。
关键词:聚羧酸盐;减水剂;减水机理
聚羧酸系有机材料目前受到广泛关注,它主要用于混凝土减水剂、洗涤添加剂、涂料及油墨中的颜料分散剂等领域。该类表面活性剂具有优良的洗涤、渗透、分散、乳化、破乳等性能,特别是具有低温洗涤效果好、耐硬水、生物降解性能好、配位性能强等优点。因此,应用范围很广,将聚羧酸型高分子用作混凝土减水剂的历史不长,日本是其首要研究开发国和使用国。近年来,聚羧酸减水剂在混凝土业中被广泛接受,并受到国内外混凝土外加剂研究者及使用者的日益关注。究其原因,与传统的减水剂萘磺酸和磺化三聚******缩合物相比,他们能在低掺量下赋予混凝土高分散性、流动性及高分散体系稳定性防止坍落度损失。同时, 工业萘价格上涨、萘系减水剂生产周期长、环境污染严重等问题日益突出也使聚羧酸系减水剂的应用势在必行。目前,日本常用高效引气减水剂的主要成分正从萘磺酸盐加反应性高分子向聚羧酸系过渡,欧美各国亦紧追其后。
有关聚羧酸减水剂研究进展特别是对该类减水剂制备原理、作用机理、发展前景等方面综述报道较少。笔者拟对该类减水剂的制备原理、作用机理、发展前景等方面研究进展做一综述。
1制备原理
聚羧酸盐高性能减水剂是由带有磺酸基、羧基、氨基以及含有聚氧乙烯侧链等的大分子化合物,在水溶液中,通过自由基共聚原理合成的具有梳型结构的高分子表面活性剂。
合成聚羧酸盐高性能减水剂所需的主要原料有:***丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、烯丙基磺酸钠、***丙烯酸甲酯、2-丙烯酰***基-2-***丙烯酸、甲氧基聚氧乙烯***丙烯酸酯、乙氧基聚乙二醇丙烯酸酯、烯丙基醚等,在聚合过程中可采用的引发剂为:过硫酸盐水性引发剂、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁***;链转移剂有:3-疏基丙酸、疏基乙酸、疏基乙醇以及异丙醇等。
合成方法为:在配有电动搅拌器、温度计、滴液装置、以及回流冷凝管的圆底烧瓶中,通过水浴加热的方法缓慢滴加聚合单体溶液和引发剂溶液,在选用聚合单体时,应充分考虑其竞聚率的大学。反应温度可根据具体的反应单体类型来决定,一般可以选择70~95
℃这一温度区间内的温度作为反应温度。在一小时内滴加完单体溶液,然后再在20min内滴加残余的引发剂溶液,最后将温度升高5℃,继续反应1h,降温至40℃后,中和出料。
2作用机理
聚羧酸盐高性能减水剂是一种新型减水剂,具有许多突出的优点,但其作用机理目前尚未完全清楚,以下是其中的一些观点:
(1)聚羧酸类聚合物对水泥有较为显著的缓凝作用,主要由于羧基充当了缓凝成分,R-COO~与Ca 2+ 离子作用形成络合物,降低溶液中的Ca 2+ 离子浓度,延缓Ca(OH) 2 形成结晶,减少C-H-S凝胶的形成,延缓了水泥水化。
(2)羧基(-COOH),羟基(-OH),***基(-NH 2 ),聚氧烷基(-O-R)n等与水亲和力强的极性集团主要通过吸附、分散、湿润、润滑等表面活性作用,对水泥颗粒提供分散和流动性能,并通过减少水泥颗粒间摩擦阻力,降低水泥颗粒与水界面的自由能来增加新拌混凝土的和易性。同时聚羧酸类物质吸附在水泥颗粒表面,羧酸根离子使水泥颗粒带上