超支化聚(胺-酯)為核的星型聚羧酸系減水劑的合成及性能研究.pdf

1、本論文利用乙醇胺與丙烯酸甲酯通過邁克爾加成反應(yīng)生成N-羥乙基-3-胺基-N,N-二丙酸甲酯單體,丙二酸與上述單體通過酯化反應(yīng)、酯交換反應(yīng)分別生成第一代與第二代的酯端基超支化聚(胺-酯),酯端基超支化聚(胺-酯)與2-溴乙醇再次通過酯交換反應(yīng)生成ATRP的大分子引發(fā)劑也稱中心核溴端基超支化聚(胺-酯)(簡稱HPE)。利用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合,以溴化亞銅及2'2聯(lián)吡啶作為催化劑和配位劑,丙烯酸及單烯丙基聚乙二醇甲基醚為單體,二次水為溶劑,分步

2、進(jìn)行聚合反應(yīng),在上述合成的中心核上接枝梳型鏈,合成超支化星型聚羧酸系減水劑(Hyperbranched-star typePolycarboxylate Superplasticizers,簡稱HPC)。HPC將多條普通聚羧酸系減水劑分子接枝在一個(gè)大分子上,形成星型發(fā)散狀的結(jié)構(gòu),既增加了減水劑與水泥顆粒的接觸面積,提高了減水劑和水泥顆粒之間的鍵合力,也大大提高了減水劑的位阻效應(yīng),使水泥顆粒具有更好的分散性,防止水泥顆粒的團(tuán)聚,這是對(duì)現(xiàn)有

3、聚羧酸系減水劑結(jié)構(gòu)的一次突破。
　　 本論文利用正交試驗(yàn)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案,對(duì)溴端基超支化聚(胺-酯)的最佳合成條件進(jìn)行了探討,并以普通硅酸鹽水泥(Ordinary Portland Cement,簡寫為OPC)的初始凈漿流動(dòng)度為評(píng)價(jià)指標(biāo),得出了HPC合成的最佳工藝條件。得到的最佳實(shí)驗(yàn)條件為:合成溴端基溴端基的超支化聚(胺-酯)時(shí),對(duì)甲苯磺酸用量為5％,反應(yīng)時(shí)間是7h,反應(yīng)溫度為110℃。合成超支化星型聚羧酸系減水劑時(shí),兩種單體的最優(yōu)

4、比為n(AA):n(CPEG)=3.5:1.0,單烯丙基聚乙二醇甲基醚的聚合度n=27。使用紅外光譜(IR)和核磁光譜(1HNMR)元素分析以及表面張力等手段對(duì)所得的N-羥乙基-3-胺基-N,N-二丙酸甲酯單體、酯端基超支化聚(胺-酯)以及超支化星型聚羧酸減水劑進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征,結(jié)果表明成功合成了HPC。本論文分別使用了OPC和硫鋁酸鹽水泥(Sulpho-Aluminate Cement,簡寫為SAC)兩種常用水泥,探討了單烯丙基聚乙二醇

5、甲基醚含量及其聚合度對(duì)HPC性能的影響。對(duì)HPC在OPC和SAC中的吸附量和Zeta電位進(jìn)行了測(cè)試,以探討HPC在兩種水泥中的作用機(jī)理。結(jié)果表明:吸附在水泥顆粒表面的減水劑分子提供的空間位阻作用是該種超支化星型減水劑HPC的主要作用機(jī)理。
　　 為進(jìn)一步評(píng)價(jià)合成出的產(chǎn)品HPC的性能,對(duì)一種陰離子型商用混凝土減水劑也做了力學(xué)性能及吸附量的測(cè)試,結(jié)果表明:HPC在OPC及SAC中的減水率、凈漿流動(dòng)度、表觀吸附量及力學(xué)性能等均要大于商