缓释型聚羧酸减水剂的合成与缓释机理研究

沈阳建筑大学毕业论文沈阳建筑毕业论文毕业论文题目缓释型聚羧酸减水剂的合成与缓释机理研究学院专业班级材料化学09-1班学生姓名姜峰性别男指导教师赵苏职称教授2013年6月10日沈阳建筑大学毕业论文摘要随着建筑行业的发展，工程应用中对减水剂的要求逐步提高,满足不同施工要求及应用特性的聚羧酸减水剂相继研发。缓释型聚羧酸高效减水剂具有缓慢释放其分散作用的特性，可以达到使混凝土的流动性逐渐增大的效果，既能防止新拌混凝土的泌水，又能确保混凝土施工时具有良好的工作性能，并且可以避免高温运输造成的混凝土坍落度损失过快现象，保证了混凝土的工作性能、力学性能和良好的耐久性能，是符合特殊施工要求的新型聚羧酸减水剂。本课题首先研究制备了一系列分散及保持性能良好的普通聚羧酸减水剂作为基础体系，并通过对羧酸根离子保护与释放机理的研究及实验，在此体系的基础上确定以羧酸二甲酯为主要缓释组分，进而对该缓释体系进行优化，最终得到性能优良的缓释型聚羧酸高效减水剂。采用红外光谱等检测方法对缓释型聚羧酸高效减水剂分子进行相应的结构性能表征，明确了缓释型聚羧酸高效减水剂的吸附进程并对反应配比及反应条件对目标减水剂的分子量和分子量分布的影响进行了分析。通过对不同水泥相容性、减水剂的饱和掺量、混凝土坍落度保持和力学性能实验，明确了目标缓释型聚羧酸高效减水剂的掺量、工作性能和强度。证明实验制备的缓释型聚羧酸高效减水剂在应用中具有良好的缓释效果。本课题减水剂最终效果可使水泥1h前后扩展度17/18到24/24，水泥水化热放热峰成功被推迟数小时，用水掺量下降20％，减水效果良好。关键词：缓释；聚羧酸减水剂；羧酸衍生物；水解沈阳建筑大学毕业论文ABSTRACTTherequrimentofthesuperplasticizerappliedinconstructionincreaseswiththedevelopmentofconstructionindustry,newsuperplasticizerswasstudiedtomeetvariousconstructionrequirementsandapplicationcharacteristics.Theslow-releasepolycarboxylicacidbasedsuperplasticizeroffersaslowreleaseofit’sdispersionactionstoachievetheeffectthattheflowabilityoftheconcreteeincreasesgradually.Itcanbothpreventthebleedingofthefreshconcrete,ensuretheoperatingpropertyandavoidtheevaporationofthemixingwatercausedbytransportinhotweather.Sotheconcretemayhaveagoodworkability,mechanicsperformanceanddurability.Therefore,theslow-releasepolycarboxylicacidbasedsuperplasticizerisanewtypeproductthatapplystospecialconstructionrequirement.Thestudypreparaedabasicpolycarboxylicacidbasedsuperplasticizerreactionsystemwithgooddispersionandflowabilityretainpropertiesfirst.Throughthestudyandexperimentsontheprotectionandreleasingmechanismsforcarboxylicacidions,itselecteddimethylitaonateasthereleasingcomponent,Andthenoptimizedthesystemtogettheobjectiveslow-releasepolycarboxylicacidbasedsuperplasticizer.Thestudycharacterizedthestructureandperformancebyadoptingthemethodofinftaredspectrum,totalorganiccarbonadsorptandlasermulti-anglescatteringetc..Thetestresultsmaketheadsorptionprocessclear,andanalysisedrelationshipbetweenthemolecularweight,molecularweightdistributionoftheobjectiveslow-releasesuperplasticizers.Thetestfordifferentcementadaptability,saturatedcontentandconcreteslumpandmechanicalpropertyshowtheaddition,workabilityandmechanicalstrength.Theobjectiveslow-releasesuperplasticizersperformgoodslow-releasefunctioninapplication.Thistopicsuperplasticizercement1hbeforethefinalresultscanextenddegrees17/18to24/24,theexothermicpeakheatofhydrationofcementsuccesswasdelayedforseveralhours,waterdosagedecreasedby20%,reducingtheeffectofwaterisgood.Keywords:slow-release,polycarboxylicacidbasedsuperplasticizer,carboxylicacidderivatives,hydrolyze沈阳建筑大学毕业论文目录第一章绪论………………………………………………………………………11.1课题背景…………………………………………………………………11.2国内外发展状况…………………………………………………………21.2.1聚羧酸减水剂的发展……………………………………………………21.2.2聚羧酸高效减水剂在应用过程中存在的问题…………………………21.2.3聚羧酸系减水剂的系列化发展趋势……………………………………41.2.4聚羧酸高效减水剂的吸附机理研究……………………………………61.2.4.1聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附……………………………………61.2.4.2聚羧酸减水剂主要基团对吸附的影响……………………………………71.2.5聚羧酸高效减水剂与水泥颗粒的相互作用…………………………81.2.5.1静电斥力作用……………………………………………………………81.2.5.1空间位阻作用……………………………………………………………91.2.6聚羧酸减水剂对水泥水化的影响…………………………………………91.3本课题的主要内容………………………………………………………101.4本课题的研究意义………………………………………………………11第二章原材料与实验方法…………………………………………………122.1实验原料……………………………………………………………………122.2测试方法…………………………………………………………………122.2.1附量的测定方法…………………………………………………122.2.2水泥水化热的测定方法…………………………………………13第三章缓释型聚羧酸高效减水剂合成工艺研究………………………143.1缓释型聚羧酸减水剂的研究与制备………………………………143.1.1缓释方法的选择……………………………………………………143.1.2交联型聚羧酸高效减水剂的研究与制备……………………………153.1.3分子内反应型聚羧酸减水剂的研究与制备………………………15沈阳建筑大学毕业论文3.1.3.1缓释型聚羧酸减水剂合成机理分子结构设计…………………153.1.3.2不同羧酸酯的影响………………………………………………173.1.3.3甲基丙烯酸磺酸钠的影响………………………………………193.1.3.4双氧水浓度变化对水泥流动性的的影响……………………203.1.3.5减水剂反应时间变化对水泥流动性的影响…………………213.1.3.6减水剂反应温度对于减水效果的影响………………………213.1.3.7减水剂PH和水泥流动性的关系……………………………223.2丙烯基羧酸二甲酯缓释型聚羧酸减水剂的制备……………………233.2.1丙烯基羧酸二甲酯均匀设计实验…………………………………233.3本章小结……………………………………………………………23第四章缓释型聚羧酸减水剂分子结构表征及作用机理探讨………………254.1吸附量的测定………………………………………………………………254.2水泥水化热的测定……………………………………………………………254.3本章小结…………………………………………………………………26第五章缓释型聚羧酸减水剂应用性能研究…………………………………275.1混凝土实验结果…………………………………………………………275.2饱和掺量对水泥净浆流动性的影响………………………………………275.3砂浆减水率测定……………………………………………………………275.4凝结时间的测定……………………………………………………………285.5本章小结……………………………………………………………………28第六章结论…………………………………………………………………30结论……………………………………………………………………………30致谢…………………………………………………………………………………33参考文献……………………………………………………………………………34附录一………………………………………………………………………………39附录二………………………………………………………………………………44沈阳建筑大学毕业论文1第一章绪论1.1课题背景从上世纪30年代开始，美国等国家已经开始在公路等工程上使用松香酸钠、木质素磺酸钠、硬脂酸皂等早期减水剂。减水剂是混凝土外加剂中最重要的一个品种，可以单独使用，也可与其它功能性组分复配成复合外加剂，用来改善新拌和硬化混凝土等性能。二十世纪60年代萘磺酸甲醛缩合物和三聚氰胺系高效减水剂的研制成功，将混凝土减水剂行业引入到了快速发展时代，此后，氨基磺酸盐系、脂肪系高效减水剂相继研发并广泛应用到工程中。二十世纪80年代以聚羧酸系为代表的第三代高效减水剂的问世使高性能混凝土的应用达到了崭新的高度，促进了我国混凝土新技术的发展，并为我国预拌混凝土工业的迅速发展和普及提供了良好的技术保障[1-2]。现在混凝土减水剂已经逐步成为优质混凝土必不可少的材料。随着我国经济的快速发展和建筑水平的提高，对混凝土质量要求越来越高。但是由于优质砂石资源的减少和混凝土成分的复杂性[3]，在预拌混凝土工业中，新拌混凝土的坍落度损失问题一直是困扰工程施工的难题，特别是长时间的运输会导致混凝土坍落度损失过大，影响混凝土的工作性。有时加水重塑会使实际混凝土的强度和抗渗等耐久性能达不到预期设计的效果。通过增加减水剂用量或者施工前加减水剂重塑混凝土可以使混凝土恢复较好的工作性能，但在搅拌初期加大减水剂的用量会造成混凝土的离析、泌水，破坏了混凝土的均匀性，使得混凝土各部分的强度存在差异，降低