Egenskaper, tillämpningar och produktionsteknik för polykarboxylsyra-supermjukgörare

Polykarboxylsyra superplasticizer är en typ av polymer som består av omättad monomer innehållande karboxylgrupp och omättad monomer innehållande annan funktionell grupp. Det kan få betong att ha utmärkta prestanda i vattenreduktion, kollapsskydd och miljöskydd. Polykarboxylsyra högpresterande vattenreducerande medel lågt innehåll, hög vattenreducerande hastighet, kontrollerbar molekylär Chemicalbook-struktur, bra spridning, grönt miljöskydd, stark anpassningsförmåga och andra fördelar, av det stora antalet forskare och experter uppmärksamhet och forskning, flitigt använt inom olika områden av teknisk konstruktion, och blir därmed den framtida utvecklingstrenden för betongtillsatser. Forskningen av polykarboxylsyra superplasticizer är ett oundvikligt krav inom betongområdet.

I cementuppslamning anses dispersionsmekanismen för polykarboxylsyrasuperplasticeringsmedel generellt vara huvudrollen för steriskt hinder, elektrostatisk repulsion är en sekundär roll, dessutom spelar kalciumjonkomplex och hydratiseringsfilmsmörjning också en viktig roll. När polykarboxylsyra-supermjukgörande molekyler först kommer i kontakt med cementpartiklar, kan den negativt laddade huvudkedjan av polykarboxylsyra-supermjukgörande molekyler adsorberas på ytan av de positivt laddade cementpartiklarna, det vill säga fenomenet "förankring" inträffar, medan den långa sidokedjan av polykarboxylsyrasuperplasticeringsmolekylerna sträcker sig i kroppsvätskan fas av cementuppslamning, som bildar ett adsorptionsskikt med en fast tjocklek. Samtidigt kan den långa sidokedjan av polykarboxylsyra-superplasticeringsmolekyler som sträcker sig i kroppsvätskan av cementuppslamning bilda en tredimensionell och korsad konformation. När cementpartiklarna rör sig mot varandra överlappar adsorptionsskiktet och ju större överlappningsintervallet är, desto större blir avstötningseffekten mellan cementpartiklarna, vilket förbättrar cementpartiklarnas dispersion. Relaterade studier visar att ju tjockare det molekylära adsorptionsskiktet av polykarboxylsyra-supermjukgörare bildas på ytan av cementpartiklar, desto mer fördelaktigt för att förbättra spridningen av cementpartiklar. Därför spelar steriskt hinder en viktig roll i dispersionsmekanismen för polykarboxylsyra-supermjukgörare.

FIG. 1 shows the steric hindrance of polycarboxylic acid superplasticizer. Electrostatic repulsion theory polycarboxylic acid superplasticizer molecules contain anionic groups (such as sulfonic acid and carboxylic acid radicals, etc.), and in the early hydration process of cement, the surface of cement particles contains positive charges, so anionic polycarboxylic acid superplasticizer molecules adsorbed to the surface of positively charged cement particles. Some polar groups of polycarboxylic acid superplasticizer molecules adsorbed on the surface of cement particles are in the liquid phase. At the same time, after ionization, the hydrophilic groups adsorbed on the surface of cement particles contain the same electrical charge, forming a double electric layer. According to the relevant research results, the electrostatic repulsion force is in the order from large to small: -- SO3-> -- COO-> -- O->-- ÅH. Komplexbildningen av kalciumjoner visas i figur 2 som ett schematiskt diagram över komplexbildningsmekanismen för kalciumjoner. Som visas i figuren kan kalciumjoner i cementuppslamning interagera med karboxylsyraradikaler i polykarboxylsyra-supermjukgörande molekyler för att bilda kalciumkoordinationskomplex, minska koncentrationen av kalciumjoner i vätskefasen, minska bildningen av CHS-gelpartiklar och därmed sakta ner hydratiseringshastigheten för cement, hämmar hydratiseringen av cement och förbättrar cementpartiklarnas dispersionsprestanda. Ju högre innehåll av karboxylsyrajoner i polykarboxylsyra-supermjukgörare, det vill säga ju högre anjonladdningstätheten är, desto bättre kan cementpartiklarnas dispersionsegenskaper förbättras avsevärt.

FIKON. 2 visar den elektrostatiska verkan av polykarboxylsyrasupermjukgörare. Den molekylära strukturen hos smörjande polykarboxylsyra-supermjukgörare innehåller karboxyl-, sulfonsyra- och etergrupper, och dess hydrofila förmåga är mycket stark. När supermjukgörare av polykarboxylsyra tillsätts till cementuppslamning, adsorberas den negativt laddade karboxylsyragruppen och sulfonsyragruppen riktat på ytan av cementpartiklar. De polära grupperna i polykarboxylsyrasupermjukgörarmolekylerna är associerade med vattenmolekyler för att bilda vätebindningar, och vätebindningskraften är starkare än van der Waals-kraften som bildas mellan polykarboxylsyrasupermjukgörarmolekylerna och cementpartiklarna, så en stabil, tredimensionell och viss styrka hos lösningsmedelsvattenfilmen bildas (såsom visas i figur 3). Möjligheten för direkt kontakt mellan cementpartiklar reduceras av detta skikt av solvatiseringsfilm, det vill säga att hydratiseringsfilmen spelar en smörjande effekt mellan cementpartiklar och förstör kondensationen av cementpartiklar, vilket har visat sig förbättra cementuppslamningens flödesprestanda.

FIKON. 3 visar smörjeffekten av polykarboxylsyra-supermjukgörare. För närvarande används ofta följande tre metoder för att framställa högpresterande vattenreducerare av polykarboxylsyra. (1) Direkt sampolymerisationsmetod för polymeriserbar monomer. Metoden reagerar först omättad karboxylsyramonomer med (metoxi)polyetylenglykol för att framställa polymeriserbar omättad stor monomer, och sampolymeriserar den sedan med omättad liten molekylär monomer för att framställa högpresterande vattenreducerare av polykarboxylsyra. (2) Funktionaliseringsmetod efter polymerisation Denna metod är att modifiera den existerande polymeren. För det första framställs polykarboxylsyra genom Chemicalbook-homopolymerisation eller sampolymerisation av omättad karboxylsyramonomer i lösning; För det andra, under inverkan av katalysator, ympades den framställda polykarboxylsyran och (monometyl) polyetern till huvudkedjan av polykarboxylsyra genom kondensationsreaktion. (3) In-situ-polymerisations- och ympningsmetod Denna metod är att utföra huvudkedjepolymerisationsreaktionen och sidolänksgrenreaktionen samtidigt, huvudsyftet är att förbättra bristerna i funktionaliseringsmetoden efter polymerisation. Supermjukgörare av polykarboxylsyra framställdes med bensoylperoxid (BPO) och azodiisobutyronitril (AIBN) som initiatorer och polyeter som reaktionsmedium.