Eigenschappen, toepassingen en productietechnologie van polycarbonzuur-superweekmakers

Polycarbonzuur-superweekmaker is een soort polymeer dat is samengesteld uit een onverzadigd monomeer dat een carboxylgroep bevat en een onverzadigd monomeer dat een andere functionele groep bevat. Het kan ervoor zorgen dat beton uitstekende prestaties levert op het gebied van waterreductie, bescherming tegen instortingen en milieubescherming. Polycarbonzuur hoogwaardig waterreductiemiddel laag gehalte, hoge waterreductiesnelheid, regelbare moleculaire Chemicalbook-structuur, goede dispersie, groene milieubescherming, sterk aanpassingsvermogen en andere voordelen, door het grote aantal geleerden en deskundigen aandacht en onderzoek, op grote schaal gebruikt in verschillende gebieden van de technische constructie, en wordt daarmee de toekomstige ontwikkelingstrend van betonmengsels. Het onderzoek naar polycarbonzuur-superplastificeerders is een onvermijdelijke vereiste op het gebied van beton.

In cementslurry wordt algemeen aangenomen dat het dispersiemechanisme van polycarbonzuur-superplastificeerder de belangrijkste rol speelt bij sterische hinder, elektrostatische afstoting is een secundaire rol, daarnaast spelen calciumionencomplex en smering van de hydratatiefilm ook een belangrijke rol. Wanneer polycarbonzuur-superweekmakermoleculen voor het eerst in contact komen met cementdeeltjes, kan de negatief geladen hoofdketen van de polycarbonzuur-superweekmakermoleculen worden geadsorbeerd op het oppervlak van de positief geladen cementdeeltjes, dat wil zeggen dat het "verankerings"-fenomeen optreedt, terwijl het lange De zijketen van de polycarbonzuur-superweekmakermoleculen strekt zich uit in de lichaamsvloeistoffase van cementslurry en vormt een adsorptielaag met een vaste dikte. Tegelijkertijd kan de lange zijketen van polycarbonzuur-superweekmakermoleculen die zich uitstrekken in de lichaamsvloeistof van cementslurry een driedimensionale en gekruiste conformatie vormen. Wanneer de cementdeeltjes naar elkaar toe bewegen, overlapt de adsorptielaag, en hoe groter het overlapbereik, hoe groter het afstotende effect tussen de cementdeeltjes, waardoor de verspreiding van de cementdeeltjes wordt verbeterd. Gerelateerde onderzoeken tonen aan dat hoe dikker de moleculaire adsorptielaag van polycarbonzuur-superweekmaker gevormd op het oppervlak van cementdeeltjes, hoe gunstiger het is om de dispersie van cementdeeltjes te verbeteren. Daarom speelt sterische hinder een belangrijke rol in het dispersiemechanisme van polycarbonzuur-superweekmakers.

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->-- Oh. De complexvorming van calciumionen wordt in figuur 2 weergegeven als een schematisch diagram van het complexeringsmechanisme van calciumionen. Zoals weergegeven in de figuur kunnen calciumionen in cementslurry interageren met carbonzuurradicalen in polycarbonzuur-superweekmakermoleculen om calciumcoördinatiecomplexen te vormen, de concentratie van calciumionen in de vloeibare fase te verminderen, de vorming van CHS-geldeeltjes te verminderen, waardoor de snelheid wordt vertraagd. de hydratatiesnelheid van cement, remt de hydratatie van cement en verbetert de dispersieprestaties van cementdeeltjes. Hoe groter het gehalte aan carbonzuurionen in de polycarbonzuursuperweekmaker, dat wil zeggen hoe groter de ladingsdichtheid van de anionen, hoe beter de dispersie-eigenschappen van cementdeeltjes aanzienlijk kunnen worden verbeterd.

AFB. Figuur 2 toont de elektrostatische werking van een polycarbonzuur-superweekmaker. De moleculaire structuur van de smerende polycarbonzuur-superweekmaker bevat carboxyl-, sulfonzuur- en ethergroepen en het hydrofiele vermogen ervan is zeer sterk. Wanneer polycarbonzuur-superweekmaker aan cementslurry wordt toegevoegd, worden de negatief geladen carbonzuurgroep en sulfonzuurgroep directioneel geadsorbeerd op het oppervlak van cementdeeltjes. De polaire groepen in de polycarbonzuur-superplastificeermiddelmoleculen worden geassocieerd met watermoleculen om waterstofbruggen te vormen, en de waterstofbindingskracht is sterker dan de van der Waals-kracht gevormd tussen de polycarbonzuur-superplastificeermiddelmoleculen en cementdeeltjes, dus een stabiel, driedimensionaal en er wordt een bepaalde sterkte van de oplosmiddel-waterfilm gevormd (zoals weergegeven in Figuur 3). De mogelijkheid van direct contact tussen cementdeeltjes wordt verminderd door deze laag solvatatiefilm, dat wil zeggen dat de hydratatiefilm een ​​smerend effect heeft tussen cementdeeltjes en de condensatie van cementdeeltjes vernietigt, wat de vloeiprestaties van cementslurry verbetert.

AFB. 3 toont het smerende effect van polycarbonzuur-superweekmaker. Momenteel worden de volgende drie methoden vaak gebruikt om een ​​krachtig waterreductiemiddel op basis van polycarbonzuur te bereiden. (1) Polymeriseerbare monomeer directe copolymerisatiemethode De methode laat eerst onverzadigd carbonzuurmonomeer reageren met (methoxy) polyethyleenglycol om polymeriseerbaar onverzadigd groot monomeer te bereiden, en copolymeriseert het vervolgens met onverzadigd klein moleculair monomeer om polycarbonzuur hoogwaardig waterreductiemiddel te bereiden. (2) Functionalisatiemethode na polymerisatie. Deze methode is bedoeld om het bestaande polymeer te modificeren. Ten eerste wordt polycarbonzuur bereid door Chemicalbook-homopolymerisatie of copolymerisatie van onverzadigd carbonzuurmonomeer in oplossing; Ten tweede werden onder invloed van de katalysator het bereide polycarbonzuur en (monomethyl)polyether via condensatiereactie geënt op de hoofdketen van polycarbonzuur. (3) In-situ polymerisatie- en entmethode Deze methode is bedoeld om de hoofdketenpolymerisatiereactie en de zijschakelvertakkingsreactie tegelijkertijd uit te voeren. Het belangrijkste doel is om de tekortkomingen van de post-polymerisatiefunctionalisatiemethode te verbeteren. Polycarbonzuur-superweekmaker werd bereid met benzoylperoxide (BPO) en azodiisobutyronitril (AIBN) als initiatoren en polyether als reactiemedium.