Свойства, применение и технология производства суперпластификаторов поликарбоновых кислот.

Суперпластификатор поликарбоновой кислоты представляет собой разновидность полимера, который состоит из ненасыщенного мономера, содержащего карбоксильную группу, и ненасыщенного мономера, содержащего другую функциональную группу. Благодаря этому бетон обладает отличными характеристиками по снижению количества воды, защите от обрушения и защите окружающей среды. Поликарбоновая кислота, высокоэффективный водоредуцирующий агент, низкое содержание, высокая скорость восстановления воды, контролируемая молекулярная структура химической книги, хорошая дисперсия, зеленая защита окружающей среды, высокая адаптируемость и другие преимущества, внимание и исследования огромного числа ученых и экспертов, широко используемые в различных областях. инженерного строительства, становясь, таким образом, будущей тенденцией развития добавок к бетону. Исследование суперпластификатора поликарбоновой кислоты является неизбежной необходимостью в области бетона.

Обычно считается, что в цементном растворе механизм диспергирования суперпластификатора поликарбоновой кислоты играет основную роль стерического препятствия, электростатическое отталкивание является второстепенной ролью, кроме того, важную роль также играют комплекс ионов кальция и смазка гидратной пленки. Когда молекулы суперпластификатора поликарбоновой кислоты впервые вступают в контакт с частицами цемента, отрицательно заряженная основная цепь молекул суперпластификатора поликарбоновой кислоты может адсорбироваться на поверхности положительно заряженных частиц цемента, то есть происходит явление «закрепления», при этом длительное Боковая цепь молекул суперпластификатора поликарбоновой кислоты растягивается в жидкой фазе цементного раствора, образуя адсорбционный слой фиксированной толщины. В то же время длинная боковая цепь молекул суперпластификатора поликарбоновой кислоты, растягиваясь в биологической жидкости цементного раствора, может образовывать трехмерную и скрещенную конформацию. Когда частицы цемента движутся навстречу друг другу, адсорбционный слой перекрывается, и чем больше диапазон перекрытия, тем сильнее эффект отталкивания между частицами цемента, что улучшает дисперсию частиц цемента. Сопутствующие исследования показывают, что чем толще молекулярный адсорбционный слой суперпластификатора поликарбоновой кислоты, образующийся на поверхности частиц цемента, тем эффективнее улучшение дисперсии частиц цемента. Таким образом, стерические затруднения играют важную роль в механизме диспергирования суперпластификаторов поликарбоновых кислот.

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->-- ОЙ. Комплексообразование ионов кальция показано на рисунке 2 в виде принципиальной схемы механизма комплексообразования ионов кальция. Как показано на рисунке, ионы кальция в тампонажном растворе могут взаимодействовать с радикалами карбоновых кислот в молекулах суперпластификатора поликарбоновой кислоты с образованием кальциевых координационных комплексов, снижать концентрацию ионов кальция в жидкой фазе, уменьшать образование частиц геля CHS, тем самым замедляя скорость гидратации цемента, ингибирование гидратации цемента и улучшение характеристик дисперсии частиц цемента. Чем больше содержание ионов карбоновой кислоты в суперпластификаторе поликарбоновой кислоты, то есть чем больше плотность заряда анионов, тем лучше можно значительно улучшить дисперсионные свойства частиц цемента.

ИНЖИР. 2 показано электростатическое действие суперпластификатора поликарбоновой кислоты. Молекулярная структура смазочного суперпластификатора на основе поликарбоновой кислоты содержит карбоксильные, сульфоново-кислотные и эфирные группы, а его гидрофильная способность очень сильна. Когда к цементному раствору добавляется суперпластификатор на основе поликарбоновой кислоты, отрицательно заряженная группа карбоновой кислоты и группа сульфоновой кислоты направленно адсорбируются на поверхности частиц цемента. Полярные группы в молекулах суперпластификатора поликарбоновой кислоты связаны с молекулами воды с образованием водородных связей, а сила водородной связи сильнее, чем сила Ван-дер-Ваальса, образующаяся между молекулами суперпластификатора поликарбоновой кислоты и частицами цемента, поэтому стабильное трехмерное соединение и образуется определенная прочность пленки растворителя-воды (как показано на рисунке 3). За счет этого слоя сольватной пленки снижается возможность прямого контакта между частицами цемента, то есть гидратная пленка оказывает смазывающее действие между частицами цемента и разрушает конденсацию частиц цемента, что, как показано, улучшает текучесть цементного раствора.

ИНЖИР. 3 показано смазывающее действие суперпластификатора на основе поликарбоновой кислоты. В настоящее время для получения высокоэффективного восстановителя воды на основе поликарбоновой кислоты часто используются следующие три метода. (1) Метод прямой сополимеризации полимеризуемого мономера. В этом методе сначала мономер ненасыщенной карбоновой кислоты реагирует с (метокси) полиэтиленгликолем для получения полимеризуемого ненасыщенного большого мономера, а затем сополимеризуется с ненасыщенным низкомолекулярным мономером для получения высокоэффективного восстановителя воды на основе поликарбоновой кислоты. (2) Метод функционализации после полимеризации. Этот метод заключается в модификации существующего полимера. Во-первых, поликарбоновую кислоту получают гомополимеризацией или сополимеризацией мономера ненасыщенной карбоновой кислоты в растворе по Chemicalbook; Во-вторых, под действием катализатора полученная поликарбоновая кислота и (монометил)полиэфир были привиты к основной цепи поликарбоновой кислоты посредством реакции конденсации. (3) Метод полимеризации и прививки на месте. Этот метод заключается в одновременном проведении реакции полимеризации основной цепи и реакции бокового звена. Основная цель - устранить недостатки метода функционализации после полимеризации. Суперпластификатор на основе поликарбоновой кислоты готовили с использованием пероксида бензоила (БПО) и азодиизобутиронитрила (АИБН) в качестве инициаторов и полиэфира в качестве реакционной среды.