阴离子纤维素醚的合成及性能研究及其官能团和分子量对混凝土的流动性影响

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1、阴离子纤维素醚的合成及其官能团和分子量对混凝土的流动性影响的性能研究摘要：本文对阴离子纤维素作为减超塑剂的实用性和水泥混合物的流动性化学结构的影响进行了调查为了阐明分子量和纤维素骨干替代程度的影响，我们用酸催化和氧化降解的方法合成分子量<50000的纤维素和羟乙基纤维素。我们将商业用的以及降解的样品进行羧甲基化和磺基乙酰化作用,，通过控制反应物的摩尔比以及利用磺酸内酯对羧酸盐即使在在水溶液中的高活性来控制取代度(DS)。通过测定水泥浆糊的流动静力来浆糊的流动静力来预先区分含“水泥锚固”官能团的阴离子纤维素醚的流化效果。结果表明：

2、磺基乙酰化纤维素混合醚作为混凝土分散剂具有很大潜力。最后发现其流动性随取代度的增加而增强，最适宜的分子量范围是100000~150000。关键词：纤维素材料的降解；阴离子纤维素醚；丁磺酸基化的纤维素；丁磺酸基化的羟乙基羧甲基纤维素；超塑剂；水泥泥浆的流动性；１．绪论　　在建筑行业的搅拌，运输和新鲜的混凝土的放置呈现出一系列的挑战，例如水泥粘度必须保持高度流动性和应该完美的提供所有颗粒的均相流动。过多的水经常被添加到混合物中以尽量平衡流动性。然而，过多的水能导致一系列的问题，例如渗水（多余的水在表面聚集），颗粒间的分离离析减弱了强

3、度和耐久性以及很差的结合结构的增强部分([Mehta,1999],[Sarietal.,1999],[Skaggsetal.,1997]and[Ramachandran,1979])一些能影响混泥土稠密性和施工性不需要额外添加水的添加物([Veenetal.,1999]and[Ramachandran,1995])，所谓的与表面的水泥成分相作用的超增塑剂被用来阻止它们的离析和弱化他们在水系统中的自然凝结的趋势。一项关于高流动性灰浆和混泥土的结果显示，在恒定的水与水泥比([Biagini,1995],[Popovaetal.,20

4、00],[Farougetal.,1999]and[Chenetal.,1999]）．情况下增加施工性，混凝土需水量可减少高达30％，同时仍保持混凝土的流动特性和凝聚力，在很大程度上改善为减少水的后果。目前市场上用的超塑剂都是水溶性阴离子聚合物，它们大致可以分为4类：磺化三聚氰胺甲醛缩合，硫化萘—甲醛聚合物，改性木素磺酸盐类和其它包括硫酸酯和丙烯酸酯[Biagini,1995]and[Ramachandran,1979])。它们的机制主要是它们能吸附在水泥颗粒表面，通过静电力或空间排斥力造成抗凝聚作用。其效果的持续时间一般是暂时

5、的和可变的，其中大部分都产生显著的设置延迟效果，这不利于初期强度。况且，甚至水和水泥的比例略有变化都会导致渗析(Sarietal.,1999)。因此采用保水制剂也就是所谓的流变改性剂或粘度改性剂。这一类的添加剂包括一般水溶性聚合物，这些功能的实现是通过增加混合水的表观粘度。此外，多糖例如韦兰胶(Skaggsetal.,1997)或淀粉醚(Veen,Lamberti,&Bleeker,1999)，非离子型水溶性纤维素醚是这一类添加剂(Schweizer,&Sorg,1995)的主要代表。通常，羟乙基纤维素，乙基羟乙基纤维素或疏水改

6、性的羟乙基纤维素被用来抵制离析和渗析，因为它们的粘合，稳定的悬挂性能和保水性能([Brandt,1986],[Anttilaetal.,2000],[DesmaraisandWint,1993]and[Yamamuro,1999])。它们通过增加水的粘度来提高对水泥的分散性和提高混凝土的凝聚力。根据纤维素醚的保水能力，充足的水保持可用使水泥完全硬化，并制定全面的强度性能(Silaghi,Rozenberg,&Lascu,1999)。　　在过去的几十年，人们尝试者将多糖不仅仅用作粘度剂，也用作超塑剂，通过引入官能团对水泥表面产生影

7、响。多项专利声名了含离子基团的多糖衍生物的适用性。多糖的变化范围从1,3-β-Ｄ-葡聚糖，半纤维素，淀粉，纤维素，纤维素醚，分别通过以下反应包括烷基硫化作用，磺酸盐化作用，羧甲基化作用。例如，Tegiacchi&Casu声称在在混泥土中将烷基硫化的半纤维素和淀粉用作超塑剂，报告说聚合度高达100，硫化烷基化残基的取代度在0.2~1.5的水溶性硫化烷基化衍生物能增加灰浆的流动性。Tanaka,Uruy&Yaguchi(1994)声称使用磺酸盐化的1,3-β-D-葡聚糖和分子量从10到15×104g/mol的甲基纤维素和硫磺的比例为

8、5–20%(w/w)能够改善混泥土的流动性能。最近，(Einfeldt,Albrecht,Kern,Calado,&Klemm,2002)声明了羧甲基纤维素，羧甲基羟乙基纤维素，硫酸纤维素酯，硫化烷基化淀粉用作分散剂的实用性。根据作者通过羧甲基取代度为0.5~1