保坍型聚羧酸减水剂的合成及其相关性能研究

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1、保坍型聚羧酸减水剂的合成及其相关性能研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：吴文杰指导教师：张智强副教授专业：材料科学与工程学科门类：工学重庆大学材料科学与工程学院二O一五年五月StudyonSynthesisandSlumpRetentionPropertiesofPolycarboxylateSuperplasticizerAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByWuWenjieSupervisorby

2、Ass.Prof.ZhangZhiqiangSpecialty:MaterialsScienceandEngineeringCollegeofMaterialsScienceandEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,China.May,2015中文摘要摘要聚羧酸减水剂(PC)作为新一代高性能减水剂，具有低掺量、高减水率、高保坍性、生产应用绿色化等特点。近年来，随着国家对建设可持续性发展的要求，聚羧酸减水剂在重点工程与民用工程中得到了较为广泛的应用，其已经成为化学外加剂研究开发的重点。本文根据分子设计的原理，选用TPEG-2400、丙烯酸

3、(AA)为聚合单体，甲基丙烯磺酸钠(MAS)为链转移剂，过硫酸铵(APS)为引发剂，在水溶液中通过一定工艺进行自由基共聚，合成聚羧酸减水剂，研究了不同反应浓度、聚合温度以及不同单体配比对聚羧酸减水剂分散性能的影响。然后使用几种矿物掺和料等量替代水泥，考察了不同矿物掺和料对聚羧酸减水剂分散性能的影响。之后进行了聚羧酸减水剂与其他几种常用减水剂的复配性能研究。最后，为了改善聚羧酸减水剂的保坍性能，采用丙烯酸羟丙酯对其进行酯化改性，并测试了改性后的聚羧酸减水剂对水泥净浆、水泥砂浆以及混凝土的性能的影响。研究表明，羧基密度是影响PC减水剂初始分散性能好坏的最主要因素，减水剂的初始分散性能随着羧

4、基密度的增大而增大。而随着聚合浓度，反应温度，链转移剂用量和链引发剂用量的增大，合成的PC减水剂初始分散性能呈现出先增大后减小的趋势。并得到PC减水剂较佳合成工艺，即在合成浓度为45%左右，反应温度为65℃的条件下，n(AA)：n(TPEG-2400)=3.5:1,MAS用量为单体总物质量的5%，APS用量为单体总物质量的2%。此时合成的PC减水剂具有良好的分散性和分散保持性能。在酯化改性试验中，当丙烯酸羟丙酯取代率为30%时合成的聚羧酸减水剂，其初始分散性能良好，后期经时流动度也有一定的增大；当丙烯酸羟丙酯取代率为35%时合成的聚羧酸减水剂，其初始分散性能较差些，但其1h,2h经时流

5、动度增大的很明显。随着粉煤灰掺量的增大，掺有PC的水泥胶砂初始流动度和经时流动度大体上呈现出增大的趋势。随着矿粉掺量的增大，掺有PC的水泥胶砂初始流动度和经时流动度均呈现出较明显的增大趋势。随着硅灰掺量的增大，掺有PC的水泥胶砂初始流动度和经时流动度都出现了较大程度的减小。聚羧酸减水剂和脂肪族减水剂复配效果好；聚羧酸减水剂和氨基磺酸盐减水剂复配效果一般；聚羧酸减水剂与萘系减水剂的复配效果差。关键词：聚羧酸高性能减水剂，分散性，分散保持性，矿物掺和料，复配，酯化改性I英文摘要ABSTRACTPolycarboxylatesuperplasticizer(PC)asanewgenerati

6、onofhighperformancewaterreducingagent,hasmanyvirtues,suchaslowdosage,highwater-reducing,highslumpretentionabilityandnopollution.Inrecentyears,withthenationalrequirementsfortheconstructionofsustainabledevelopment,PChasbeenwidelyappliedinthekeyprojectsandthepublicprojects.Ithasbecomeahotresearchto

7、picofchemicaladmixtures..Inthispaper,accordingtotheprincipleofmoleculardesign,usingaqueoussolutionfreeradicalcopolymerizationreaction,aseriesofPCweresynthesizedwithTPEG-2400,acrylicacid(AA)aspolymerizationofmonomers,methylal