Свойства, приложение и технология на производство на суперпластификатори на поликарбоксилна киселина

Суперпластификаторът на поликарбоксилна киселина е вид полимер, който се състои от ненаситен мономер, съдържащ карбоксилна група, и ненаситен мономер, съдържащ друга функционална група. Може да накара бетона да има отлична производителност при намаляване на водата, защита от срутване и опазване на околната среда. Поликарбоксилна киселина, високоефективен водоредуциращ агент, ниско съдържание, висока степен на намаляване на водата, контролируема молекулярна Chemicalbook структура, добра дисперсия, зелена защита на околната среда, силна адаптивност и други предимства, от голям брой учени и експерти, внимание и изследвания, широко използвани в различни области на инженерното строителство, като по този начин се превръща в бъдещата тенденция на развитие на добавките за бетон. Изследването на суперпластификатора на поликарбоксилна киселина е неизбежно изискване в областта на бетона.

В циментовата суспензия се смята, че дисперсионният механизъм на суперпластификатора на поликарбоксилна киселина е основната роля на пространственото препятствие, електростатичното отблъскване е второстепенна роля, в допълнение комплексът с калциеви йони и смазването на хидратиращия филм също играят важна роля. Когато молекулите на суперпластификатора на поликарбоксилната киселина за първи път влязат в контакт с циментовите частици, отрицателно заредената главна верига на молекулите на суперпластификатора на поликарбоксилната киселина може да бъде адсорбирана върху повърхността на положително заредените циментови частици, т.е. възниква феноменът на "закрепване", докато дългите страничната верига на молекулите на суперпластификатора на поликарбоксилната киселина се разтяга във фазата на телесната течност на цимента суспензия, образувайки адсорбционен слой с фиксирана дебелина. В същото време дългата странична верига от молекули на суперпластификатор на поликарбоксилна киселина, разтягащи се в телесната течност на циментовата суспензия, може да образува триизмерна и кръстосана конформация. Когато циментовите частици се движат една към друга, адсорбционният слой се припокрива и колкото по-голям е диапазонът на припокриване, толкова по-голям е отблъскващият ефект между циментовите частици, като по този начин се подобрява дисперсията на циментовите частици. Свързани проучвания показват, че колкото по-дебел е молекулярният адсорбционен слой от суперпластификатор на поликарбоксилна киселина, образуван върху повърхността на циментовите частици, толкова по-полезно е да се подобри дисперсията на циментовите частици. Следователно пространственото препятствие играе важна роля в дисперсионния механизъм на суперпластификаторите на поликарбоксилната киселина.

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->-- ОХ. Комплексообразуването на калциевите йони е показано на фигура 2 като схематична диаграма на механизма на комплексообразуване на калциевите йони. Както е показано на фигурата, калциевите йони в циментовата суспензия могат да взаимодействат с радикалите на карбоксилната киселина в молекулите на суперпластификатора на поликарбоксилната киселина, за да образуват калциеви координационни комплекси, да намалят концентрацията на калциеви йони в течната фаза, да намалят образуването на CHS гел частици, като по този начин забавят скоростта на хидратация на цимента, инхибиране на хидратацията на цимента и подобряване на дисперсионните характеристики на цимента частици. Колкото по-голямо е съдържанието на йони на карбоксилна киселина в суперпластификатора на поликарбоксилна киселина, т.е. колкото по-голяма е плътността на анионния заряд, толкова по-добре може да се подобри дисперсионното свойство на циментовите частици.

Фиг. 2 показва електростатичното действие на суперпластификатора на поликарбоксилна киселина. Молекулярната структура на смазващия суперпластификатор на поликарбоксилна киселина съдържа карбоксилни, сулфонови киселинни и етерни групи и неговата хидрофилна способност е много силна. Когато към циментовата суспензия се добави суперпластификатор на поликарбоксилна киселина, отрицателно заредената група на карбоксилната киселина и групата на сулфоновата киселина се адсорбират насочено върху повърхността на циментовите частици. Полярните групи в молекулите на суперпластификатора на поликарбоксилната киселина са свързани с водните молекули, за да образуват водородни връзки и силата на водородната връзка е по-силна от силата на ван дер Ваалс, образувана между молекулите на суперпластификатора на поликарбоксилната киселина и циментовите частици, така че стабилна, триизмерна и се образува определена якост на водния филм на разтворителя (както е показано на фигура 3). Възможността за директен контакт между циментовите частици се намалява от този слой солватиращ филм, т.е. хидратиращият филм играе смазващ ефект между циментовите частици и унищожава кондензацията на циментовите частици, което доказано подобрява производителността на потока на циментовата суспензия.

Фиг. 3 показва ефекта на смазване на суперпластификатора на поликарбоксилна киселина. Понастоящем следните три метода често се използват за получаване на високоефективен воден редуктор на поликарбоксилна киселина. (1) Метод на директна кополимеризация на полимеризиращ се мономер. Методът първо реагира на мономер на ненаситена карбоксилна киселина с (метокси) полиетилен гликол, за да се получи полимеризиращ се ненаситен голям мономер, и след това го съполимеризира с ненаситен мономер с малка молекула, за да се получи високоефективен редуктор на водата на поликарбоксилна киселина. (2) Метод за функционализиране след полимеризация Този метод е за модифициране на съществуващия полимер. Първо, поликарбоксилната киселина се получава чрез хомополимеризация или съполимеризация на мономер на ненаситена карбоксилна киселина в разтвор; Второ, под действието на катализатора, приготвената поликарбоксилна киселина и (монометил) полиетер бяха присадени към главната верига на поликарбоксилна киселина чрез реакция на кондензация. (3) Метод на полимеризация и присаждане на място Този метод е да се извърши едновременно реакцията на полимеризация на основната верига и реакцията на разклонение на страничната връзка, основната цел е да се подобрят недостатъците на метода за функционализация след полимеризация. Суперпластификаторът на поликарбоксилна киселина се получава с бензоил пероксид (BPO) и азодиизобутиронитрил (AIBN) като инициатори и полиетер като реакционна среда.