Sifat, aplikasi dan teknologi pengeluaran superplasticizer asid polikarboksilik

Superplasticizer asid polikarboksilik adalah sejenis polimer yang terdiri daripada monomer tak tepu yang mengandungi kumpulan karboksil dan monomer tak tepu yang mengandungi kumpulan berfungsi lain. Ia boleh menjadikan konkrit mempunyai prestasi cemerlang dalam pengurangan air, perlindungan keruntuhan dan perlindungan alam sekitar. Asid polikarboksilik ejen pengurangan air berprestasi tinggi kandungan rendah, kadar pengurangan air yang tinggi, struktur Buku Kimia molekul terkawal, serakan yang baik, perlindungan alam sekitar hijau, kebolehsuaian yang kuat dan kelebihan lain, dengan perhatian dan penyelidikan yang banyak dari sarjana dan pakar, digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang. pembinaan kejuruteraan, sekali gus menjadi trend pembangunan masa depan bagi campuran konkrit. Penyelidikan superplasticizer asid polikarboksilik adalah keperluan yang tidak dapat dielakkan dalam bidang konkrit.

Dalam buburan simen, mekanisme penyebaran superplasticizer asid polikarboksilik secara amnya dipercayai sebagai peranan utama halangan sterik, penolakan elektrostatik adalah peranan sekunder, di samping itu, kompleks ion kalsium dan pelinciran filem penghidratan juga memainkan peranan penting. Apabila molekul superplasticizer asid polikarboksilik mula-mula bersentuhan dengan zarah simen, rantai utama bercas negatif molekul superplasticizer asid polikarboksilik boleh diserap pada permukaan zarah simen bercas positif, iaitu, fenomena "labuh" berlaku, manakala panjang rantai sampingan molekul superplasticizer asid polikarboksilik meregang dalam fasa bendalir badan buburan simen, membentuk lapisan penjerapan dengan ketebalan tetap. Pada masa yang sama, rantai sisi panjang molekul superplasticizer asid polikarboksilik yang meregangkan dalam cecair badan buburan simen boleh membentuk konformasi tiga dimensi dan bersilang. Apabila zarah simen bergerak ke arah satu sama lain, lapisan penjerapan bertindih, dan semakin besar julat pertindihan, semakin besar kesan tolakan antara zarah simen, sekali gus meningkatkan penyebaran zarah simen. Kajian berkaitan menunjukkan bahawa lebih tebal lapisan penjerapan molekul superplasticizer asid polikarboksilik terbentuk pada permukaan zarah simen, lebih berfaedah untuk meningkatkan penyebaran zarah simen. Oleh itu, halangan sterik memainkan peranan penting dalam mekanisme penyebaran superplasticizer asid polikarboksilik.

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. Pengkompleksan ion kalsium ditunjukkan dalam Rajah 2 sebagai gambarajah skematik mekanisme pengkompleksan ion kalsium. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah, ion kalsium dalam buburan simen boleh berinteraksi dengan radikal asid karboksilik dalam molekul superplasticizer asid polikarboksilik untuk membentuk kompleks koordinasi kalsium, mengurangkan kepekatan ion kalsium dalam fasa cecair, mengurangkan pembentukan zarah gel CHS, dengan itu melambatkan kadar penghidratan simen, menghalang penghidratan simen, dan meningkatkan prestasi penyebaran zarah simen. Lebih besar kandungan ion asid karboksilik dalam superplasticizer asid polikarboksilik, iaitu, lebih besar ketumpatan cas anion, lebih baik sifat serakan zarah simen boleh dipertingkatkan dengan ketara.

GAMBAR. 2 menunjukkan tindakan elektrostatik superplasticizer asid polikarboksilik. Struktur molekul pelincir asid polikarboksilik superplasticizer mengandungi karboksil, asid sulfonik dan kumpulan eter, dan keupayaan hidrofiliknya sangat kuat. Apabila superplasticizer asid polikarboksilik ditambah kepada buburan simen, kumpulan asid karboksilik bercas negatif dan kumpulan asid sulfonik diserap secara berarah pada permukaan zarah simen. Kumpulan polar dalam molekul superplasticizer asid polikarboksilik dikaitkan dengan molekul air untuk membentuk ikatan hidrogen, dan daya ikatan hidrogen adalah lebih kuat daripada daya van der Waals yang terbentuk antara molekul superplasticizer asid polikarboksilik dan zarah simen, jadi stabil, tiga dimensi. , dan kekuatan tertentu filem air pelarut terbentuk (seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3). Kemungkinan sentuhan langsung antara zarah simen dikurangkan oleh lapisan filem solvasi ini, iaitu, filem penghidratan memainkan kesan pelincir antara zarah simen dan memusnahkan pemeluwapan zarah simen, yang ditunjukkan untuk meningkatkan prestasi aliran buburan simen.

GAMBAR. 3 menunjukkan kesan pelinciran superplasticizer asid polikarboksilik. Pada masa ini, tiga kaedah berikut sering digunakan untuk menyediakan pengurang air berprestasi tinggi asid polikarboksilik. (1) Kaedah kopolimerisasi langsung monomer boleh polimer Kaedah mula-mula bertindak balas monomer asid karboksilik tak tepu dengan (metoksi) polietilena glikol untuk menyediakan monomer besar tak tepu boleh polimer, dan kemudian mengkopolimerkannya dengan monomer molekul kecil tak tepu untuk menyediakan pengurang air berprestasi tinggi asid polikarboksilik. (2) Kaedah kefungsian pasca pempolimeran Kaedah ini adalah untuk mengubahsuai polimer sedia ada. Pertama, asid polikarboksilik disediakan melalui homopolimerisasi Buku Kimia atau kopolimerisasi monomer asid karboksilik tak tepu dalam larutan; Kedua, di bawah tindakan mangkin, asid polikarboksilik dan (monometil) polieter yang disediakan telah dicantumkan kepada rantai utama asid polikarboksilik melalui tindak balas pemeluwapan. (3) Pempolimeran in-situ dan kaedah cantuman Kaedah ini adalah untuk menjalankan tindak balas pempolimeran rantai utama dan tindak balas cawangan pautan sisi pada masa yang sama, tujuan utama adalah untuk memperbaiki kelemahan kaedah kefungsian pasca pempolimeran. Superplasticizer asid polikarboksilik telah disediakan dengan benzoil peroksida (BPO) dan azodiisobutyronitrile (AIBN) sebagai pemula dan polieter sebagai medium tindak balas.