Juruteknik Borida Menganalisis Mekanisme Tindakan Dan Prinsip Penyediaan Superplasticizer Asid Polikarboksilik

Kita tahu bahawa penggunaan superplasticizer polikarboksilat dalam kejuruteraan konkrit semakin meluas. Berbanding dengan superplasticizer tradisional seperti naftalena sulfonat dan kondensat formaldehid melamin tersulfonasi, superplasticizer polikarboksilat boleh memberikan kebolehserakan yang tinggi, kecairan dan kestabilan kepada sistem terserak konkrit pada dos yang rendah, mengelakkan kehilangan kemerosotan. Selain itu, kenaikan harga naftalena perindustrian, kitaran pengeluaran yang panjang bagi superplasticizer berasaskan naftalena, dan pencemaran alam sekitar yang teruk menjadikan penggunaan superplasticizer berasaskan polikarboksilat adalah penting. Tetapi adakah anda tahu mekanisme tindakan dan prinsip penyediaan superplasticizer polikarboksilat?

Terdapat sedikit ulasan komprehensif mengenai kemajuan penyelidikan superplasticizer polikarboksilat, terutamanya mengenai prinsip penyediaan, mekanisme tindakan dan aspek yang berkaitan. Oleh itu, Borida menjemput pakar untuk memberikan ulasan tentang kemajuan penyelidikan berkaitan prinsip penyediaan, mekanisme tindakan dan prospek masa depan bagi superplasticizer polikarboksilat.

1. Prinsip Penyediaan Superplasticizer Polikarboksilat

Superplasticizer berprestasi tinggi berasaskan polikarboksilat ialah sebatian makromolekul dengan kumpulan sulfonik, kumpulan karboksil, kumpulan amino dan rantai sampingan polioksietilena. Ia disintesis dalam larutan akueus melalui kopolimerisasi radikal bebas, membentuk surfaktan berat molekul tinggi berbentuk sikat.

Bahan mentah utama: asid metakrilik, asid akrilik, etil akrilat, hidroksietil akrilat, natrium alilsulfonat, metil metakrilat, metoksipolietilena glikol metakrilat, polietilena glikol akrilat etoksilasi, alil eter, dsb. Semasa pempolimeran, pemula seperti persulfat, terlarut air dan benzol azobisisobutyronitrile digunakan. Ejen pemindahan rantai termasuk 3-asid mercaptopropionic, asid mercaptoacetic dan isopropanol.

Kaedah sintesis: Dalam bekas tindak balas yang dilengkapi dengan pengacau mekanikal, termometer, dan alat jatuh, larutan monomer, larutan pemula dan larutan agen pemindahan rantai ditambah titisan. Apabila memilih monomer pempolimeran, nisbah kereaktifan kopolimerisasi harus dipertimbangkan sepenuhnya. Suhu tindak balas bergantung pada jenis monomer yang digunakan dan secara amnya berada dalam julat 0-60 darjah . Larutan monomer ditambah setitik demi sedikit selama 1-2 jam, diikuti dengan 1-jam tindak balas tambahan pada suhu malar. Selepas menambah air untuk peneutralan, produk dilepaskan.

2. Mekanisme Tindakan Superplasticizers Polikarboksilat

Superplasticizer berprestasi tinggi berasaskan polikarboksilat ialah jenis superplasticizer baharu dengan banyak kelebihan luar biasa, walaupun mekanisme tindakan tepatnya masih belum difahami sepenuhnya. Berikut adalah beberapa perspektif:

Kesan melambatkan: Kumpulan karboksil bertindak sebagai komponen melambatkan, membentuk kompleks dengan ion Ca²⁺ (R-COO⁻–Ca²⁺), mengurangkan kepekatan ion Ca²⁺ dalam larutan, melambatkan penghabluran Ca(OH)₂, mengurangkan pembentukan gel CHS, dan dengan itu melambatkan penghidratan simen.

Perkaitan kumpulan kutub: Kumpulan karboksil (-COOH), hidroksil (-OH), amino (-NH₂), dan polioksialkilena (-OR)n mempunyai pertalian kuat dengan air. Melalui kesan aktif permukaan seperti penjerapan, serakan, pembasahan, dan pelinciran, ia memberikan keterserakan dan kecairan kepada zarah simen. Dengan mengurangkan rintangan geseran antara zarah simen dan mengurangkan tenaga bebas pada antara muka air simen, ia meningkatkan kebolehkerjaan konkrit segar. Pada masa yang sama, sebatian polikarboksilat menjerap ke permukaan zarah simen, memberikan caj negatif melalui ion karboksilat. Ini mendorong tolakan elektrostatik di antara zarah, menghalang kecenderungan pes simen untuk terkumpul (teori DLVO) dan meningkatkan kawasan sentuhan antara simen dan air, menggalakkan penghidratan sepenuhnya simen. Semasa penyebaran zarah simen, air yang terperangkap dalam aglomerat dilepaskan, meningkatkan kebolehkerjaan dan mengurangkan jumlah air bancuhan yang diperlukan.

Kesan halangan sterik: Molekul polikarboksilat menjerap pada permukaan zarah simen dalam konfigurasi berbentuk sikat, membentuk lapisan penjerapan pada permukaan bahan gel. Apabila lapisan penjerapan polimer pada zarah simen menghampiri satu sama lain, halangan sterik antara rantai polimer menghalang zarah daripada menggumpal. Ini adalah salah satu sebab utama mengapa superplasticizer polikarboksilat mempunyai kebolehserakan yang unggul berbanding sistem lain.

Potensi Zeta dan pengekalan penyebaran: Mekanisme pengekalan serakan superplasticizer berprestasi tinggi berasaskan polikarboksilat boleh difahami dengan memerhatikan hubungan antara masa pencampuran dan potensi zeta dalam pes simen. Secara amnya, konkrit dengan superplasticizer berprestasi tinggi berasaskan naftalena atau melamin menunjukkan kehilangan kemerosotan yang ketara selepas 60 minit, manakala konkrit yang mengandungi superplasticizer polikarboksilat menunjukkan kehilangan kemerosotan yang kurang. Perbezaan ini timbul kerana model penjerapan antara superplasticizer dan zarah simen berbeza-beza. Interaksi antara lapisan penjerapan berat molekul tinggi dan zarah simen menghasilkan penolakan sterik dan elektrostatik, dengan sedikit perubahan dalam potensi zeta.

Penyelidikan tentang mekanisme penyebaran simen menunjukkan bahawa teori DLVO, yang menerangkan penyebaran melalui tolakan ionik, sering gagal untuk memadankan keputusan eksperimen. Kesan halangan sterik berjaya menerangkan tindakan penyebaran superplasticizer polikarboksilat pada simen. Polimer menjerap ke permukaan zarah simen, dengan rantai sisi memanjang ke dalam larutan. Rantai sisi ini mewujudkan halangan sterik, menghalang zarah daripada bersentuhan rapat, sekali gus memastikan penyebaran dan kestabilannya. Mekanisme ini diterima secara meluas hari ini. Polimer dengan rantai sisi panjang mempamerkan potensi zeta yang rendah dan tolakan sterik yang tinggi, menghasilkan keterserakan yang sangat baik. Walau bagaimanapun, panjang rantai sisi yang berlebihan boleh menyebabkan kekusutan antara rantai sisi permukaan zarah yang tersebar, yang membawa kepada penggumpalan zarah.