Struktur Molekul Superplasticizer Polikarboksilik

Struktur molekul superplasticizer polikarboksilik mempunyai ciri-ciri berikut: kumpulan kutub yang kuat seperti kumpulan karboksil, sulfonik, dan polietilena oksida dimasukkan ke dalam rantai utama atau sisi, memberikan molekul struktur seperti sikat. Biasanya, ia mempamerkan struktur yang ditunjukkan dalam Rajah 1, di mana formula kimia wakil sebenar adalah gabungan bahagian tertentu, dengan M1 dan M2 masing-masing mewakili H dan ion logam alkali; M3 mewakili H, ion ammonium logam alkali, atau amina organik. Dalam sistem pes simen, makromolekul berstruktur rantai panjang ini berinteraksi antara satu sama lain melalui rantai sisi hidrofilik dan membungkus zarah simen, manakala kumpulan hidrofobik menghadapi larutan akueus. Akibatnya, molekul superplasticizer terurai menjadi anion besar dalam air yang menjerap ke permukaan zarah simen, mengurangkan tenaga permukaannya. Ini mewujudkan medan elektrik yang kuat pada permukaan zarah simen, meningkatkan nilai mutlak potensi zeta, dengan itu menghasilkan tolakan elektrostatik yang kuat antara zarah, yang menghalang atau mengganggu pembentukan struktur kohesif gel simen, yang membawa kepada peningkatan relatif dalam jumlah air bebas dan menghasilkan kesan penyebaran. Di samping itu, lapisan penjerap polimer tinggi mewujudkan halangan spatial kepada pengagregatan zarah.

Daripada rajah tersebut, dapat diperhatikan bahawa struktur kimia superplasticizer polikarboksilik adalah daripada jenis rantai sisi hidrofilik tulang belakang-hidrofobik. Ia dicirikan dengan mempunyai rantai sisi anionik karboksilat pada terminal rantai utama dan rantai sampingan bukan ionik di tengah. Dalam makromolekul yang sama, terdapat kedua-dua rantai sampingan anionik dan bukan ionik, menjadikannya bahan tambahan jenis ionik campuran biasa dengan pelbagai sifat fizikal dan kimia. Hidrofobisiti pelbagai kumpulan hidrofobik boleh disenaraikan seperti berikut: alkana alifatik Lebih besar daripada atau sama dengan sikloalkana > hidrokarbon aromatik alifatik > hidrokarbon aromatik > hidrokarbon dengan kumpulan hidrofilik lemah. Apabila kumpulan hidrofobik adalah alkana alifatik, peningkatan dalam bilangan atom karbon dalam rantai utama hidrofobik meningkatkan keupayaan untuk mengurangkan ketegangan permukaan air. Bagi kumpulan hidrofilik, prestasi superplasticizer dipengaruhi terutamanya oleh isipadu, kedudukan relatif dan kuantitinya: saiz kumpulan hidrofilik mempengaruhi kawasan yang diduduki oleh molekul superplasticizer dalam lapisan penjerap, dengan itu memberi kesan kepada keupayaan untuk mengurangkan ketegangan permukaan. . Apabila kumpulan hidrofilik terletak di hujung rantai karbon, mereka lebih cekap dalam mengurangkan ketegangan permukaan, manakala bilangan kumpulan hidrofilik yang lebih besar membawa kepada prestasi penyebaran yang lebih baik. Selain itu, panjang dan kuantiti rantai sisi dengan ketara mempengaruhi prestasi pengurangan air superplasticizer. Apabila terdapat banyak rantai sisi yang panjang, ia memanjang di angkasa, mewujudkan halangan sterik yang berkesan menghalang sentuhan antara zarah simen. Sebaliknya, apabila terdapat banyak rantai sisi pendek, kadar penjerapannya lebih tinggi.

Ini boleh difahami seperti berikut: berdasarkan struktur seperti sikat siri asid karboksilik, rantai sampingan tambahan yang mengandungi kumpulan asid sulfonik dimasukkan, yang diperoleh melalui kopolimerisasi ternari hidrokarbon tak tepu yang mengandungi kumpulan asid karboksil dan sulfonik dan tak tepu. hidrokarbon yang mengandungi ikatan eter, ester, atau amida. Asid sulfonik dan karboksilik terletak pada satu rantai sisi, manakala ikatan eter, ester, atau amida berada pada rantai sisi yang lain, semuanya menyumbang kepada unit struktur. Rantai utama ialah rantai karbon-karbon, dan rantai sisi yang mengandungi kumpulan asid sulfonik juga boleh menjadi rantai karbon-karbon atau cincin benzena. Kumpulan sulfonat rantai sampingan dan kumpulan karboksilat wujud sebagai segmen anionik, dengan anion terletak di hujung rantai sampingan. Kumpulan karboksil yang wujud sebagai asid merupakan kumpulan penting untuk ikatan hidrogen. Kumpulan berfungsi bukan dominan yang mampu membentuk ikatan hidrogen wujud dalam bentuk ikatan eter, ester, atau amida dan membentuk segmen bukan ionik. Kewujudan bersama kumpulan anionik dan bukan ionik dalam molekul yang sama menghasilkan bahan tambahan jenis ion campuran yang sangat boleh disesuaikan. Di antara kumpulan berfungsi ini, COOH dan SO₃H mempamerkan sifat unik dalam superplasticizer polikarboksilik dan memainkan peranan dominan semasa aplikasi: peranan utama SO₃H adalah untuk menyediakan penyebaran yang tinggi dan mencapai kadar pengurangan air yang tinggi, yang seterusnya membawa kepada keterlambatan dan penyelenggaraan kemerosotan; peranan utama COOH adalah untuk menyebarkan zarah simen dengan berkesan dan melambatkan tindak balas penghidratan simen. Selain itu, kumpulan berfungsi seperti kumpulan amida dan karboksil boleh menjalani hidrolisis dalam persekitaran beralkali, melepaskan produk hidrolisis berat molekul yang lebih rendah yang mempunyai kesan pengurangan air, sekali gus mencapai kesan penyebaran yang diingini. Ciri-ciri struktur molekul ini memberikan superplasticizer polikarboksilik dengan tindakan penyebaran-penjerapan, serta sifat pembasahan dan pelincir.