Polykarboksyylihapposuperpehmittimien ominaisuudet, sovellukset ja valmistustekniikka

Polykarboksyylihapon superpehmitin on eräänlainen polymeeri, joka koostuu tyydyttymättömästä monomeerista, joka sisältää karboksyyliryhmän, ja tyydyttymättömästä monomeerista, joka sisältää muita funktionaalisia ryhmiä. Se voi tehdä betonista erinomaisen suorituskyvyn veden vähentämisessä, romahtamisen suojassa ja ympäristönsuojelussa. Polykarboksyylihappo korkean suorituskyvyn vettä vähentävä aine alhainen pitoisuus, korkea veden vähennysnopeus, hallittava molekyylin Chemicalbook-rakenne, hyvä dispersio, vihreä ympäristönsuojelu, vahva sopeutumiskyky ja muut edut, suuren joukon tutkijoiden ja asiantuntijoiden huomion ja tutkimuksen ansiosta, käytetään laajasti eri aloilla konepajarakentamisen ja siten tulevan betonin lisäaineiden kehitystrendiksi. Polykarboksyylihapposuperpehmittimen tutkimus on väistämätön vaatimus betonialalla.

Sementtilietteessä polykarboksyylihapon superpehmittimen dispergointimekanismin uskotaan yleensä olevan steerisen esteen päärooli, sähköstaattinen hylkiminen on toissijainen rooli, lisäksi kalsiumionikompleksilla ja hydraatiokalvovoitelulla on myös tärkeä rooli. Kun polykarboksyylihapon superpehmitinmolekyylit joutuvat ensimmäisen kerran kosketuksiin sementtihiukkasten kanssa, polykarboksyylihapon superpehmitinmolekyylien negatiivisesti varautunut pääketju voi adsorboitua positiivisesti varautuneiden sementtihiukkasten pinnalle, eli "ankkurointi"-ilmiö tapahtuu samalla kun pitkä polykarboksyylihapon superpehmitinmolekyylien sivuketju venyy sementin kehon nestefaasissa lietteen muodostaen kiinteän paksuisen adsorptiokerroksen. Samaan aikaan sementtilietteen kehon nesteessä venyvä polykarboksyylihapon superpehmitinmolekyylien pitkä sivuketju voi muodostaa kolmiulotteisen ja ristikkäisen konformaation. Kun sementtihiukkaset liikkuvat toisiaan kohti, adsorptiokerros limittyy, ja mitä suurempi limitysalue, sitä suurempi on sementtihiukkasten välinen hylkimisvaikutus, mikä parantaa sementtihiukkasten dispersiota. Aiheeseen liittyvät tutkimukset osoittavat, että mitä paksumpi on sementtihiukkasten pinnalle muodostuva polykarboksyylihapon superpehmittimen molekyyliadsorptiokerros, sitä hyödyllisempää on parantaa sementtihiukkasten dispersiota. Siksi steerisellä esteellä on tärkeä rooli polykarboksyylihapon superpehmittimien dispersiomekanismissa.

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->-- Voi. Kalsiumionien kompleksoituminen on esitetty kuvassa 2 kaaviona kalsiumionien kompleksoitumismekanismista. Kuten kuvasta näkyy, sementtilietteen kalsiumionit voivat olla vuorovaikutuksessa polykarboksyylihapon superpehmitinmolekyyleissä olevien karboksyylihapporadikaalien kanssa muodostaen kalsiumin koordinaatiokomplekseja, vähentää kalsiumionien pitoisuutta nestefaasissa, vähentää CHS-geelihiukkasten muodostumista ja siten hidastaa sementin hydraationopeus, sementin hydratoitumisen estäminen ja sementtihiukkasten dispersiokyvyn parantaminen. Mitä suurempi karboksyylihappo-ionien pitoisuus polykarboksyylihapon superpehmittimessä, eli mitä suurempi anionin varaustiheys, sitä paremmin sementtihiukkasten dispersioominaisuutta voidaan parantaa huomattavasti.

KUVA. Kuva 2 esittää polykarboksyylihapposuperpehmittimen sähköstaattista vaikutusta. Voitelevan polykarboksyylihapposuperpehmittimen molekyylirakenne sisältää karboksyyli-, sulfonihappo- ja eetteriryhmiä, ja sen hydrofiilisyys on erittäin vahva. Kun polykarboksyylihapposuperpehmitintä lisätään sementtilietteeseen, negatiivisesti varautunut karboksyylihapporyhmä ja sulfonihapporyhmä adsorboituvat suunnassa sementtihiukkasten pinnalle. Polykarboksyylihapon superpehmitinmolekyylien polaariset ryhmät liittyvät vesimolekyyleihin muodostaen vetysidoksia, ja vetysidosvoima on vahvempi kuin polykarboksyylihapon superpehmitinmolekyylien ja sementtihiukkasten väliin muodostuva van der Waalsin voima, joten stabiili, kolmiulotteinen , ja muodostuu tietty lujuus liuotinvesikalvolle (kuten kuvassa 3 esitetään). Tämä solvaatiokalvokerros vähentää suoran kosketuksen mahdollisuutta sementtihiukkasten välillä, toisin sanoen hydraatiokalvolla on voiteluvaikutus sementtihiukkasten välillä ja tuhoaa sementtihiukkasten tiivistymisen, minkä on osoitettu parantavan sementtilietteen virtauskykyä.

KUVA. Kuva 3 esittää polykarboksyylihapon superpehmittimen voiteluvaikutusta. Tällä hetkellä seuraavia kolmea menetelmää käytetään usein polykarboksyylihapon korkean suorituskyvyn veden pelkistimen valmistukseen. (1) Polymeroituvan monomeerin suora kopolymerointimenetelmä Menetelmässä ensin saatetaan tyydyttymätön karboksyylihappomonomeeri reagoimaan (metoksi)polyetyleeniglykolin kanssa polymeroituvan tyydyttymättömän suuren monomeerin valmistamiseksi ja sitten kopolymeroidaan se tyydyttymättömän pienimolekyylisen monomeerin kanssa polykarboksyylihapon korkean suorituskyvyn vedenvähentäjän valmistamiseksi. (2) Jälkipolymeroinnin funktionalisointimenetelmä Tällä menetelmällä muutetaan olemassa olevaa polymeeriä. Ensinnäkin polykarboksyylihappo valmistetaan Chemicalbook-homopolymeroinnilla tai tyydyttymättömän karboksyylihappomonomeerin kopolymeroinnilla liuoksessa; Toiseksi, katalyytin vaikutuksesta valmistettu polykarboksyylihappo ja (monometyyli)polyeetteri oksastettiin polykarboksyylihapon pääketjuun kondensaatioreaktion kautta. (3) In situ -polymerointi ja oksastusmenetelmä Tämän menetelmän tarkoituksena on suorittaa pääketjupolymerointireaktio ja sivulinkkihaarareaktio samanaikaisesti, päätarkoituksena on parantaa jälkipolymeroinnin funktionalisointimenetelmän puutteita. Polykarboksyylihapposuperpehmitin valmistettiin käyttämällä bentsoyyliperoksidia (BPO) ja atsodi-isobutyronitriiliä (AIBN) initiaattoreina ja polyeetteriä reaktioväliaineena.