Svojstva, primjena i tehnologija proizvodnje superplastifikatora polikarboksilne kiseline

Superplastifikator polikarboksilne kiseline je vrsta polimera koji se sastoji od nezasićenog monomera koji sadrži karboksilnu grupu i nezasićenog monomera koji sadrži drugu funkcionalnu grupu. Može učiniti da beton ima odlične performanse u smanjenju vode, zaštiti od kolapsa i zaštiti okoliša. Polikarboksilna kiselina visokih performansi sredstva za redukciju vode, nizak sadržaj, visoka stopa redukcije vode, kontrolirana struktura molekularne kemijske knjige, dobra disperzija, zelena zaštita okoliša, jaka prilagodljivost i druge prednosti, od strane velikog broja naučnika i stručnjaka, pažnje i istraživanja, široko korištenih u različitim područjima inženjerske gradnje, postajući tako budući trend razvoja dodataka betonu. Istraživanje superplastifikatora polikarboksilne kiseline je neizbježan zahtjev u oblasti betona.

U cementnoj suspenziji, općenito se vjeruje da je mehanizam disperzije superplastifikatora polikarboksilne kiseline glavna uloga sterične smetnje, elektrostatičko odbijanje je sekundarna uloga, osim toga, kompleks kalcijevih jona i podmazivanje hidratacijskog filma također igraju važnu ulogu. Kada molekule superplastifikatora polikarboksilne kiseline prvi put dođu u kontakt sa česticama cementa, negativno nabijeni glavni lanac molekula superplastifikatora polikarboksilne kiseline može se adsorbirati na površini pozitivno nabijenih čestica cementa, odnosno dolazi do fenomena "sidrenja", dok dugo bočni lanac molekula superplastifikatora polikarboksilne kiseline proteže se u fazi tjelesne tekućine cementne suspenzije, formirajući adsorpcijski sloj fiksne debljine. Istovremeno, dugi bočni lanac molekula superplastifikatora polikarboksilne kiseline koji se proteže u tjelesnoj tekućini cementne suspenzije može formirati trodimenzionalnu i ukrštenu konformaciju. Kada se čestice cementa kreću jedna prema drugoj, adsorpcijski sloj se preklapa, a što je veći raspon preklapanja, veći je efekat odbijanja između čestica cementa, čime se poboljšava disperzija čestica cementa. Povezane studije pokazuju da što je deblji sloj molekularne adsorpcije superplastifikatora polikarboksilne kiseline formiran na površini čestica cementa, to je korisnije za poboljšanje disperzije cementnih čestica. Stoga sterična prepreka igra važnu ulogu u mehanizmu disperzije superplastifikatora polikarboksilne kiseline.

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. Kompleksiranje jona kalcijuma prikazano je na slici 2 kao šematski dijagram mehanizma kompleksiranja jona kalcijuma. Kao što je prikazano na slici, ioni kalcija u cementnoj suspenziji mogu stupiti u interakciju s radikalima karboksilne kiseline u molekulama superplastifikatora polikarboksilne kiseline kako bi formirali koordinacijske komplekse kalcija, smanjili koncentraciju iona kalcija u tekućoj fazi, smanjili stvaranje čestica CHS gela, usporavajući tako. brzina hidratacije cementa, inhibiranje hidratacije cementa i poboljšanje performansi disperzije cementa čestice. Što je veći sadržaj iona karboksilne kiseline u superplastifikatoru polikarboksilne kiseline, odnosno što je veća gustoća naboja aniona, to se može značajno poboljšati svojstva disperzije cementnih čestica.

Fig. 2 prikazuje elektrostatičko djelovanje superplastifikatora polikarboksilne kiseline. Molekularna struktura mazivog superplastifikatora polikarboksilne kiseline sadrži karboksilne, sulfonske i etarske grupe, a njegova hidrofilna sposobnost je vrlo jaka. Kada se superplastifikator polikarboksilne kiseline dodaje u cementnu smjesu, negativno nabijena grupa karboksilne kiseline i grupa sulfonske kiseline se adsorbiraju usmjereno na površini cementnih čestica. Polarne grupe u molekulama superplastifikatora polikarboksilne kiseline povezane su s molekulama vode kako bi formirale vodikove veze, a sila vodikove veze je jača od van der Waalsove sile koja se formira između molekula superplastifikatora polikarboksilne kiseline i čestica cementa, tako da je stabilna, trodimenzionalna , i formira se određena čvrstoća filma otapala vode (kao što je prikazano na slici 3). Mogućnost direktnog kontakta između čestica cementa smanjena je ovim slojem solvatnog filma, odnosno hidratacijski film ima učinak podmazivanja između čestica cementa i uništava kondenzaciju čestica cementa, što pokazuje da poboljšava performanse protoka cementne suspenzije.

Fig. 3 prikazuje učinak podmazivanja superplastifikatora polikarboksilne kiseline. Trenutno se sljedeće tri metode često koriste za pripremu reduktora vode visokih performansi od polikarboksilne kiseline. (1) Metoda direktne kopolimerizacije polimerizujućeg monomera Metoda prvo reagira nezasićeni monomer karboksilne kiseline sa (metoksi) polietilen glikolom kako bi se dobio nezasićeni veliki monomer koji se može polimerizirati, a zatim ga kopolimerizira sa nezasićenim malim molekularnim monomerom kako bi se pripremio reduktor vode visoke učinkovitosti polikarboksilne kiseline. (2) Metoda funkcionalizacije nakon polimerizacije Ova metoda je da se modificira postojeći polimer. Prvo, polikarboksilna kiselina se priprema Chemicalbook homopolimerizacijom ili kopolimerizacijom nezasićenog monomera karboksilne kiseline u rastvoru; Drugo, pod dejstvom katalizatora, pripremljena polikarboksilna kiselina i (monometil) polieter su kalemljeni na glavni lanac polikarboksilne kiseline reakcijom kondenzacije. (3) Metoda polimerizacije i cijepljenja na licu mjesta Ova metoda je da se istovremeno provede reakcija polimerizacije glavnog lanca i reakcija grananja bočne veze, glavna svrha je poboljšati nedostatke metode post-polimerizacijske funkcionalizacije. Superplastifikator polikarboksilne kiseline pripremljen je sa benzoil peroksidom (BPO) i azodiizobutironitrilom (AIBN) kao inicijatorima i polieterom kao reakcionim medijem.