Proprietăți, aplicații și tehnologie de producție a superplastifianților cu acid policarboxilic

Superplastifiantul acidului policarboxilic este un fel de polimer care este compus din monomer nesaturat care conține grupare carboxil și monomer nesaturat care conține altă grupă funcțională. Poate face ca betonul să aibă performanțe excelente în reducerea apei, protecția împotriva prăbușirii și protecția mediului. Agent de reducere a apei de înaltă performanță acid policarboxilic, conținut scăzut, rată mare de reducere a apei, structură moleculară controlabilă Chemicalbook, dispersie bună, protecție ecologică a mediului, adaptabilitate puternică și alte avantaje, de către numărul mare de savanți și experți atenție și cercetare, utilizate pe scară largă în diverse domenii a construcțiilor inginerești, devenind astfel tendința viitoare de dezvoltare a aditivilor pentru beton. Cercetarea superplastifiantului cu acid policarboxilic este o cerință inevitabilă în domeniul betonului.

În suspensia de ciment, mecanismul de dispersie al superplastifiantului de acid policarboxilic este, în general, considerat a fi rolul principal al obstacolului steric, repulsia electrostatică este un rol secundar, în plus, complexul de ioni de calciu și lubrifierea filmului de hidratare joacă, de asemenea, un rol important. Când moleculele de superplastifiant de acid policarboxilic intră pentru prima dată în contact cu particulele de ciment, lanțul principal încărcat negativ al moleculelor de superplastifiant de acid policarboxilic poate fi adsorbit pe suprafața particulelor de ciment încărcate pozitiv, adică are loc fenomenul de „ancorare”, în timp ce lungul lanțul lateral al moleculelor de superplastifiant al acidului policarboxilic se întinde în faza fluidă corporală a cimentului suspensie, formând un strat de adsorbție cu o grosime fixă. În același timp, lanțul lateral lung al moleculelor de superplastifiant al acidului policarboxilic care se întinde în fluidul corporal al șlamului de ciment poate forma o conformație tridimensională și încrucișată. Când particulele de ciment se deplasează unele spre altele, stratul de adsorbție se suprapune și cu cât intervalul de suprapunere este mai mare, cu atât este mai mare efectul de repulsie între particulele de ciment, îmbunătățind astfel dispersia particulelor de ciment. Studiile înrudite arată că, cu cât stratul de adsorbție moleculară de superplastifiant de acid policarboxilic format pe suprafața particulelor de ciment este mai gros, cu atât este mai benefică pentru a îmbunătăți dispersia particulelor de ciment. Prin urmare, obstacolul steric joacă un rol important în mecanismul de dispersie al superplastifianților acidului policarboxilic.

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. Complexarea ionilor de calciu este prezentată în Figura 2 ca o diagramă schematică a mecanismului de complexare a ionilor de calciu. După cum se arată în figură, ionii de calciu din suspensia de ciment pot interacționa cu radicalii de acid carboxilic din moleculele de superplastifiant al acidului policarboxilic pentru a forma complexe de coordonare a calciului, reduc concentrația ionilor de calciu în faza lichidă, reduc formarea particulelor de gel CHS, încetinind astfel rata de hidratare a cimentului, inhibând hidratarea cimentului și îmbunătățind performanța de dispersie a particulelor de ciment. Cu cât este mai mare conținutul de ioni de acid carboxilic în superplastifiantul de acid policarboxilic, adică cu cât este mai mare densitatea de sarcină anioană, cu atât proprietatea de dispersie a particulelor de ciment poate fi mult îmbunătățită.

SMOCHIN. 2 prezintă acțiunea electrostatică a superplastifiantului cu acid policarboxilic. Structura moleculară a superplastifiantului cu acid policarboxilic lubrifiant conține grupări carboxil, acid sulfonic și eter, iar capacitatea sa hidrofilă este foarte puternică. Când se adaugă superplastifiant cu acid policarboxilic la suspensia de ciment, grupul de acid carboxilic încărcat negativ și grupul de acid sulfonic sunt adsorbite direcțional pe suprafața particulelor de ciment. Grupările polare din moleculele de superplastifiant al acidului policarboxilic sunt asociate cu moleculele de apă pentru a forma legături de hidrogen, iar forța legăturii de hidrogen este mai puternică decât forța van der Waals formată între moleculele de superplastifiant al acidului policarboxilic și particulele de ciment, deci o formă stabilă, tridimensională. , și se formează o anumită rezistență a peliculei de apă cu solvent (așa cum se arată în Figura 3). Posibilitatea contactului direct între particulele de ciment este redusă de acest strat de peliculă de solvatare, adică pelicula de hidratare joacă un efect de lubrifiere între particulele de ciment și distruge condensarea particulelor de ciment, ceea ce se dovedește a îmbunătăți performanța de curgere a șlamului de ciment.

SMOCHIN. 3 prezintă efectul de lubrifiere al superplastifiantului cu acid policarboxilic. În prezent, următoarele trei metode sunt adesea folosite pentru a prepara reductor de apă de înaltă performanță cu acid policarboxilic. (1) Metoda de copolimerizare directă a monomerului polimerizabil Metoda reacţionează mai întâi monomerul acid carboxilic nesaturat cu (metoxi) polietilenglicol pentru a prepara monomer mare nesaturat polimerizabil, apoi îl copolimerizează cu monomer molecular mic nesaturat pentru a prepara un reductor de apă de înaltă performanţă cu acid policarboxilic. (2) Metoda de funcționalizare post-polimerizare Această metodă este de a modifica polimerul existent. În primul rând, acidul policarboxilic este preparat prin homopolimerizarea sau copolimerizarea Chemicalbook a monomerului acid carboxilic nesaturat în soluție; În al doilea rând, sub acțiunea catalizatorului, acidul policarboxilic preparat și polieterul (monometil) au fost grefați pe lanțul principal de acid policarboxilic prin reacția de condensare. (3) Metoda de polimerizare și altoire in situ Această metodă este de a efectua reacția de polimerizare a lanțului principal și reacția de ramificare a legăturii laterale în același timp, scopul principal este de a îmbunătăți deficiențele metodei de funcționalizare post-polimerizare. Superplastifiantul acidului policarboxilic a fost preparat cu peroxid de benzoil (BPO) și azodiizobutironitril (AIBN) ca inițiatori și polieter ca mediu de reacție.