新型氨基磺酸鹽高效減水劑的合成、復(fù)配及應(yīng)用論文

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1、新型氨基磺酸鹽高效減水劑的合成、復(fù)配及應(yīng)用畢業(yè)論文1　緒論1.1論文研究背景混凝土減水劑，是能夠減少混凝土用水量的外加劑。它可以定義為能保持混凝土坍落度不變，而顯著減少其拌和水量的外加劑?；炷翜p水劑多屬表面活性劑，借助極性吸附及排斥作川，降低水泥顆粒之間的吸引力而使之分散，從而取得減水的效果，故稱之為分散劑（Dispersionagent)或超級塑化劑(Superplasticizer)。采用減水劑的目的在于提高混凝土的強(qiáng)度，改善其工作性，泌水性，抗凍性，抗?jié)B性和耐蝕性等[1]?；炷翜p水劑的發(fā)展有著悠久

2、的歷史。20世紀(jì)30年代，美國、英國、日本等國家已相繼在公路、隧道、地下等工程中開始使用引氣劑。1935年美國E1W1斯克里普徹(Scripture)首先研制成木質(zhì)素磺酸鹽為主要成分的塑化劑，揭開了減水劑發(fā)展的序幕。早期使用的減水劑有木質(zhì)素硝酸鹽、松香酸鈉和硬脂酸皂等[2]。20世紀(jì)60年代，β-萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽(SNF)和磺化三聚氰胺甲醛縮合物(SMF)這兩種高效減水劑研制成功，并且在混凝土工程中得到了廣泛應(yīng)用，使混凝土技術(shù)的發(fā)展上升到更高階段[3]。從60年代到80年代初，是高效減水劑的發(fā)展階段，該

3、階段減水劑的特點是減水率較高，但混凝土坍落度損失較快，無法滿足泵送等施工要求，不能用于制備高性能和超高性能混凝土。通常是在減水劑中復(fù)合緩凝組分等方法解決,但復(fù)合緩凝組分會帶來新的問題，如影響混凝土早期強(qiáng)度的發(fā)展等[4]?；炷粮男缘牡谌瓮黄疲褪且愿咝p水劑的研究和應(yīng)用為標(biāo)志的。通過高效減水劑的使用，使混凝土技術(shù)進(jìn)入由塑性到干硬性再到流動性的第三代。木質(zhì)素類減水劑屬于普通型減水劑，雖然它有制作方便、價格低廉等優(yōu)點，但其減水率太低(8~10%左右)，對混凝土的增強(qiáng)不夠，且提高混凝土的耐久性能較差。它的使用條

4、件也受到較多的限制，要求氣溫在5攝氏度以上，混凝土在無水石膏、工業(yè)氟石膏作調(diào)凝劑會出現(xiàn)異常凝結(jié)現(xiàn)象，在減水劑超過摻和量時，混凝土的強(qiáng)度不僅不增加反而要降低，混凝土甚至長時間不結(jié)硬等的缺點。高效減水劑具有許多普通減水劑不具備的優(yōu)點，且在提高混凝土的流動性、減水、增強(qiáng)和耐久性方面效果頗佳，隨著我國石油化工和煤化工工業(yè)的發(fā)展，這類減水劑的造價將越來越低，因此，在混凝土工程制品中將越來越得到廣泛應(yīng)用[5]。國外對萘系、三聚氰胺系等高效減水劑的研究日趨完善。日本自從服部健一博士發(fā)明β-萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽后,基于此發(fā)

5、明采用了各種方法來改進(jìn)萘系減水劑的性能，以減少坍落度損失。如1969年研究萘系和檸檬酸、葡萄糖酸鈉、磷酸鈉等緩凝劑混用；1971年通過改變添加方法,如二次添加法來改性；1979年通過改變萘系本身的形狀，如將減水劑由粉末狀轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛄顏韺料颠M(jìn)行改性；1983年通過產(chǎn)品成分本身改進(jìn)來提高萘系的保坍性能，如引入羧基到其分子結(jié)構(gòu)上。日本減水劑研究機(jī)構(gòu)早在7024年代就發(fā)現(xiàn)一個事實：萘系減水劑受到分子結(jié)構(gòu)的制約，保坍性能無法從根本上改變，故必須開發(fā)新型的多功能活性基團(tuán)的減水劑。但是，近來在日本已有人提出對萘系減水劑

6、進(jìn)行化學(xué)接枝改性的設(shè)想，從對聚合物分子結(jié)構(gòu)的改造出發(fā)，使其達(dá)到更高的減水率，而又適當(dāng)引氣，并能有效地控制坍落度損失。但對這種接枝鏈或基團(tuán)的選擇、分布以及接枝工藝的研究成果還未見詳細(xì)報導(dǎo)。三聚氰胺系高效減水劑自在德國問世以后，盡管也在日本、美國相繼投產(chǎn)，但產(chǎn)量遠(yuǎn)不及萘系減水劑，即使在德國本土，三聚氰胺系高效減水劑的用量也與萘系有較大差距，原因之一是這類產(chǎn)品的成本價格較高，而且通常只能以較低濃度的液體形式供應(yīng)，限制了其使用范圍。近年來德國BASF公司、BAYER公司等仍有人對這類減水劑的合成改性進(jìn)行研究，以求提

7、高濃度，降低成本，改善性能等，也有報導(dǎo)從聚合物的主鏈結(jié)構(gòu)及亞氨基的活潑氫取代來進(jìn)行化學(xué)改性,其實對這種樹脂類減水劑的基本合成工藝也有進(jìn)一步研究的必要，以保證所合成的樹脂有適當(dāng)?shù)姆肿恿坎⒛茉谳^長的時間內(nèi)保持液體粘度的穩(wěn)定[6-8]。1985年反應(yīng)性高分子研究成果在日本公開發(fā)表后,不久以萘系為減水組分、反應(yīng)性高分子為緩凝保坍組分的高性能減水劑被開發(fā)研制出來并在市場上得到應(yīng)用[9]。20世紀(jì)80年代末,日本研究開發(fā)了具有單環(huán)芳烴型結(jié)構(gòu)特征的被稱為氨基磺酸系減水劑,這是一種非引氣型水溶性樹脂,減水率可高達(dá)30%,9

8、0min～120min基本上無坍落度損失,但是產(chǎn)品穩(wěn)定性較差,摻量過大時容易泌水,因而影響了該減水劑的工業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用。日本在1995年利用烯烴和不飽和羧酸共聚,研制成功了聚羧酸系高性能減水劑。聚羧酸系減水劑由于減水率高達(dá)30%以上、摻量少、保坍性能好、引氣量和續(xù)凝等較為適中,適宜配制高流動性、自密實混凝土,從而受到工程界的青睞[10-11]。我國研究減水劑的工作始于20世紀(jì)50年代,葦漿尾液濃縮物、木質(zhì)素磺酸鈣(