JM-PCA(Ⅱ)高減水型混凝土外加劑分子結構設計

JM-PCA(Ⅱ)型混凝土外加劑(超塑化劑)的特點是飽和摻量高,減水率大(最大可達40%以上)。

(1)設計理念

多數學者認為具有短接枝側鏈的梳形共聚物由於空間位阻效應較弱,其分散性能較低,但分散保持性很好;而具有較長接枝側鏈的共聚物由於空間位阻效應很強對早期流動性能有利,但流動性的保持能力很差。因此要提高其分散性能必須在主鏈中引入大量的長聚醚側鏈提供空間位阻,從而可以提供其良好的分散性能。

水泥體係是高鹽、高pH值體係,而羧酸類接枝共聚物中吸附基團一般為COOH基團,其分子構象受到鹽濃度尤其是Ca2+濃度的影響很大,如果構象在水泥體係中比較蟋縮,則吸附比較慢,同時提供的空間位阻也比較低,不利於混凝土分散。而目前在三次采油領域中的兩性聚電解質(含有陰、陽離子),由於其良好的耐溫、抗鹽性能而成為研究熱點。因此借鑒兩性聚電解質的研究思路和研究成果,可以把羧酸類接枝共聚物主鏈設計成兩性聚合物,降低其對無機鹽離子的敏感性,保持其伸展構象,同時還可以改變其在水泥顆粒表麵的吸附行為,從而提高其分散性能。

在共聚物中提高了長側鏈的比例,必然導致其坍落度保持能力降低,因此必須解決分散和保坍之間的矛盾。從已有的研究成果來看,分子量對保坍性能的影響很大,一般在一個相當寬的範圍內,聚合物具有良好的分散性。通過引入能夠發生交聯反應的聚合物或單體,使得羧酸聚合物發生部分交聯反應,部分交聯後的羧酸類共聚物在水泥漿體的堿性環境中水解,逐漸轉化為具有分散功能的低分子聚合物,從而達到提高坍落度、保持性能的目的。

(2)JM-PCA(Ⅱ)超塑化劑分子結構設

計及分子結構模型通過對羧酸類接枝共聚物作用機理以及兩性聚電解質溶液特征的深入分析和實驗,在擬合成的聚合物中引入較大比例的長聚醚側鏈提供空間位阻,從而獲得良好的分散性能。在主鏈中引入適當比例的陰、陽離子基團,提供吸附點和靜電排斥,同時可以有利於保持聚合物的伸展溶液構象。在側鏈中還適當引入雙官能團化合物,使得羧酸聚合物發生部分交聯反應,部分交聯後的羧酸類聚合物在水泥漿體的堿性環境中水解,逐漸轉化為具有分散功能的低分子聚合物,從而達到提高坍落度保持性能的目的。通過調控長側鏈的比例、陰陽離子基團的含量、主鏈分子量大小、交聯密度,就可以實現分散和分散保持性的統一。其分子結構模型示意圖如2-35所示。

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