מאפיינים, יישומים וטכנולוגיית ייצור של חומרי-על של חומצה פוליקרבוקסילית

Superplasticizer של חומצה פוליקרבוקסילית הוא סוג של פולימר המורכב ממונומר בלתי רווי המכיל קבוצת קרבוקסיל ומונומר בלתי רווי המכיל קבוצה פונקציונלית אחרת. זה יכול לגרום לבטון לביצועים מצוינים בהפחתת מים, הגנה מפני קריסה והגנה על הסביבה. חומצה פוליקרבוקסילית חומר הפחתת מים בעל ביצועים גבוהים תכולה נמוכה, קצב הפחתת מים גבוה, מבנה ספר כימי מולקולרי ניתן לשליטה, פיזור טוב, הגנת סביבה ירוקה, יכולת הסתגלות חזקה ויתרונות אחרים, על ידי המספר העצום של תשומת לב ומחקר של חוקרים ומומחים, בשימוש נרחב בתחומים שונים של בנייה הנדסית, ובכך הפך למגמת הפיתוח העתידית של תוספי בטון. המחקר של חומר פלסטי-על של חומצה פוליקרבוקסילית הוא דרישה בלתי נמנעת בתחום הבטון.

בדיסת מלט, מנגנון הפיזור של חומר פלסטי-על של חומצה פוליקרבוקסילית הוא בדרך כלל התפקיד העיקרי של הפרעה סטרית, דחייה אלקטרוסטטית היא תפקיד משני, בנוסף, קומפלקס יוני סידן ושימון סרט הידרציה ממלאים גם תפקיד חשוב. כאשר מולקולות חומרי-העל של חומצה פולי-קרבוקסילית באות במגע לראשונה עם חלקיקי צמנט, השרשרת הראשית בעלת המטען השלילי של מולקולות ה-polycarboxylic-superplasticizer יכולה להיספג על פני השטח של חלקיקי המלט הטעונים חיובית, כלומר מתרחשת תופעת ה"עיגון", בעוד הארוך. שרשרת צד של מולקולות הסופר פלסטייזר של חומצה פוליקרבוקסילית נמתחת בנוזל הגוף שלב של תרחיץ מלט, יצירת שכבת ספיחה בעובי קבוע. יחד עם זאת, השרשרת הצדדית הארוכה של מולקולות חומר פלסטי-על של חומצה פוליקרבוקסילית הנמתחת בנוזל הגוף של תמיסת מלט יכולה ליצור מבנה תלת-ממדי ומצולב. כאשר חלקיקי המלט נעים זה לכיוון השני, שכבת הספיחה חופפת, וככל שטווח החפיפה גדול יותר כך אפקט הדחייה בין חלקיקי המלט גדל ובכך משפר את פיזור חלקיקי הצמנט. מחקרים קשורים מראים שככל ששכבת הספיחה המולקולרית של חומר פלסטי-על של חומצה פוליקרבוקסילית שנוצרה על פני השטח של חלקיקי מלט, מועילה יותר לשיפור הפיזור של חלקיקי צמנט. לכן, הפרעה סטרית ממלאת תפקיד חשוב במנגנון הפיזור של חומרי-על של חומצה פולקרבוקסילית.

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->-- הו. הקומפלקס של יוני סידן מוצג באיור 2 כתרשים סכמטי של מנגנון הקומפלקס של יוני סידן. כפי שמוצג באיור, יוני סידן בתמיסת מלט יכולים לקיים אינטראקציה עם רדיקלי חומצה קרבוקסילית במולקולות חומרי פלסטי-על של חומצה פולי-קרבוקסילית כדי ליצור קומפלקסים של תיאום סידן, להפחית את ריכוז יוני הסידן בשלב הנוזל, להפחית את היווצרות חלקיקי ג'ל CHS, ובכך להאט את הקצב. קצב ההידרציה של המלט, עיכוב ההידרציה של המלט ושיפור ביצועי הפיזור של חלקיקי המלט. ככל שתכולת יוני החומצה הקרבוקסילית גדולה יותר ב-Superplasticizer של חומצה פולקרבוקסילית, כלומר, ככל שצפיפות מטען האניונים גדולה יותר, כך ניתן לשפר מאוד את תכונת הפיזור של חלקיקי צמנט.

תְאֵנָה. 2 מציג את הפעולה האלקטרוסטטית של חומר פלסטי-על של חומצה פוליקרבוקסילית. המבנה המולקולרי של סיכה סופרפלסטייזר חומצה פוליקרבוקסילית מכיל קבוצות קרבוקסיל, חומצה סולפונית ואתר, והיכולת ההידרופלית שלו חזקה מאוד. כאשר מוסיפים חומר פלסטי-על של חומצה פולי-קרבוקסילית למלט, קבוצת החומצות הקרבוקסיליות הטעונות שלילי וקבוצת החומצה הסולפונית נספגות בצורה כיוונית על פני חלקיקי המלט. הקבוצות הקוטביות במולקולות ה-polycarboxylic superplasticizer קשורות למולקולות מים ליצירת קשרי מימן, וכוח קשר המימן חזק יותר מכוח ואן דר-ואלס הנוצר בין מולקולות ה-polycarboxylic superplasticizer וחלקיקי מלט, כך שיציב ותלת מימדי. , ונוצר חוזק מסוים של סרט המים הממס (כמתואר באיור 3). האפשרות של מגע ישיר בין חלקיקי מלט מצטמצמת על ידי שכבה זו של סרט פתרון, כלומר, סרט ההידרציה ממלא אפקט סיכה בין חלקיקי מלט והורס את העיבוי של חלקיקי מלט, מה שמוצג כמשפר את ביצועי הזרימה של תרחיץ מלט.

תְאֵנָה. 3 מציג את השפעת הסיכה של חומר פלסטי-על של חומצה פוליקרבוקסילית. נכון לעכשיו, שלוש השיטות הבאות משמשות לעתים קרובות להכנת מפחית מים בעל ביצועים גבוהים של חומצה פוליקרבוקסילית. (1) שיטת קופולימריזציה ישירה של מונומר הניתנת לפולימר השיטה מגיבה תחילה מונומר חומצה קרבוקסילית בלתי רוויה עם (מתוקסי) פוליאתילן גליקול להכנת מונומר גדול בלתי רווי ניתן לפילמר, ולאחר מכן קופולימריזציה שלו עם מונומר מולקולרי קטן בלתי רווי להכנת מפחית מים בעל ביצועים גבוהים של חומצה פוליקרבוקסילית. (2) שיטת פונקציונליזציה לאחר פילמור שיטה זו היא לשנות את הפולימר הקיים. ראשית, חומצה פוליקרבוקסילית מוכנה על ידי הומפולימריזציה של Chemicalbook או קופולימריזציה של מונומר חומצה קרבוקסילית בלתי רוויה בתמיסה; שנית, תחת פעולת הזרז, החומצה הפוליקרבוקסילית המוכנה והפוליאתר (מונומתיל) הושתלו לשרשרת הראשית של חומצה פוליקרבוקסילית באמצעות תגובת עיבוי. (3) שיטת פילמור והשתלה במקום שיטה זו היא לבצע את תגובת פילמור השרשרת הראשית ותגובת ענף הקישור הצדדי בו זמנית, המטרה העיקרית היא לשפר את החסרונות של שיטת הפונקציונליזציה שלאחר הפימור. חומר פלסטי-על של חומצה פוליקרבוקסילית הוכן עם בנזואיל פרוקסיד (BPO) ו-azodiisobutyronitrile (AIBN) כיוזמים ופוליאתר כמדיום תגובה.