聚羧酸系减水剂PPT课件

聚羧酸高效减水剂，王冲，1，简介，产品简介聚羧酸减水剂产品按其主链结构可分为两类：一类是以丙烯酸或甲基丙烯酸为主链，接枝有不同侧链长度的聚醚。另一种是以马来酸酐为主要连接支、不同侧链长度的聚醚。在此基础上，研制出一系列具有不同特性的高性能减水剂。在聚羧酸盐添加剂出现之前，有木质素磺酸盐添加剂、萘磺酸盐甲醛缩合物、三聚氰胺甲醛缩合物、丙酮磺酸盐甲醛缩合物、氨基磺酸盐甲醛缩合物等。20世纪80年代初，日本率先成功开发出聚羧酸减水剂。新一代聚羧酸减水剂克服了传统减水剂的一些缺点，具有掺量低、保坍性能好、混凝土收缩率低、分子结构可调性强、高性能潜力大、生产过程中不使用甲醛等突出优点。粉末萘系高效减水剂的市场价格为5500 6000元，与国内固含量为20%的聚羧酸系高效减水剂价格相当。然而，掺入聚羧酸减水剂的混凝土具有更高的性能，显著降低了混凝土的实际成本。10%聚羧酸减水剂的一般价格为2600 2800元，用量为1.5 2.5%。掺量价格相当于2500 2800元的35 40%萘系泵送剂，但混凝土强度高，性价比远高于萘系高效减水剂，且可掺入大量粉煤灰以降低成本。5，聚羧酸系列高性能减水剂：该产品绿色环保，甲醛含量小于1ppm，是一种环保型产品。低掺量、高减水率、高保塑性、高增强、适应性好、有利于混凝土施工、空气含量适中、收缩率低、碱含量低，使混凝土经久耐用；原材料来自石油产品。萘产品中甲醛含量高于400ppm。世界卫生组织(欧洲)规定100微克/立方米小时，这在欧洲是禁止的。减水率不够高，混凝土坍落度损失快，原材料短缺。聚羧酸减水剂是取代萘系减水剂的发展方向。6.掺聚羧酸减水剂高性能混凝土的特点：1。混凝土具有优良的和易性，不离析，不泌水，混凝土外观和颜色均匀。易于实现混凝土的自流平和自密实。2、坍落度经时损失小，1小时预拌混凝土坍落度损失率小于5%，2小时小于10%；3.加固效果显著。3d混凝土抗压强度提高50-110%，28d抗压强度提高40-80%，90d抗压强度提高30-60%。用于制备高标号混凝土时，混凝土具有良好的粘附性，易于搅拌；7，4、含气量适中，收缩率低，能显著降低混凝土的收缩率，抗冻融性和抗碳化性明显优于普通混凝土；显著提高混凝土体积稳定性和长期耐久性；5、大量使用矿物掺合料降低水泥的早期水化热，有利于大体积混凝土和夏季施工；6.该混凝土环保节能，大大降低了混凝土的碱含量，能有效防止混凝土的碱骨料反应，实现绿色高性能混凝土。，8，减水剂的作用机理，1分散效应，2润滑效应，3空间位阻效应，4接枝共聚支链的缓释效应，9，高性能聚羧酸减水剂的分子结构模型，官能团结构变化、侧链类型(聚氧乙烯基团、嵌段聚醚基团、长度以及与主链的连接点)侧链末端结构(连接点、弱疏水基团、亲水基团)短脂肪侧链长脂肪链磺酸基团、羧酸基团、胺基、15、聚羧酸减水剂的结构与性能关系，羧基与二价金属离子螯合，具有缓凝作用；水泥对铁和铝离子有很高的亲和力，容易吸附聚羧酸盐聚合物；磺酸水溶性聚合物增加离子强度，阳离子氨基避免过度吸附，减少吸附量，增加适应性非离子基团在亲水和疏水基团之间起到平衡作用，增加聚合物的表面活性，16，聚羧酸减水剂吸附示意图，21，双功能稳定系统，22，23岁，水泥吸附聚羧酸减水剂形成胶束结构，水泥水合物，颗粒表面产生的正负离子通过离子对键合作用和范德华引力作用吸附减水剂分子水泥颗粒作为胶束核心。在水泥颗粒表面形成减水剂分子的离子基团带电的表面层减水剂分子侧链在水中延伸形成厚的溶剂化涂层两个胶束相互靠近产生空间位阻并保持水泥颗粒的分散稳定性。概述：外加剂的作用：1。改善混凝土混合料的和易性。调整混凝土的凝结时间和硬化性能。提高混凝土的耐久性。虽然改善混凝土的特殊性能不能治愈所有的疾病，但实际用量小，效果好。25岁，聚羧酸系高性能减水剂的制备基础，2.1高分子表面活性剂的理论基础，2.2高分子合成工艺，2.3高分子表面活性剂的表征与检测，2.4高分子材料的结构与性能设计，26，表面活性剂功能：它有固定的亲水亲油基团，排列在溶液表面。表面活性剂的分子结构是两亲的：一端是亲水基团，另一端是疏水基团；亲水基团通常是极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可用作极性亲水基团；然而，疏水基团通常是非极性烃链，例如具有多于8个碳原子的烃链。表面活性剂包括离子表面活性剂(包括阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂)、非离子表面活性剂、两性表面活性剂、复合表面活性剂、其他表面活性剂等。27，简而言之，亲水基团是极性的，可溶于极性溶剂水中；亲脂性基团是非极性的，可溶于非极性油中。水分子之间有很强的氢键。水分子不仅能为氢键的形成提供氢原子，还能接受其他分子由于氧原子上的孤对而提供的氢原子。氢键是水分子之间的主要结合力。因此，所有能提供氢或接受氢键的溶质分子在结构上与水相似。如ROH(醇)、环氧氯丙烷(羧酸)、R2C=O(酮)、环氧氯丙烷(酰胺)等。当然，上述物质中R基团的结构和大小也影响其在水中的溶解度。例如，醇：R-OH，随着R基团的增加，分子的非极性部分增加，因此与水(极性分子)的结构差异增加，因此在水中的溶解度也逐渐降低。亲油分子通常是长链有机基团。疏水效应源于热容变化和熵。疏水分子表面使水更“像冰”，因为孔的形成迫使水接触。因此，疏水分子簇减少了表面积，释放了一些水分子，带来了有利的熵并降低了系统的能量。热容量的变化也是一个有利因素。另一点是水和水有很强的影响。有机物破坏了这种效应，迫使水对水的作用更强，而有机物对有机物的作用更强。28，传统上，表面活性剂被认为是即使在非常低的浓度下也能显著降低表面张力的物质。随着对表面活性剂的深入研究，人们普遍认为，任何能在较低浓度下显著改变表面(边界)性质或相关和衍生性质的物质都可以归类为表面活性剂。表面活性剂是天然的，如磷脂、胆碱、蛋白质等。但更多的是合成的，如十八烷基硫酸钠C18H37-SO3Na、硬脂酸钠C17H35-COONa等。表面活性剂被广泛使用(阳离子、阴离子、非离子和两性)，并为特定应用提供多种功能，包括发泡效果、表面改性、清洁、乳液、流变性、环境和健康保护。29，表面活性剂，化学结构两亲分子表面活性剂分子具有独特的两亲性：一端是亲水极性基团，缩写为亲水基团，也称为疏水基团或疏水基团，有时在视觉上称为亲水头，如-OH，-COOH，-SO3H，-NH2；另一端是亲油非极性基团，缩写为亲油基团，也称为疏水基团或疏水基团，如R-(烷基)、Ar-(芳基)。两种结构和性能完全相反的分子片段或基团位于同一分子的两端，通过化学键连接，形成不对称的极性结构，从而赋予特殊分子亲水亲油的特性，但整体上不亲水亲油。表面活性剂的这种特殊结构通常被称为“两亲结构”，因此表面活性剂分子通常被称为“两亲分子”。1，30岁，HLB表面活性剂必须在疏水基团和亲水性基团之间具有一定的平衡，以显示独特的界面活性。亲水亲油平衡(简称HLB值)表示表面活性剂的亲水和疏水性质，如石蜡HLB值=0(无亲水基团)和聚乙二醇HLB值=20(完全亲水)。对于阴离子表面活性剂，HLB值可以通过乳化标准油来确定。HLB值可作为选择表面活性剂的参考。HLB值：15-1813-158-167-93.5-61.5-3有用的增溶剂：洗涤剂油/水乳化剂润湿剂水/油乳化剂消泡剂分子量当HLB值、亲水基团和疏水基团相同时，分子量小，润湿效果好，去污力差；分子量大，润湿性差，去污力好。胶束表面活性剂溶解在水中，当其浓度低时，它被单分子分散或吸附在溶液表面以降低表面张力。当表面活性剂的浓度增加到溶液表面饱和并且不再被吸附时，表面活性剂分子开始转移到溶液中。由于表面活性剂分子的疏水部分与水的亲和力较小，亲水部分之间的吸引力较大，当达到一定浓度时，许多表面活性剂分子的疏水部分(一般为50-150)相互吸引并结合在一起形成缔合体，称为胶束或胶束。胶束有多种形状，如球形、层状和棒状。表面活性剂开始形成胶束的浓度称为临界胶束浓度。当表面活性剂的浓度高于临界胶束浓度时，性质会发生突变。32，电解质和抗衡离子的影响。温度和压力双层结构：表面活性剂会在溶液中产生界面电荷。33，包括气液界面吸附、液液界面吸附和固液界面吸附。减水剂主要是固液界面吸附。34岁。表面活性剂在固体表面的吸附也是界面改性的一种重要方法，可分为疏水基团导向吸附和亲水基团导向吸附。35岁。固-液界面吸附，1-疏水基团导向吸附-这种类型的吸附是疏水基团在疏水固体上的吸附，例如炭黑、活性炭、有机颜料、聚合物乳液。无论离子类型如何，表面活性剂在水溶液中吸附在炭黑上的疏水基团的量随着碳链长度的增加而增加。由于添加了表面活性剂，这种现象使得水不溶性疏水粉末能够很好地分散在水中，并且由于亲水基团电荷的排斥而稳定，因此避免了粉末的聚集、凝聚和沉淀。表面活性剂在有机溶剂中疏水固体上的吸附不同于在水中的吸附。在这种情况下，吸附层包含表面活性剂和少量溶剂。吸附量通常是恒定的，与所用的溶剂类型无关。亲水基团的直接吸附-这种吸附源于表面活性剂的亲水基团和吸附质之间的相互作用，主要是静电相互作用。例如，玻璃表面可以吸附带正电荷的表面活性剂，从而覆盖一层疏水基团，成为防水表面。离子表面吸附是另一种亲水基团导向的吸附。反离子之间的吸附实际上是化学吸附，导致双分子吸附。吸附的表面活性剂能与固体表面形成强化学键，吸附效果强。36岁，表面活性剂的吸附机理，1吸附在固体表面的离子交换反离子被表面活性剂离子取代，2离子-表面活性剂离子进入固体表面空位并与吸附的离子配对。3氢键效应和分子间力-氢键可以在吸附剂和被吸附物之间形成，或者分子间力是相加的，这是由于被吸附物的相对分子质量通过基团间的分散力、感应力和耦合力的组合而增加。4电子的极化表面活性剂的疏水基链与吸附在基团表面的表面活性剂的疏水基链相互作用形成多分子层。分散力：当非极性分子相互靠近时，它们的瞬时偶极矩将产生非常微弱的吸引力，这称为分散力。分散力存在于所有分子之间。37岁，影响界面吸附的因素，酸碱度，离子浓度，温度，分散力，38，表面活性剂降低表面张力的原理。表面活性剂有亲脂性和亲水性基团。当溶解在水中时，亲水基团被水分子吸引，甚至足以将短的非极性烃链拉入水中，而亲脂性基团被水分子排斥。为了克服这种不稳定状态，只有溶液的表面被占据，亲脂性基团延伸到气相。亲水性延伸到水相。形成定向单分子吸附以降低气-水和油-水的界面张力并显示表面活性。首先，液体表面分子的向心收缩力在液-固界面产生，称为表面张力合力。为了减小这个力，必须形成或施加一个相反方向的力来抵消它。表面活性剂的一端是亲水的，另一端是疏水的。因此，除了产生内部张力之外，还产生与疏水基团相反的排斥力。这种力的存在自然会降低表面张力。39岁。自20世纪80年代以来，荧光探针光谱学、聚合物的平均分子量和测定方法丰富了表面活性剂的表征。40岁，聚合物材料的结构和性能设计以及聚合物合成、结构和性能之间的关系是分子设计中的首要考虑因素。为了更有效地开发高分子材料，分子设计的思维方式逐渐发生了变化：首先，要了解材料应用的技术要求，提出聚合物的性能要求，根据性能要求确定聚合物的分子组成和分子结构，然后制定聚合配方和技术措施，科学解决合成性能与结构的关系。这是分子设计的正确认识论和方法论。第三章，水泥水化因此，为了了解减水剂在水泥中的分散机理和应用性能，有必要掌握水泥水化的相关理论。水泥是一种水硬性胶凝材料，由许多矿物质和微量成分组成。混合物也是一种复杂的化合物。它们之间的反应是一种非常复杂的物理和化学现象。水泥水化和水化反应是同时发生的一系列复杂的物理、化学和力学变化。随着水合放热和体系体积的变化，水合反应会持续很长时间，各种性质不断变化。43，1、硅酸三钙水合室温下硅酸三钙水合反应生成硅酸钙水合物(C-S-氢凝胶)和氢氧化钙。除了水化速度较慢之外，硅酸二钙的水化和-C2S的水化与C3S相似。由二Cao SiO 2 nh2o=xcaosio 2 yh2o(2-x)ca(oh)2形成的硅酸钙水合物，在碳硫比和形貌上与C3S水合形成的硅酸钙水合物没有区别，因此也称为C-S-氢凝胶。然而，甲烷的生成少于C3S，而结晶则更为粗