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聚羧酸类高效减水剂具有掺量低、减水率高、增强效果明显、混凝土拌和物坍落度损失低、与环境适应性好等众多优点,代表了今后混凝土减水剂的发展方向。
本论文以聚羧酸类减水剂的作用机理为指导,参照国内外有关聚羧酸类减水剂的分子结构设计思路,运用高分子设计原理,设计一种含有羧基、磺酸基、聚氧乙烯基等基团的具有梳形分子结构的聚羧酸型减水剂,并确定甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯磺酸钠(MAS)、甲氧基聚乙二醇(MPEO)系列为合成该种减水剂的主要原料。减水剂的合成分两步进行,第一步,活性大单体的合成,在一定条件下,将甲基丙烯酸分别与两种不同分子量的甲氧基聚乙二醇(低分子量、高分子量)进行酯化反应生成短侧链大单体和长侧链大单体;第二步,高分子聚合反应,在引发剂作用下将第一步制备的短侧链大单体和长侧链大单体与甲基丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠等单体通过自由基溶液聚合生成具有不同侧链长度的聚羧酸减水剂。活性大单体的合成中,对甲基丙烯酸和甲氧基聚乙二醇酯化的各种反应条件进行分析,并用红外光谱对酯化产物的结构进行表征,得到甲基丙烯酸与甲氧基聚乙二醇酯化的最佳反应条件。高分子聚合反应中,通过正交试验以及共聚物的构性关系研究确定了合成减水剂的最佳工艺条件,并用红外光谱对聚合物减水剂的结构进行表征,确定得到了预期结构的聚羧酸减水剂。
将自制的聚羧酸型减水剂MPC按相关行业标准进行性能检测并与其他商品减水剂进行了对比和分析。结果表明,MPC具有减水率高(减水率大于30%)、与水泥适应性强、坍落度保持性好(1h内坍落度基本无损失)以及增强效果明显等优点。