Proprietà, applicazioni e tecnologia di produzione dei superfluidificanti degli acidi policarbossilici

Il superfluidificante dell'acido policarbossilico è un tipo di polimero composto da monomero insaturo contenente un gruppo carbossilico e monomero insaturo contenente un altro gruppo funzionale. Può far sì che il calcestruzzo abbia prestazioni eccellenti nella riduzione dell'acqua, nella protezione dal collasso e nella protezione dell'ambiente. Agente riducente dell'acqua ad alte prestazioni dell'acido policarbossilico a basso contenuto, alto tasso di riduzione dell'acqua, struttura chimica molecolare controllabile, buona dispersione, protezione ambientale verde, forte adattabilità e altri vantaggi, grazie all'attenzione e alla ricerca del vasto numero di studiosi ed esperti, ampiamente utilizzato in vari campi della costruzione ingegneristica, diventando così la futura tendenza di sviluppo degli additivi per calcestruzzo. La ricerca del superfluidificante dell'acido policarbossilico è un'esigenza inevitabile nel campo del calcestruzzo.

Nella sospensione di cemento, si ritiene generalmente che il meccanismo di dispersione del superfluidificante dell'acido policarbossilico sia il ruolo principale dell'impedimento sterico, la repulsione elettrostatica è un ruolo secondario, inoltre, anche il complesso di ioni calcio e la lubrificazione del film di idratazione svolgono un ruolo importante. Quando le molecole superfluidificanti dell'acido policarbossilico entrano in contatto per la prima volta con le particelle di cemento, la catena principale caricata negativamente delle molecole superfluidificanti dell'acido policarbossilico può essere adsorbita sulla superficie delle particelle di cemento caricate positivamente, cioè si verifica il fenomeno dell'"ancoraggio", mentre il lungo La catena laterale delle molecole superfluidificanti dell'acido policarbossilico si allunga nella fase fluida corporea della boiacca di cemento, formando uno strato di adsorbimento con uno spessore fisso. Allo stesso tempo, la lunga catena laterale delle molecole superfluidificanti dell'acido policarbossilico che si allungano nel fluido corporeo della boiacca di cemento può formare una conformazione tridimensionale e incrociata. Quando le particelle di cemento si muovono l'una verso l'altra, lo strato di adsorbimento si sovrappone e maggiore è l'intervallo di sovrapposizione, maggiore è l'effetto di repulsione tra le particelle di cemento, migliorando così la dispersione delle particelle di cemento. Studi correlati mostrano che quanto più spesso è lo strato di adsorbimento molecolare del superfluidificante dell'acido policarbossilico formato sulla superficie delle particelle di cemento, tanto più vantaggioso è il miglioramento della dispersione delle particelle di cemento. Pertanto, l'impedimento sterico gioca un ruolo importante nel meccanismo di dispersione dei superfluidificanti dell'acido policarbossilico.

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->-- Oh. La complessazione degli ioni calcio è mostrata nella Figura 2 come un diagramma schematico del meccanismo di complessazione degli ioni calcio. Come mostrato in figura, gli ioni calcio nella sospensione di cemento possono interagire con i radicali dell'acido carbossilico nelle molecole superfluidificanti dell'acido policarbossilico per formare complessi di coordinazione del calcio, ridurre la concentrazione di ioni calcio nella fase liquida, ridurre la formazione di particelle di gel CHS, rallentando così il tasso di idratazione del cemento, inibendo l'idratazione del cemento e migliorando le prestazioni di dispersione delle particelle di cemento. Maggiore è il contenuto di ioni di acido carbossilico nel superfluidificante di acido policarbossilico, cioè maggiore è la densità di carica anionica, migliore è la proprietà di dispersione delle particelle di cemento che può essere notevolmente migliorata.

FICO. 2 mostra l'azione elettrostatica del superfluidificante dell'acido policarbossilico. La struttura molecolare del superfluidificante dell'acido policarbossilico lubrificante contiene gruppi carbossilici, acido solfonico ed etere e la sua capacità idrofila è molto forte. Quando il superfluidificante dell'acido policarbossilico viene aggiunto alla sospensione di cemento, il gruppo dell'acido carbossilico caricato negativamente e il gruppo dell'acido solfonico vengono adsorbiti direzionalmente sulla superficie delle particelle di cemento. I gruppi polari nelle molecole del superfluidificante dell'acido policarbossilico sono associati alle molecole d'acqua per formare legami idrogeno e la forza del legame idrogeno è più forte della forza di van der Waals formata tra le molecole del superfluidificante dell'acido policarbossilico e le particelle di cemento, quindi un composto stabile e tridimensionale e si forma una certa resistenza del film di acqua solvente (come mostrato nella Figura 3). La possibilità di contatto diretto tra le particelle di cemento è ridotta da questo strato di film di solvatazione, ovvero il film di idratazione svolge un effetto lubrificante tra le particelle di cemento e distrugge la condensazione delle particelle di cemento, il che ha dimostrato di migliorare le prestazioni di flusso della sospensione di cemento.

FICO. 3 mostra l'effetto lubrificante del superfluidificante dell'acido policarbossilico. Allo stato attuale, i seguenti tre metodi vengono spesso utilizzati per preparare un riduttore d'acqua ad alte prestazioni con acido policarbossilico. (1) Metodo di copolimerizzazione diretta di monomeri polimerizzabili Il metodo fa prima reagire il monomero di acido carbossilico insaturo con (metossi) polietilenglicole per preparare un grande monomero insaturo polimerizzabile, quindi lo copolimerizza con un monomero molecolare insaturo per preparare un riduttore d'acqua ad alte prestazioni di acido policarbossilico. (2) Metodo di funzionalizzazione post-polimerizzazione Questo metodo consiste nel modificare il polimero esistente. In primo luogo, l'acido policarbossilico viene preparato mediante omopolimerizzazione o copolimerizzazione del Chemicalbook del monomero di acido carbossilico insaturo in soluzione; In secondo luogo, sotto l'azione del catalizzatore, l'acido policarbossilico preparato e il polietere (monometil) sono stati innestati sulla catena principale dell'acido policarbossilico attraverso la reazione di condensazione. (3) Metodo di polimerizzazione e innesto in situ Questo metodo consiste nell'eseguire contemporaneamente la reazione di polimerizzazione della catena principale e la reazione del ramo del collegamento laterale, lo scopo principale è migliorare le carenze del metodo di funzionalizzazione post-polimerizzazione. Il superfluidificante dell'acido policarbossilico è stato preparato con perossido di benzoile (BPO) e azodiisobutirronitrile (AIBN) come iniziatori e polietere come mezzo di reazione.