亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        酰胺型兩性減水劑的合成與作用機(jī)理的研究

        2015-12-24 03:31:14李繼新王海玥
        應(yīng)用化工 2015年6期
        關(guān)鍵詞:凈漿基團(tuán)減水劑

        李繼新,王海玥

        (沈陽工業(yè)大學(xué) 石油化工學(xué)院,遼寧 遼陽 111003)

        在低摻量下,聚羧酸系減水劑能夠有效地提高混凝土強(qiáng)度,并具有較高的減水率等特點(diǎn),但傳統(tǒng)聚羧酸系減水劑是通過具有羧基、酯基和磺酸基等陰離子活性基團(tuán)的單體聚合而成[1-3]。研究表明,在聚羧酸系減水劑中適當(dāng)?shù)匾腙栯x子活性基團(tuán),有利于提高混凝土的應(yīng)用與工作性能。如Weng W 和Plank J 等[4-5]發(fā)現(xiàn),陽離子型減水劑能有效地提高減水劑的減水率、改善混凝土的凈漿流動度和抗壓強(qiáng)度等性能。然而,國內(nèi)對于酰胺型兩性減水劑的研究和應(yīng)用處于起步階段。

        本文采用溶液聚合法,以自制的N-氨基甲酰馬來酸(NCMA)和聚乙二醇單烯丙基醚(APEG)、甲基丙烯磺酸鈉(SMAS)為原料制備酰胺型減水劑(SP),通過FTIR 和1H NMR 對SP 的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征??疾炝朔磻?yīng)條件對凈漿流動度的影響,并以SMAS/NCMA 摩爾比對凈漿流動度、Zeta 電位和吸附量為指標(biāo),探討酰胺型兩性減水劑的作用機(jī)理。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 材料與儀器

        聚乙二醇單烯丙基醚(APEG)、過硫酸銨(APS)均為分析純;甲基丙烯磺酸鈉(SMAS),工業(yè)級;N-氨基甲酰馬來酸(NCMA),自制;水泥(C),P·O42.5。

        Nicolet-FT-IR-5700 型紅外光譜儀;AVAN300CE 300 型核磁共振氫譜儀;Zetasizer Nano-ZS 90 電位測定儀;PerkinElmer lambda75 紫外可見光分析儀。

        1.2 聚合工藝

        將1 mol NCMA、1 mol APEG 和1 mol SMAS 混合并配成80 mL 水溶液加入到三口燒瓶中,攪拌并加熱。待溫度逐漸升到60 ℃后,將0.1 mol APS 配制成20 mL 水溶液,逐漸滴入三口燒瓶中,1 h 內(nèi)滴完。反應(yīng)8 h 后結(jié)束反應(yīng),逐漸冷卻至室溫,經(jīng)沉降、過濾和干燥,即得到SP。反應(yīng)方程式如下:

        1.3 正交實(shí)驗(yàn)

        表1 為以凈漿流動度為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的L9(34)水平因素表,考察了聚合反應(yīng)中SMAS/APEG 摩爾比、NCMA/APEG 摩爾比、引發(fā)劑用量和反應(yīng)溫度等因素對凈漿流動度的影響。

        表1 L9(34)水平因素表Table 1 Table of levels and factors of L9(34)

        1.4 測試與表征

        水泥凈漿流動度測定:參照GB/T 8077—2012《混凝土外加劑均質(zhì)性試驗(yàn)方法》。

        Zeta 電位的測定:將3 g 水泥置于一定濃度的減水劑水溶液中,水與水泥比(W/C)為100,取上層懸浮液置于Zetasizer Nano-ZS 90 中測定水泥顆粒表面Zeta 電位。

        吸附量測定:稱取3 g 水泥置于9 mL 一定濃度的減水劑水溶液中,在常溫下靜置4 min。通過離心機(jī)分離水泥顆粒與減水劑水溶液,去上層清液置于紫外可見光分析儀中,通過測定減水劑水溶液中減水劑分子中特定基團(tuán)對紫外可見光吸收強(qiáng)度的變化,確定水泥顆粒的吸附量[6]。

        式中 Г——水泥顆粒表面SP 的吸附量,mg/g;

        V——SP 水溶液體積,mL;

        C0——吸附前溶液中減水劑濃度,g/L;

        C1——吸附后溶液中減水劑濃度,g/L;

        m——水泥用量,g。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 SP 的結(jié)構(gòu)表征

        圖1 為SP 的FTIR 光譜圖。

        圖1 SP 的FTIR 譜圖Fig.1 FTIR spectra of SP

        對圖1 分析發(fā)現(xiàn)3 437 cm-1處的吸收峰為氨基上N—H 的伸縮振動峰。1 650 ~1 585 cm-1處的特征峰是羧基和酰胺基團(tuán)上的 C O 鍵的對稱振動吸收峰,1 227 cm-1和950 cm-1處為叔胺基上C—N 伸縮振動吸收峰,1 060 cm-1為聚乙二醇單烯丙基醚上C—O 伸縮振動峰。2 986 ~2 875 cm-1出現(xiàn)的是CH2—和CH3—的伸縮振動峰。1 192 cm-1和614 cm-1為磺酸基伸縮振動峰。

        圖2 為SP 的1H NMR 光譜圖。

        對圖2 分析發(fā)現(xiàn),δ 1.01 歸屬為SMAS 甲基中1-H,δ 1.66 歸屬為SMAS 亞甲基上2-H,δ 3.61 歸屬為聚乙二醇中亞甲基的9-H,δ 5.02 ~4.95 包含了5-H 和6-H 為NCMA 叔碳上的氫,δ 6. 43 和δ 6.12為NCMA 酰胺上的8-H 和7-H。由以上分析可知,最終得到的聚合物為SP。

        圖2 SP 的1H NMRFig.2 1H NMR spectra of SP

        2.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

        以凈漿流動度為指標(biāo),考察SMAS/APEG 摩爾比、NCMA/APEG 摩爾比、引發(fā)劑用量和反應(yīng)溫度對凈漿流動度的影響,正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析見表2。

        表2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析Table 2 Analysis and result of orthogonal test

        由表2 可知,SMAS/APEG 摩爾比對凈漿流動度影響最大,其次為NCMA/APEG 摩爾比、引發(fā)劑用量和反應(yīng)溫度。最佳合成工藝為:SMAS/APEG摩爾比為1.2,NCMA/APEG 摩爾比為1.0,引發(fā)劑用量為0.4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))和反應(yīng)溫度50 ℃。

        2.3 SP 用量對凈漿流動度的影響

        保持引發(fā)劑用量、反應(yīng)溫度和APEG 用量不變的條件下,改變SMAS/NCMA 摩爾比,制備SP1、SP2、SP3 和SP4,其中SMAS/NCMA 摩爾比分別為1.6∶0.4,1.0∶1.0,0.8∶1.2 和1.6∶0.4。以凈漿流動度為指標(biāo),考察SP 用量對凈漿流動度的影響,見圖3。從圖中可以發(fā)現(xiàn),隨著SP 用量的增加,凈漿流動度迅速提高,當(dāng)SP 用量達(dá)0.2%時,凈漿流動度最大,不同n(SMAS)/n(NCMA)的SP 凈漿流動度依次為SP1 >SP2 >SP3 >SP4。這是由于隨著SP用量的增加,SP 分子與水泥顆粒表面之間的相互作用增加。SP 分子中的陰陽離子基團(tuán)與水泥顆粒中的陰陽離子相互作用,使水泥顆粒表面形成了一層雙電子層,電荷斥力的作用提高了水泥漿體的流動性能。

        圖3 SP 用量對凈漿流動度的影響Fig.3 Effect of the dosage of SP on initial fluidity

        2.4 n(SMAS)/n(NCMA)對凈漿流動度的影響

        以凈漿流動度為指標(biāo),考察SMAS/NCMA 摩爾比對凈漿流動度的影響,見圖4。

        圖4 n(SMAS)/n(NCMA)對凈漿流動度的影響Fig.4 Effect of SMAS/NCMA monomer mole ratio on initial fluidity

        由圖4 可知,SP 具有較好的流動性能,60 min后坍落保持性能良好。隨著n(SMAS)/n(NCMA)的降低,60 min 后SP 凈漿流動度損失量逐漸降低,這是由于隨著陽離子基團(tuán)數(shù)量的增加,水泥顆粒表面的陰陽離子與N 原子的靜電作用和絡(luò)合作用加強(qiáng),使SP 分子與水泥顆粒的吸附作用加強(qiáng),形成了以陽離子基團(tuán)為主的雙電子層,在斥力的作用下水泥穩(wěn)定性提高,凈漿流動度損失量逐漸降低。

        2.5 水泥顆粒吸附量分析

        2.5.1 SP 用量對吸附量的影響 以吸附量為指標(biāo),考察SP 用量對吸附量的影響,見圖5。

        由圖5 可知,隨著SP 用量的增加,吸附量也逐漸增加,當(dāng)SP 用量為0.04 g/L 時,其吸附量變化緩慢。該吸附曲線與Langmuir 單分子層吸附規(guī)律一致。隨著SP 用量的增加,SP 分子中陰陽離子基團(tuán)與水泥顆粒表面的電荷相互作用,SP 分子吸附在水泥顆粒表面,當(dāng)SP 用量為0.04 g/L 吸附達(dá)到飽和時,水泥表面的電荷全部與SP 分子相互作用達(dá)到平衡,吸附量不再增加,游離在水中的SP 分子的數(shù)量逐漸增多。

        圖5 SP 用量對吸附量的影響Fig.5 Effect of the dosage of SP on adsorption

        2.5.2 n(SMAS)/n(NCMA)對吸附量的影響 以吸附量為指標(biāo),考察SMAS/NCMA 摩爾比對吸附量的影響,見圖6。

        圖6 n(SMAS)/n(NCMA)對吸附量的影響Fig.6 Effect of n(SMAS)/n(NCMA)on adsorption

        由圖6 可知,隨著SMAS/NCMA 摩爾比的降低SP 凈漿流動度先降低后緩慢增加。這是由于SP 分子中陰離子基團(tuán)在吸附過程中起到主要作用,當(dāng)陰離子基團(tuán)數(shù)量逐漸減少的時候,吸附作用逐漸降低,但是陽離子基團(tuán)在吸附過程的作用隨著陽離子基團(tuán)的數(shù)量增加而增強(qiáng)[7]。陰離子基團(tuán)的吸附過程屬于靜電作用,而陽離子基團(tuán)的吸附過程屬于配位共價鍵作用。

        2.6 水泥顆粒表面Zeta 電位分析

        2.6.1 SP 用量對水泥顆粒表面Zeta 電位的影響以水泥顆粒表面Zeta 電位為指標(biāo),考察SP 用量對水泥顆粒表面Zeta 電位的影響,見圖7。

        由圖7 可知,隨著SP 用量的增加,水泥顆粒表面Zeta 電位變化趨勢相同:摻入SP1 和SP2 的水泥顆粒表面Zeta 電位向負(fù)方向增加,而摻入SP3 和SP4 的水泥顆粒表面Zeta 電位向正方向增加。這是因?yàn)镾P 中的陰陽離子基團(tuán)與水泥顆粒表面的電荷相互作用,改變了水泥顆粒表面的雙電子層,提供了靜電力和空間位阻作用,使水泥顆粒更穩(wěn)定。

        圖7 SP 用量對Zeta 電位的影響Fig.7 Effect of dosage of SP on Zeta potential

        2.6.2 n(SMAS)/n(NCMA)對水泥顆粒表面Zeta電位的影響 以水泥顆粒表面Zeta 電位為指標(biāo),考察n(SMAS)/n(NCMA)對水泥顆粒表面Zeta 電位的影響,見圖8。

        圖8 n(SMAS)/n(NCMA)對Zeta 電位的影響Fig.8 Effect of n(SMAS)/n(NCMA)on Zeta potential

        由圖8 可知,由于不同n(SMAS)/n(NCMA)的SP 加入水泥中,使水泥顆粒表面Zeta 電位發(fā)生了不同的改變,隨著n(SMAS)/n(NCMA)的降低,水泥顆粒表面Zeta 電位逐漸向正值方向變化。這是由于水泥含有大量的C3S、C2S、C3A 和C4AF,其水化物粒子中攜帶一定的正負(fù)電荷。隨著SP 的加入,SP 分子中的陽離子基團(tuán)分別與水泥顆粒表面的正負(fù)電荷相互作用,形成一層吸附膜。

        2.7 作用機(jī)理

        通過試驗(yàn)結(jié)果分析,酰胺型兩性聚羧酸系減水劑的作用機(jī)理為:當(dāng)SP 加入水泥中,隨著C3S、C2S、C3A 和C4AF 逐漸發(fā)生水化過程,水泥顆粒表面生成大量的帶電粒子,其中硅酸鹽水化物帶負(fù)電荷,而鋁酸鹽水化物帶正電荷。SP 分子中的陰離子基團(tuán)與鋁酸鹽水化物相互作用,SP 分子中的陽離子基團(tuán)與硅酸鹽水化物相互作用,SP 分子中的N 原子與硅酸鹽水化物發(fā)生絡(luò)合作用,使水泥顆粒表面形成帶點(diǎn)吸附層,水泥顆粒之間的斥力作用抑制了水泥顆粒之間的相互碰撞,水泥漿體達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。

        3 結(jié)論

        (1)以NCMA、SMAS 和APEG 為原料,在APS作用下,合成出SP 減水劑分子,通過FTIR 和1H NMR分析表明,合成產(chǎn)物為NCMA-SMAS-APEG共聚物。

        (2)以凈漿流動度為試驗(yàn)指標(biāo),考察了引發(fā)劑用量、反應(yīng)溫度、SMAS/APEG 摩爾比和NCMA/APEG 摩爾比等主要因素對凈漿流動度的影響,試驗(yàn)得到最優(yōu)工藝條件為SMAS/APEG 摩爾比1.2,NCMA/APEG 摩爾比1.0,引發(fā)劑用量0.4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))和反應(yīng)溫度為50 ℃。

        (3)SP 減水劑具有摻量小、分散效果好和凈漿流動度保持性良好等特點(diǎn)。

        (4)以凈漿流動度、Zeta 電位和吸附量為試驗(yàn)指標(biāo),探討SP 的作用機(jī)理,試驗(yàn)表明:在陰陽離子基團(tuán)的共同作用下,SP 能夠在水泥顆粒表面形成雙電子層,改變水泥顆粒表面電荷的電性并產(chǎn)生斥力作用,提高水泥漿體的穩(wěn)定性。

        [1] 馬保國,譚洪波,李亮,等.功能可控制型聚羧酸減水劑[J]. 濟(jì)南 大 學(xué)學(xué) 報:自 然科 學(xué) 版,2008,22 (4):338-342.

        [2] Sheng H L,Gan L,Yan F M,et al.Synthesis and application of a new vinyl copolymer superplasticizer[J].J Appl Polym Sci,2010,117(1):273-280.

        [3] 易聰華,黃欣,張智,等.聚羧酸減水劑的合成及其分散性[J].精細(xì)化工,2011,28(7):719-722.

        [4] Weng W,Hsu K C,Sheen Y N.A water-soluble amphoteric copolymer:Synthesis and its dispersion properties on cement particles[J]. J Apple Polym Sci,2010,118(3):1313-1319.

        [5] Plank J,Dai Z M,Keller H,et al. Fundamental mechanisms for polycarboxylate intercalation into C3A hydrate phases and the role of sulfate present in cement[J].Cem Concr Res,2010,40(1):45-57.

        [7] Ahmad H,Alex L,Johann P.Synthesis and performance of a modified polycarboxylate disperant for concrete possessing enhanced cement compatibility[J]. J Apple Polym Sci,2013,129(1):346-353.

        猜你喜歡
        凈漿基團(tuán)減水劑
        基于凈漿擴(kuò)展度的減水劑與水泥相容性分析
        攪拌對聚羧酸減水劑分散性的影響
        R基團(tuán)篩選技術(shù)用于HDACIs的分子設(shè)計(jì)
        外摻MgO水泥凈漿和砂漿小尺寸試件的壓蒸膨脹變形
        芳烴ArCOR的構(gòu)象分析和基團(tuán)對親電取代反應(yīng)的定位作用
        內(nèi)含雙二氯均三嗪基團(tuán)的真絲織物抗皺劑的合成
        殘余碳對摻萘系減水劑水泥漿體流變性的影響
        聚羧酸減水劑與減縮劑的相容性研究
        水泥凈漿—砂漿—混凝土的徐變相關(guān)性
        兩個含雙磺酸基團(tuán)化合物的合成、晶體結(jié)構(gòu)及熒光性質(zhì)
        欧美亚洲日韩国产人成在线播放| 亚洲不卡免费观看av一区二区| 日韩av一区二区观看| 97久久国产亚洲精品超碰热| 亚洲男人av天堂午夜在| 这里有精品可以观看| 国产黄片一区视频在线观看 | 日韩中文字幕一区二十| 日本二区在线视频观看| 久久精品中文字幕无码绿巨人| 柠檬福利第一导航在线| 欧美视频九九一区二区| 性感人妻中文字幕在线| 精品视频一区二区三区日本| 欧美成人午夜免费影院手机在线看 | 女人被爽到高潮视频免费国产| 国产无遮挡裸体免费视频| 91精品国产91| 日韩精品一区二区三区免费观影 | 无码人妻久久久一区二区三区| 国产男女无遮挡猛进猛出| 国产一起色一起爱| 久久免费网站91色网站| 国产精品一区二区韩国av| 人人妻人人澡人人爽国产一区| 国产成年女人特黄特色毛片免 | 91色综合久久熟女系列| √天堂资源中文www| 日日摸日日碰夜夜爽无码| 人妻无码在线免费| 久久综合九色综合久久久| 国产情侣自拍一区视频| 国产精品51麻豆cm传媒| 久久亚洲AV成人一二三区| 久久久国产精品五月天伊人 | 欧美精品欧美人与动人物牲交| 国产精品对白刺激久久久| 揄拍成人国产精品视频肥熟女| 91羞射短视频在线观看| 亚洲av不卡无码国产| 熟妇的荡欲色综合亚洲|