摘 要

本文通过对聚羧酸减水剂的长支链末端进行酯化改性，合成了两种新型聚羧酸减水剂，通过红外光谱表征手段探讨了试样的分子结构信息，并采用水泥净浆流动度测试测定了上述聚羧酸减水剂的分散性能，讨论了新合成减水剂试样的构性关系。

研究表明：丁二酸酐酯化型新型聚羧酸减水剂不论是否有泥土环境下其分散性和流动度保持性均强于对照样聚羧酸减水剂，而丁酸酐酯化型新型聚羧酸减水剂不论是否有泥土环境下其分散性能均不如对照样聚羧酸减水剂。结果如下：

（1）随着聚羧酸减水剂丁二酸酐酯化取代量的增加，其水泥净浆流动度初始值先增大后减小。30分钟至60分钟时，取代量20% HPEG的丁二酸酐酯化型PCE的分散保持性最佳。

（2）在掺泥土情况下，丁二酸酐酯化取代型PCE的初始净浆流动度均比对照样流动度高，但随着丁二酸酐酯化取代量的增加，其水泥净浆流动度减小。

在掺有3%泥土下，HPEG取代量为20%的丁二酸酐酯化型PCE，在30分钟时其水泥净浆流动度保持性最佳，而HPEG取代量为10%的丁二酸酐酯化型PCE则在60分钟时水泥净浆流动度保持性最佳。

本论文的一个重要特点，是通过在聚羧酸减水剂长支链末端添加疏水基团或亲水基团，以探讨改性后聚羧酸减水剂的性能变化。

关键词： 聚羧酸减水剂；丁酸酐酯化；丁二酸酐酯化

Abstract

In this paper, the long chain ends of polycarboxylate superplasticizers were esterified and six new polycarboxylate superplasticizers were synthesized. The molecular structure information of the sample was discussed by means of IR mechanism, and the dispersion properties of the polycarboxylate water reducing agent were measured by the fluidity test of cement paste. The relationship between the structure of the new synthetic water reducing agent was discussed.

The results show that the dispersibility and mobility retention of the new polycarboxylate type polycarboxylate superplasticizer is stronger than that of the control polycarboxylate water reducing agent whether in a soil environment. Butyric anhydride esterification of new polycarboxylate water-reducing agent whether or not in the soil environment, its dispersion performance are not as good as the control polycarboxylate water reducing agent. The results are as follows:

1. With the increase of the amount of succinic anhydride in the polycarboxylate superplasticizer, the initial value of the fluidity of the cement paste increased first and then decreased. 30 minutes to 60 minutes, the dispersion retention of succinic anhydride esterified PCE with the equivalent amount of 20% HPEG was the best.
2. In the case of soil doped, the initial fluidity of succinic anhydride esterified PCE was higher than that of the control. However, with the increase of the amount of succinic anhydride, the fluidity of cement paste decreased .

In the presence of 3% soil, HPEG replaced the amount of 20% succinic anhydride esterified PCE in 30 minutes when the cement paste fluidity retention of the best. While the HPEG substitution of 10% succinic anhydride esterified PCE in 60 minutes when the cement paste fluidity retention is the best.

An important feature of this paper is to investigate the properties of the modified polycarboxylate superplasticizer by adding hydrophobic groups or hydrophilic groups to the long side chain of polycarboxylate superplasticizer..

Key words: polycarboxylate water reducing agent; butyric anhydride esterification; succinic anhydride esterification

目录

第1章 绪论 1

1.1减水剂的作用及发展 1

1.2聚羧酸减水剂的化学结构及分类 1

1.3聚羧酸减水剂的作用机理 2

1.3.1静电斥力作用 2

1.3.2空间位阻作用 3

1.3.3润湿、润滑作用 3

1.4聚羧酸减水剂的分子结构性能研究进展 3

1.5聚羧酸减水剂的改性研究进展 5

1.6聚羧酸减水剂当前面临的问题 6

1.6.1聚羧酸减水剂与原材料的含泥量的适应性 6

1.6.2聚羧酸减水剂与其他物料的适应性问题 7

1.7 本课题的研究内容和意义 7

第2章 丁酸酐封端改性的聚羧酸减水剂的合成、表征及性能 8

2.1引言 8

2.2 实验部分 8

2.2.1试剂与仪器 8

2.2.2丁酸酐进行封端的酯化合成实验 9

2.2.3通过“一步法”合成新型聚羧酸减水剂 9

2.3新型聚羧酸减水剂的检测 10

2.3.1新型聚羧酸减水剂的结构 10

2.3.2水泥净浆流动度测试 10

2.4结果与讨论 10

2.4.1 改性后PCE结构分析 10

2.4.2 改性前后PCE性能比较及分析 11

2.5 本章小结 14

第3章 丁二酸酐封端改性的聚羧酸减水剂的合成、表征及性能 15

3.1引言 15

3.2 实验部分 15

3.2.1试剂与仪器 15

3.2.2丁二酸酐进行封端的酯化合成实验 16

3.2.3通过“一步法”合成新型聚羧酸减水剂 16

3.3新型聚羧酸减水剂的检测 17

3.3.1新型聚羧酸减水剂的结构 17

3.3.2水泥净浆流动度测试 17

3.4结果与讨论 17

3.4.1 改性后PCE结构分析 17

3.4.2 改性前后PCE性能比较及分析 18

3.5 本章小结 22

参考文献 23

致 谢 25

第1章 绪论

混凝土是建筑工业中的极为重要的建筑材料，随着混凝土技术水平的提高和响应国家的绿色环保的号召，高性能混凝土和绿色混凝土逐渐取代传统混凝土。混凝土外加剂被公认是绿色混凝土和高性能混凝土的极为重要组成部分之一。掺入小量外加剂，可提升混凝土性能，增加混凝土强度，给施工带来极大方便。混凝土外加剂的掺入会影响水泥矿物水化、改变混凝土的微观结构、孔隙率、硬化速度、和强度等许多性能。在混凝土外加剂中，减水剂是最广泛研究的外加剂，也是制备现代混凝土的必备材料及核心技术^[1]。减水剂的选择会对混凝土的性能、强度等产生极大的影响，选择得当不仅可以达到预期的混凝土性能，对建筑施工达到理想效果，而且会带来可观的经济效益。

1.1减水剂的作用及发展

高效减水剂目前已经发展至第三代，木质素磺酸盐及其改性产品被认为是第一代减水剂;萘磺酸盐甲醛缩合物被认为是第二代减水剂;聚羧酸系高效减水剂则是目前为止的第三代减水剂。传统减水剂工艺已日渐成熟，应用广泛，对于含泥量的适应性较好，在混凝土生产中的适应面较广，但是在生产过程和产品结构方面都具有一定的毒性，会对环境产生污染。而第三代聚羧酸减水剂因其合成工艺简单，设备要求较低，经济环保等原因已逐渐取代了传统减水剂。

2000，中国开始探索生产聚羧酸系高效减水剂的应用。2007、高速铁路建设带动了聚羧酸系高性能减水剂的快速发展。自2011以来，搅拌站已遍布全国接收聚羧酸减水剂，并在中低强度等级泵送混凝土中大量应用，使得聚羧酸系减水剂的每年的总产量有了很大程度的增加^[2]。由于聚羧酸系减水剂环保安全且原料不断丰富和价格降低等因素^[3]，近年来发展迅速，市场占有率逐年上升，而在德国和日本，其在国内的用量已占减水剂总量的60%以上^[4]。