【摘要】：聚羧酸減水劑(PCEs)被稱為第三代高性能減水劑,常被應用于建筑工程的各個領域,具有性能優良環境友好等優點。隨著聚羧酸減水劑產業的快速發展,其主要原材料聚醚型大單體的產量和應用都呈現不斷上升的趨勢。但由于缺少聚醚型減水劑共聚單體的競聚率等基本數據,在生產過程中只能依靠不斷的探索性實驗優化減水劑的性能。為了更好的進行生產實踐,需要研究不同的醚類大單體與同一小單體發生共聚反應時的反應活性。本文進行的研究內容如下:(1)競聚率是共聚體系中單體進入共聚物本領的大小,通過競聚率的大小可以直觀的分析單體的共聚行為,為生產實踐做出指導。常用的計算競聚率的方法包括FR法、YBR法和K-T法,數據結果表明FR法計算結果誤差較大,可采用YBR法和K-T法計算結果的平均值作為最終結果;(2)選取常見的兩種醚類大單體乙二醇單乙烯基聚乙二醇醚(EPEG)和異戊烯醇聚乙二醇醚(TPEG)分別與小單體丙烯酸(AA)在適宜的條件下進行共聚反應,控制聚合反應轉化率低于15%,通過凝膠滲透色譜和紅外光譜對合成的樣品進行表征,通過FR法、YBR法和K-T法求取競聚率,分析計算結果得出競聚率為r_1(EPEG)=0.00381,r_2(AA)=1.43366;r_1(TPEG)=0.00610,r_2(AA)=3.27080;(3)計算結果表明兩種大單體基本都不發生均聚,小單體AA的均聚傾向要強于兩種大單體,而通過繪制共聚體系EPEG-AA和TPEG-AA的共聚曲線,我們可以發現兩種共聚都是非理想共聚,共聚曲線位于理想共聚曲線的下方,與理想共聚曲線沒有交點,即共聚物的組成隨轉化率的變化而變化;(4)比較兩種醚類大單體活性,發現EPEG聚合活性明顯大于TPEG單體,也就是在相同條件下的共聚體系中,EPEG與小單體AA共聚的能力要比TPEG與小單體AA共聚能力強,而在不同條件下,EPEG與AA聚合反應所需的時間更短;(5)以單體配比為2:8的比例合成了自制減水劑EPEG-AA-PCEs和TPEG-AA-PCEs,對減水劑樣品進行了勻質性測試和混凝土的性能測試,包括混凝土坍落度測試、含氣量測試、凝結時間測試以及混凝土強度測試。測試結果表明自制PCEs在各方面均表現優異,說明自制PCEs的性能符合了市售減水劑的性能標準。
【學位授予單位】：山西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU528.042.2;O631.5
【圖文】：

緒論5圖1.3 均聚鏈和各種共聚類型的實例Fig 1.3 Examples of a homopolymer chain and various copolymer types因此，清晰的區別共聚物的類型是非常重要的，為了解共聚物的單體聚合活性，鏈段分布及共聚物的類型等引入競聚率的概念。競聚率是基于自由基共聚加成而提出的概念[49]，是單體均聚和共聚反應鏈增長的速率之比，通過競聚率可直觀的分析大單體與小單體的共聚傾向，以及共聚單體進入共聚物的本領[50]。而兩元單體（以M1、M2代表）共聚時鏈增長反應只有以下四種： 11111MMMk 12212MMMk 21121MMMk 22222MMMk 其中，k代表反應速率常數，根據競聚率的定義，則通常以r1代表單體M1的競聚率，r2代表單體M2的競聚率，則有：12111kkr 21222kkr 根據r的定義我們可以通過r的大小來判斷單體的共聚行為（以r1為例）：若r1=0時

14a）反應前的GPC圖譜 b）反應后的GPC圖譜圖3.1 聚合反應發生前后的凝膠滲透色譜Figure 3.1 Gel permeation chromatography before and after polymerization由上兩圖可得，聚合反應一段時間后，除在38.550 min處有響應峰外，在28.233min處又有響應峰，說明聚合反應合成共聚物，且轉化率為12.24%，符合轉化率低于15%的要求。3.2.2 聚合物的 FTIR 表征采用紅外光譜對實驗所得樣品進行表征，分析所得FTIR譜圖3.2，并參照紅外光譜分析表進行分析。圖3.2 EPEG-AA樣品的紅外表征Figure 3.2 FTIR Analysis of EPEG-AA samples分析圖譜可知在3451 cm-1處存在一明顯的寬峰，應為-OH的伸縮振動吸收峰；在2888.90 cm-1處存在一強峰

a）反應前的GPC圖譜 b）反應后的GPC圖譜圖3.1 聚合反應發生前后的凝膠滲透色譜Figure 3.1 Gel permeation chromatography before and after polymerization由上兩圖可得，聚合反應一段時間后，除在38.550 min處有響應峰外，在2處又有響應峰，說明聚合反應合成共聚物，且轉化率為12.24%，符合轉化率的要求。 聚合物的 FTIR 表征采用紅外光譜對實驗所得樣品進行表征，分析所得FTIR譜圖3.2，并參照紅析表進行分析。

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