ポリカルボン酸系高性能減水剤の性質、用途、製造技術

ポリカルボン酸系高性能減水剤は、カルボキシル基を含む不飽和モノマーと他の官能基を含む不飽和モノマーから構成されるポリマーの一種です。節水効果、崩壊防止効果、環境保護効果に優れたコンクリートを実現します。ポリカルボン酸高性能減水剤 低含量、高い減水率、制御可能な分子ケミカルブック構造、優れた分散性、グリーン環境保護、強力な適応性などの利点があり、膨大な数の学者や専門家の注目と研究により、さまざまな分野で広く使用されていますこれは、コンクリート混和剤の将来の開発トレンドになります。ポリカルボン酸系高性能減水剤の研究はコンクリート分野において避けられない要求です。

セメントスラリーにおいては、一般にポリカルボン酸系高性能減水剤の分散機構は立体障害が主な役割であり、静電反発力は二次的な役割であると考えられており、さらにカルシウムイオン錯体や水和膜潤滑も重要な役割を果たしている。ポリカルボン酸系減水剤分子が最初にセメント粒子と接触すると、ポリカルボン酸系減水剤分子の負に帯電した主鎖が正に帯電したセメント粒子の表面に吸着する、つまり「定着」現象が起こります。セメントスラリーの体液相中でポリカルボン酸系減水剤分子の側鎖が伸び、一定の厚みの吸着層を形成します。同時に、セメントスラリーの体液中で伸びるポリカルボン酸系減水剤分子の長い側鎖は、三次元的で交差した立体構造を形成することができます。セメント粒子が互いに接近する際に吸着層が重なり、その範囲が広いほどセメント粒子間の反発効果が大きくなり、セメント粒子の分散性が向上する。関連する研究では、セメント粒子の表面に形成されるポリカルボン酸系減水剤の分子吸着層が厚ければ厚いほど、セメント粒子の分散を改善するのに有利であることが示されている。したがって、立体障害はポリカルボン酸系高性能減水剤の分散機構において重要な役割を果たします。

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->-- ああ。カルシウムイオンの錯体形成を、カルシウムイオンの錯体形成機構の模式図として図2に示します。図に示すように、セメントスラリー中のカルシウムイオンは、ポリカルボン酸系減水剤分子のカルボン酸ラジカルと相互作用してカルシウム配位錯体を形成し、液相中のカルシウムイオン濃度を低下させ、CHSゲル粒子の形成を減少させ、その結果、速度が遅くなります。セメントの水和速度を高め、セメントの水和を抑制し、セメント粒子の分散性能を向上させます。ポリカルボン酸系高性能減水剤中のカルボン酸イオンの含有量が多いほど、つまりアニオン電荷密度が高いほど、セメント粒子の分散性が大幅に向上する。

イチジク。図２は、ポリカルボン酸系高性能減水剤の静電作用を示す。潤滑用ポリカルボン酸系減水剤の分子構造にはカルボキシル基、スルホン酸基、エーテル基が含まれており、親水性が非常に強いです。ポリカルボン酸系高性能減水剤をセメントスラリーに添加すると、負に帯電したカルボン酸基とスルホン酸基がセメント粒子表面に指向性吸着します。ポリカルボン酸系減水剤分子の極性基は水分子と結合して水素結合を形成しており、その水素結合力はポリカルボン酸系減水剤分子とセメント粒子の間に形成されるファンデルワールス力よりも強いため、安定した三次元構造を実現します。となり、ある程度の強さの溶媒水膜が形成されます（図3参照）。セメント粒子間の直接接触の可能性は、この溶媒和膜の層によって減少します。つまり、水和膜がセメント粒子間の潤滑効果を果たし、セメント粒子の凝集を破壊し、セメントスラリーの流動性能を向上させることが示されています。

イチジク。図３は、ポリカルボン酸系減水剤の潤滑効果を示す。現在、ポリカルボン酸系高性能減水剤の製造方法としては、以下の３つの方法がよく用いられている。 （１）重合性モノマー直接共重合法 不飽和カルボン酸モノマーと（メトキシ）ポリエチレングリコールを反応させて重合性不飽和大分子モノマーを調製し、これを低分子不飽和モノマーと共重合させてポリカルボン酸系高性能減水剤を調製する方法。 (2) 後重合官能化法 既存のポリマーを改質する方法です。まず、ポリカルボン酸は、溶液中の不飽和カルボン酸モノマーのChemicalbook単独重合または共重合によって調製されます。次に、調製したポリカルボン酸と（モノメチル）ポリエーテルを触媒の作用下で縮合反応によりポリカルボン酸の主鎖にグラフトさせた。 (3) その場重合・グラフト法 この方法は主鎖重合反応と側鎖分岐反応を同時に行う方法であり、主な目的は後重合官能基化法の欠点を改善することである。ポリカルボン酸超可塑剤は、開始剤として過酸化ベンゾイル (BPO) およびアゾジイソブチロニトリル (AIBN) を、反応媒体としてポリエーテルを使用して調製されました。