超塑化剂结构与性能吸附及影响因素

吸附是影响超塑化剂性能的关键因素。大量的实验数据也证明超塑化剂的很多方面的性能都与吸附行为直接相关。

(1)超塑化剂吸附特征与吸附形态。

梳形超塑化剂的吸附本质是梳形超塑化剂上的羧酸基团与水泥颗粒和水化产物表面的钙离子发生偶合。因此,早期水化物的zeta电势是影响超塑化剂吸附的主要因素,正的zeta电势会导致较高的吸附量,零或负zeta电势的粒子上很难吸附超塑化剂分子,zeta电势主要由水泥粒子的表面化学组成决定。Plank等人报道了大量数据证实了zeta电势与吸附量之间的相关性,并提出早期吸附的模型。

一般地,超塑化剂在水泥粒子表面的吸附随掺量的增加而线性增加,BNS系的超塑化剂随着用量增大,吸附量增大幅度约为C×0.5%,是丙烯酸系外加剂的两倍。但通过掺量控制吸附量仍有相当的难度,主要是因为二者之间的系数(可以用吸附程度的概念来表示,即吸附量比总掺量)因结构而有巨大差异,在某些情况下,吸附量甚至不再依赖于掺量。因此,吸附性能受到主链羧酸基团质量分数的影响,同时受到溶液中能够与钙离子复合的小分子、离子浓度的影响。值得注意的是,侧链的性质,如长度、密度等往往也会影响到吸附性能,进而影响分散性。

(2)主链化学结构的影响。

主链电荷密度较高的聚合物吸附程度较高。而对于梳形PCE而言,其电荷密度随着主链上自由羧基个数的增加而增加,即随着侧链密度的减少而增加。需要注意的是,减少侧链长度也会使主链自由羧基增加,这可能是因为侧链的聚继结构如果过长则会与主链上的羧基相互作用从而形成氢键。因此,低电荷密度、高侧链密度、长侧链的聚合物的吸附量都比较少。

另一种调整主链电荷密度的办法是在聚合阶段向主链引入其他基团。MCPC、AMMA都比PCE的主链富有更多的灵活性,可能实现对主链电荷密度和侧链密度的分别控制。

(3)相对分子质量和相对分子质量分布对吸附的影响。

相对分子质量大的分子吸附程度较大,随之而产生的结论是为了更好地控制和预测超塑化剂的吸附状况,避免同一体系中不同相对分子质量超塑化剂吸附的差别影响整个体系的吸附行为,要尽量控制超塑化剂的多分散系数,使相对分子质量尽可能均一。



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