氨基磺酸盐减水剂结构特点减水机理

氨基磺酸盐减水剂分子结构其特点是分子中增水性的主链是亚甲基连接的单环芳经,而在环上分布着—SOI,一OH、一NH:和—COOH等亲水基团,图3-12是一个典型的氨基磺酸系高效减水剂的红外光谱,分子结构中一SO2基团对应的波数是1182cm-1,-OH基团对应的波数是2919.25cm—NH:基团对应的波数是2852.72cm-1、3417.02cm-1.烷基、烷氧基等取代基,或有可能使主链上带有聚氧乙烯基等长链基团的结构,所带负离子基团多(-SO2,-OH,-NH2),极性强,结构的分支链多,而且在水泥颗粒上吸附呈环圈及尾状吸附,因而空间位阻较大。空间位阻和静电斥力的共同作用,使得氨基磺酸盐减水剂具有优良的减水分散性能,其中—SO:H主要显示高减水率,一NH2、一OH等显示优良的缓凝保圩作用,氨基确酸系高效减水剂的分子结构为线性主链附带较多支链的体型结构,它在水泥颗粒上的吸附属于齿轮型、引线型。

氨基苯碳酸高效减水剂合成时,由于甲醛与苯酚的反应能力较强,所以甲醛与对氨基苯横酸钠反应浓度较低,只能形成一个屋甲基化合物,多握甲基化合物难以形成。因此,对氨基苯磺酸钠—NH:屋甲基化生成伸腰后,仲胺上的H难以或不能再和甲醛缩合反应。所以甲醒只能以等物质的量与对氨基苯磺酸钠反应。

对氨基苯黄酸钠在3200~3500cm一!处有两个吸收峰,弱而尖锐,是伯胺的特征吸收峰。氨基磺酸盐减水剂在3300~3500cm一之间的吸收峰明显增强,双峰逐渐减小,说明有羟基存在,反应生成了澄甲基化合物。在829~834cm-1处存在一个吸收峰,是苯环1,4二取代的特征峰,可证明-CH2OH不在苯环上,而和对氨基苯黄酸钠一NH:反应生成仲胺。在900cm-1、818cm-1处有两个吸收峰,是苯环的1,2,4-三取代特征峰,即对氨基苯磺酸钠苯环上有3个取代。氨基磺酸盐减水剂的特征峰:3700~3100cm-1、1600~1300cm-1、1205cm-1、1131cm-1、1044cm-1比较对氨基苯黄酸与苯酚混合物的红外光谱图与合成减水剂的红外光谱图可知,在混合物图中3048cm-1处芳怪C-H的伸缩振动峰在减水剂图中已非常微弱,说明苯环上活泼氢大部分发生了反应;此外,混合物图中特别是818cm-1处吸收峰变弱也说明了这个问题。在波数为1598.01cm-1处的吸收峰是苯环上C-C的特征吸收峰,在减水剂图中有所增强,说明苯酚、对氨基苯磺酸发生了反应;1479cm1为CH:剪式振动,1383cm-1为CHg弯曲振动,吸收峰变强可以说明产物中甲醛参与了交联反应。减水剂图中3420cm-1处-NH2吸收峰的大大增强还说明了对氨基苯磺酸参与了聚合反应;1218cm-1、1126cm-1为S-O特征吸收峰,其增强也说明了这个间题。

在与水泥介质的相互作用中,随着介质碱性的逐步增强,氨基磺酸系高效减水剂分子中的活性官能团逐步电离,分子结构的极性增强,众多体型支链结构使分子之间形成空间立体斤力。由于空间立体斥力的作用,使得在定时间内,水泥浆体的絮凝结构不断解体,所包裹的水分不断被释放,水泥浆体的黏度系数与屈服剪切应力不断减小,水泥水化受到抑制,从而净架流动度的经时损失得到有效控制,甚至出现经时增大的情况。

氨基磺酸系高效减水剂小掺量时即可获得高减水率,不但能显著提高混凝土的早期7天强度,也能大幅提高混凝土的后期28天强度。运用氨基碳酸系高效减水剂配制混凝土时,随着掺量的增大,新拌混凝土在初期产生定数量的泌水而使混凝土的黏聚性稍差,但却可使混凝土在一定时间内保持较好的流动性,混凝土坝损得到控制。空间位阻理论认为,由于聚合物结构中支链多且长,在水泥颗粒表面吸附时形成庞大的立体吸附结构,尽管其馆和吸附量减少,5电位值较低,但空间位阻大,能有效地防止水泥颗粒的聚集,同时在水泥颗粒表面形成较大的吸附区,吸附力增强。因此,高效减水剂不易随水化的进行而脱离颗粒表面,即其吸附量随初期水化的进行而减少的幅度较小,从而有利于水泥浆体在较长时间内保持较好的流动性,混凝土坝落度损失小。减水效果显著,掺量为0.30%时,减水率即达13.5%,且随减水剂掺量的增大,减水率可达30%以上,且混凝土强度显著提高。氨基磺酸系减水剂减水率可达25%以上,可配制C50~C100的高强、超高强昆凝土,毋落度损失小。

惨氨基磺酸系高效减水剂的混凝土坝落度在90min内基本保持不变,但对掺量及水泥都较敏感,过量则容易泌水使混凝土粘罐;而茶系及三聚箭按系高效减水剂的坝落度损失很快,60min后已基本上不能流动。通常情况下,将氨基磺酸盐类高效减水剂与茶系高效减水剂进行复配,不仅可以改善茶系减水剂与水泥的适应性,而且能增强混凝土的期落度保持性。氨基磺酸系高效减水剂在应用过程中对掺量比较敏感,若掺量过低,水泥粒子不能充分分散,混凝土坝落度较小,若减水剂掺量过大,则容易使水泥粒子过于分散,混凝土保水性不好,离析泌水现象严重,甚至浆体板结与水分离,在施工中很难掌握。另外目前生产氨基磺酸系高效减水剂的原料为苯酚及甲醛,均为易挥发的有毒物质,生产工艺控制不好会给环境造成较大的污染,生产价格也较高,一定程度上限制了其应用范围。


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