论文部分内容阅读
梳形结构聚合物由于其特殊的分子结构而被广泛应用于各个行业,比较典型的是建筑材料领域中使用的聚羧酸减水剂(PCE),其梳形结构使分子具有较大的空间位阻作用,从而表现出优良的减水性能。然而,合成PCE所用的聚醚大单体的主要原料—环氧乙烷/丙烷属于易燃易爆化学品,仓储及运输困难;合成聚羧酸减水剂用聚醚大单体的条件苛刻,生产设备要求很高,生产操作危险系数很大;而且环氧乙烷/丙烷来源单一,长期受控于中石化等几家企业,给聚羧酸系减水剂产品的生产和应用带来很大的限制和风险,整个聚羧酸减水剂行业的供求关系非常敏感和脆弱,迫切需要寻求其它种类的原料制备出新品种的减水剂,实现减水剂生产的创新化发展,及合成工艺的便捷化。本研究将高分子的结构设计原理应用于混凝土外加剂领域,探索了链转移自由基聚合的合成途径,开创性地以乙酸乙烯酯为主要原料,通过先合成主链再接枝侧链的方法,合成一种以聚乙烯醇为侧链结构的新型梳形聚合物,并将其应用到减水剂领域,实现了原料来源的多样化,合成方法的常规化。通过优选不同的单一结构变量合成出新型的梳形聚合物,并对其分散减水性能及其影响规律进行了测试,发现新型梳形聚合物制备的最佳合成参数是:主链聚丙烯酸丁酯最佳相对分子量为8786g/mol;侧链接枝反应时,n引发剂=n乙酸乙烯酯×2.0%,m混合溶剂:m乙酸乙烯酯=4:1,n乙酸乙烯酯:n丙烯酸丁酯=20:1;在醇解反应过程中,最佳反应温度为45℃,mNaOH/m酯=2.5%。通过红外光谱测得合成过程中官能团的变化与实验设计路线相符,通过热重曲线、核磁氢谱、13C NMR和DEPT谱结果验证了合成聚合物梳形分子的结构与所设计的聚丙烯酸-g-聚乙烯醇结构相符,证明得到了设计的梳形分子结构聚合物。通过GPC测得制备的梳形聚合物分子量,且其纯度达到92%,证明了实验中所采用提纯方法的可行性。实验所用合成方式常见、步骤简单、节能高效,以一种新的原料合成新型的梳形结构聚合物,并将其应用到减水剂领域,增加了减水剂的种类,开拓了梳形结构聚合物的合成新技术,对混凝土减水剂领域的基础研究和产业的发展具有重要作用。