Polükarboksüülse superplastifikaatori molekulaarstruktuur

Polükarboksüülsete superplastifikaatorite molekulaarstruktuuril on järgmised omadused: tugevad polaarsed rühmad, nagu karboksüül-, sulfoon- ja polüetüleenoksiidrühmad, viiakse põhi- või kõrvalahelatesse, andes molekulidele kammitaolise struktuuri. Tavaliselt on sellel joonisel 1 näidatud struktuur, kus tegelik tüüpiline keemiline valem on teatud osade kombinatsioon, kus M1 ja M2 tähistavad vastavalt H ja leelismetalliioone; M3 tähistab H, leelismetallide ammooniumiioone või orgaanilisi amiine. Tsemendipasta süsteemis interakteeruvad need pika ahelaga struktureeritud makromolekulid üksteisega hüdrofiilsete külgahelate kaudu ja kapseldavad tsemendiosakesi, samal ajal kui hüdrofoobsed rühmad on suunatud vesilahuse poole. Selle tulemusena dissotsieeruvad superplastifikaatori molekulid vees suurteks anioonideks, mis adsorbeeruvad tsemendiosakeste pinnale, vähendades nende pinnaenergiat. See loob tsemendiosakeste pinnale tugeva elektrivälja, mis suurendab zeta potentsiaali absoluutväärtust, tekitades seeläbi osakeste vahel tugeva elektrostaatilise tõukejõu, mis takistab või häirib tsemendigeeli sidusstruktuuri moodustumist, mis viib vaba vee koguse suhteline suurenemine ja hajutava efekti tekitamine. Lisaks tekitab kõrgpolümeeride adsorptiivne kiht ruumilisi tõkkeid osakeste agregatsioonile.

Jooniselt on näha, et polükarboksüülsete superplastifikaatorite keemiline struktuur on hüdrofiilse karkass-hüdrofoobse kõrvalahela tüüpi. Seda iseloomustab see, et põhiahela otsas on karboksülaadi anioonsed külgahelad ja keskel mitteioonsed kõrvalahelad. Samas makromolekulis on nii anioonsed kui ka mitteioonsed kõrvalahelad, mis teeb sellest tüüpilise ioonse segatüüpi lisandi, millel on erinevad füüsikalised ja keemilised omadused. Erinevate hüdrofoobsete rühmade hüdrofoobsust võib järjestada järgmiselt: alifaatsed alkaanid, mis on suuremad või võrdsed kui tsükloalkaanid > alifaatsed aromaatsed süsivesinikud > aromaatsed süsivesinikud > nõrkade hüdrofiilsete rühmadega süsivesinikud. Kui hüdrofoobsed rühmad on alifaatsed alkaanid, suurendab süsinikuaatomite arvu suurenemine hüdrofoobses põhiahelas vee pindpinevuse vähendamise võimet. Hüdrofiilsete rühmade puhul mõjutavad superplastifikaatori jõudlust peamiselt nende maht, suhteline asend ja kogus: hüdrofiilsete rühmade suurus mõjutab superplastifikaatori molekulide poolt hõivatud pinda adsorptsioonikihis, mõjutades seeläbi pindpinevuse vähendamise võimet. . Kui hüdrofiilsed rühmad asuvad süsinikuahela lõpus, on need pindpinevuse vähendamisel tõhusamad, samas kui suurem arv hüdrofiilseid rühmi tagab parema hajutamise. Veelgi enam, külgahelate pikkus ja kogus mõjutavad oluliselt superplastifikaatori vett vähendavat jõudlust. Kui pikki külgahelaid on palju, ulatuvad need ruumi, luues steerilise takistuse, mis takistab tõhusalt tsemendiosakeste kokkupuudet. Ja vastupidi, kui lühikesi külgahelaid on palju, on nende adsorptsioonikiirus suurem.

Seda võib mõista järgmiselt: karboksüülhapete seeria kammitaolise struktuuri põhjal on kaasatud täiendav sulfoonhapperühma sisaldav kõrvalahel, mis saadakse karboksüül- ja sulfoonhapperühmi sisaldavate ning küllastumata küllastumata süsivesinike kolmekomponendilise kopolümerisatsiooni teel. eeter-, ester- või amiidsidemeid sisaldavad süsivesinikud. Sulfoon- ja karboksüülhape asuvad ühel kõrvalahelal, samas kui eeter-, ester- või amiidsidemed on teises külgahelas, mis kõik moodustavad struktuuriüksuse. Peaahel on süsinik-süsinik ahel ja sulfoonhapperühma sisaldav kõrvalahel võib olla ka süsinik-süsinik ahel või benseenitsükkel. Külgahela sulfonaatrühm ja karboksülaatrühm eksisteerivad anioonsete segmentidena, kusjuures anioonid asuvad külgahelate lõpus. Happena eksisteeriv karboksüülrühm on vesiniksideme jaoks oluline rühm. Mittedomineerivad funktsionaalrühmad, mis on võimelised moodustama vesiniksidemeid, esinevad eeter-, ester- või amiidsidemete kujul ja moodustavad mitteioonsed segmendid. Anioonsete ja mitteioonsete rühmade kooseksisteerimine samas molekulis annab väga kohandatava segatud ioonse tüüpi lisandi. Nende funktsionaalrühmade hulgas on COOH-l ja SO₃H-l ainulaadsed omadused polükarboksüülsetes superplastifikaatorites ja neil on pealekandmisel domineeriv roll: SO₃H peamine roll on tagada kõrge dispersioon ja saavutada kõrge veesisalduse vähenemise kiirus, mis omakorda viib pidurdamise ja säilitamiseni. madalseis; COOH peamine roll on tsemendiosakeste tõhus hajutamine ja tsemendi hüdratatsioonireaktsiooni edasilükkamine. Lisaks võivad funktsionaalsed rühmad, nagu amiid- ja karboksüülrühmad, läbida hüdrolüüsi leeliselises keskkonnas, vabastades madalama molekulmassiga hüdrolüüsiprodukte, millel on vett vähendav toime, saavutades seeläbi soovitud dispergeeriva efekti. Need molekulide struktuuriomadused annavad polükarboksüülsetele superplastifikaatoritele adsorptsiooni-dispersiooni, samuti niisutavad ja määrdeomadused.