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基本信息

項(xiàng)目名稱：
聚羧酸高效減水劑作用機(jī)理、合成及分子表征
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本文以實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，本文提出了新拌水泥漿體的多級(jí)絮凝結(jié)構(gòu)模型，本文實(shí)驗(yàn)合成了減水率高達(dá)41.0%，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，同時(shí)具有凈漿流動(dòng)度大，經(jīng)時(shí)損失小，更好的分散性和流動(dòng)保持性等優(yōu)點(diǎn)。
詳細(xì)介紹：
聚羧酸系減水劑是一種新型綠色高效減水劑，具有分子結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性、低摻量、高分散性、坍落度損失小、早期強(qiáng)度高、與水泥適應(yīng)性好、綠色環(huán)保節(jié)能等特點(diǎn)。本文提出了新拌水泥漿體的多級(jí)絮凝結(jié)構(gòu)模型，由此揭示了聚羧酸高性能減水劑的高減水率和高保坍機(jī)理，為該類減水劑的復(fù)合技術(shù)和新品種的開發(fā)提供思路。本文選用甲基丙烯酸和甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯為原料，采用水浴法，進(jìn)行二元自由基共聚反應(yīng)合成制備聚羧酸減水劑，并通過紅外光譜法、氫核磁共振法、凝膠色譜等方法研究了聚羧酸系高效減水劑的性能。結(jié)果表明：合成的聚羧酸減水劑含有羥基( - OH) 、羧基( - COOˉ ) 、磺酸基( - SO3ˉ ) 、酯基(C - O -C ) 等官能團(tuán)，減水率高達(dá)41.0%，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，同時(shí)具有凈漿流動(dòng)度大，經(jīng)時(shí)損失小，更好的分散性和流動(dòng)保持性等優(yōu)點(diǎn)。

作品圖片

  • 聚羧酸高效減水劑作用機(jī)理、合成及分子表征
  • 聚羧酸高效減水劑作用機(jī)理、合成及分子表征
  • 聚羧酸高效減水劑作用機(jī)理、合成及分子表征
  • 聚羧酸高效減水劑作用機(jī)理、合成及分子表征
  • 聚羧酸高效減水劑作用機(jī)理、合成及分子表征

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

目的：研究聚羧酸減水劑的作用機(jī)理，并合成聚羧酸減水劑，為該類減水劑的復(fù)合技術(shù)和品種的開發(fā)提供新的思路，為減水劑的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用提供技術(shù)支持。 思路 實(shí)驗(yàn)原理：減水劑的合成和減水機(jī)理→聚羧酸水劑分子的設(shè)計(jì)及合成反應(yīng)設(shè)計(jì)→合成→減水劑的性能測(cè)試及分子表征：通過IR、NMR等知悉合成的聚羧酸減水劑的分子結(jié)構(gòu)對(duì)比試驗(yàn) ：與萘系、氨基、外國(guó)等減水劑進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，觀察各個(gè)減水劑的經(jīng)時(shí)損失、減水率等的效果。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

本實(shí)驗(yàn)涉及有機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)（含儀器分析）、高分子化學(xué)等的基礎(chǔ)理論知識(shí)。運(yùn)用了IR、NMR、凝膠色譜、粘度計(jì)等先進(jìn)儀器，操作規(guī)范，而且本課題的指導(dǎo)老師在國(guó)內(nèi)是首批研究聚羧酸減水劑的專家之一，積累了大量的實(shí)驗(yàn)和工業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，所以作者認(rèn)為該課題作品具有科學(xué)性和先進(jìn)性。另一方面，本文提出了新拌水泥漿體的多級(jí)絮凝結(jié)構(gòu)模型，以及用很多現(xiàn)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行分子表征和分析，也具有獨(dú)特性和創(chuàng)新性。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2009年中國(guó)商品混凝土產(chǎn)量達(dá)7.9億立方米，比2008年增長(zhǎng)了12.9%，作為混凝土的重要添加劑——減水劑的性能是否優(yōu)良，關(guān)系到成本問題和建筑物的質(zhì)量問題。聚羧酸減水劑在日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在幾十年前已大規(guī)模應(yīng)用，很具有可行性。如杭州灣跨海大橋等均采用了聚羧酸減水劑，但其在我國(guó)的應(yīng)用還不廣泛。所以筆者認(rèn)為研究聚羧酸減水劑具有很重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、工業(yè)價(jià)值等現(xiàn)實(shí)意義。

學(xué)術(shù)論文摘要

聚羧酸系減水劑是一種新型綠色高效減水劑，具有分子結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性、低摻量、高分散性、坍落度損失小、早期強(qiáng)度高、與水泥適應(yīng)性好、綠色環(huán)保節(jié)能等特點(diǎn)。本文提出了新拌水泥漿體的多級(jí)絮凝結(jié)構(gòu)模型，由此揭示了聚羧酸高性能減水劑的高減水率和高保坍機(jī)理，為該類減水劑的復(fù)合技術(shù)和新品種的開發(fā)提供思路。本文選用甲基丙烯酸和甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯為原料，采用水浴法，進(jìn)行二元自由基共聚反應(yīng)合成制備聚羧酸減水劑，并通過紅外光譜法、氫核磁共振法、凝膠色譜等方法研究了聚羧酸系高效減水劑的性能。結(jié)果表明：合成的聚羧酸減水劑含有羥基( - OH) 、羧基( - COOˉ ) 、磺酸基( - SO3ˉ ) 、酯基(C - O -C ) 等官能團(tuán)，減水率高達(dá)41.0%，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，同時(shí)具有凈漿流動(dòng)度大，經(jīng)時(shí)損失小，更好的分散性和流動(dòng)保持性等優(yōu)點(diǎn)。

獲獎(jiǎng)情況

本文的寫作背景為作者參加2010年第二屆北京高等學(xué)校大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽的衍生作品，曾在此次比賽中獲得北京市三等獎(jiǎng)（獲獎(jiǎng)證書時(shí)間為2010年12月）。

鑒定結(jié)果

本文為自然科學(xué)類，能源化工類的論文。

參考文獻(xiàn)

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同類課題研究水平概述

聚羧酸減水劑是第三代減水劑。目前聚羧酸減水劑的推廣應(yīng)用在世界范圍內(nèi)已經(jīng)展開，日本在20世紀(jì)80年代已經(jīng)開始運(yùn)用，較為發(fā)達(dá)，目前應(yīng)用率達(dá)到了80%。在我國(guó)成功應(yīng)用僅在三峽大壩工程、京滬高鐵、杭州灣跨海大橋、田灣核電站等項(xiàng)目上有應(yīng)用，雖積累了一定經(jīng)驗(yàn)，但存在很多問題，如保塌性、溫度敏感性、黏性等方面。 目前我國(guó)減水劑品種主要是以第二代萘系產(chǎn)品為主體。近年來(lái)，聚羧酸系減水劑的應(yīng)用也從過去的重大工程重點(diǎn)部位的應(yīng)用向一般重大工程、普通工程應(yīng)用?，F(xiàn)在，聚羧酸減水劑在幾乎所有國(guó)家重大、重點(diǎn)工程中．尤其在水利、水電橋梁等工程中廣泛使用。目前在我國(guó)，聚羧酸系減水劑的工業(yè)化生產(chǎn)體系初步建立，主要包括原材料生產(chǎn)供應(yīng)體系初步建立，國(guó)內(nèi)如今對(duì)聚醚等原料的生產(chǎn)、供應(yīng)不斷發(fā)展，其生產(chǎn)廠家大多數(shù)都已形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模。有些公司的產(chǎn)品質(zhì)量也已接近國(guó)外產(chǎn)品水平。 我國(guó)的聚羧酸減水劑的研究和推廣方興未艾，具有很廣闊的前景。聚羧酸高效減水劑的研究已經(jīng)成為混凝土材料科學(xué)中的一個(gè)非常重要的分支, 并推動(dòng)著整個(gè)混凝土材料從高污染高能耗向綠色環(huán)保高效的高新技術(shù)發(fā)展。展望未來(lái)，每一項(xiàng)混凝土技術(shù)的提高都必然伴隨著開發(fā)最優(yōu)的外加劑。隨著對(duì)高效減水劑的合成、作用機(jī)理、結(jié)構(gòu)及性能等多方面系統(tǒng)的理論研究，聚羧酸減水劑將會(huì)廣泛地應(yīng)用到重要工程中, 并進(jìn)一步朝著綠色環(huán)保化、多功能化、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。
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