论文部分内容阅读
混凝土是世界上应用最广、用量最大的人工材料之一。一直以来,混凝土早期开裂问题普遍存在,极易造成结构安全隐患,带来极大的人力、物力损失。淀粉接枝共聚物内养护材料可通过独特的释水方式显著提高混凝土内部湿度,减少混凝土早期开裂。论文依托国家自然科学基金“具有互穿网络结构的阴-非离子化混凝土内养护材料的设计、合成与性能研究”(51202039),在课题组前期研究基础上,对反应影响因素进行进一步归纳、优化,建立反应动力学模型。本文开展的主要研究工作和取得的研究成果有: 本文以木薯淀粉,丙烯酰胺(AM),2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸(AMPS)及引发剂过硫酸铵等为原料,制备性能优异的淀粉-AM-AMPS三元接枝共聚物内养护材料,并建立含温度、淀粉浓度、单体浓度、引发剂浓度的淀粉接枝共聚反应动力学模型Rp=(0.00363T-1.165)×[A]0.509[B]1.135[C]0.506。 研究了不同反应条件对淀粉接枝共聚物吸水、释水和吸模拟孔溶液液、释模拟孔溶液能力的影响。发现在一定反应条件下,淀粉接枝共聚物的吸水率可达到307.2g/g、释水率可达到38.5%和吸模拟孔溶液率101.6g/g、释模拟孔溶液率37.7%。发现共聚物吸水性能随水温的升高逐渐减小;吸水速率随吸水时间的延长呈现先增高后趋于平缓的趋势;接枝物在重复吸水5次后仍能达到150倍左右。共聚物保水能力与时间和水温有关。保水率均随时间的延长而逐渐降低,但在自然条件下放置8天后,其保水率仍达到78.32%。 研究了不同反应条件对淀粉接枝共聚反应转化率、接枝率及接枝效率的影响。发现在一定条件下,淀粉接枝共聚反应的单体转化率可达到77.9%、接枝率可达到135.1%及接枝效率可达到82.6%。通过测定反应初期时间,接枝反应速率,计算淀粉接枝反应表观活化能,研究了反应初期,淀粉浓度、单体浓度、引发剂过硫酸铵浓度对淀粉接枝反应速率的影响,同时在温度为50-80℃范围内,不考虑其他因素的前提下,建立了含温度、淀粉浓度、单体浓度、引发剂浓度的淀粉接枝共聚反应动力学模型Rp=(0.00363T-1.165)×[A]0.509[B]1.135[C]0.506,此模型与自由基反应机理推导出的淀粉-AM-AMPS接枝聚合反应动力学公式:此处公式省略基本一致、可靠度高。从而可以通过该反应动力学模型对淀粉-AM-AMPS三元接枝共聚反应初期的反应速率进行预测,能够在一程度上对工业生产淀粉-AM-AMPS三元接枝共聚物起到指导作用。