Polikarbonskābes superplastifikatora molekulārā struktūra

Polikarboksilskābes superplastifikatoru molekulārajai struktūrai ir šādas īpašības: spēcīgas polārās grupas, piemēram, karboksilgrupas, sulfonskābes un polietilēna oksīda grupas, tiek ievadītas galvenajās vai sānu ķēdēs, piešķirot molekulām ķemmei līdzīgu struktūru. Parasti tam ir struktūra, kas parādīta 1. attēlā, kur faktiskā reprezentatīvā ķīmiskā formula ir noteiktu daļu kombinācija, kur M1 un M2 apzīmē attiecīgi H un sārmu metālu jonus; M3 apzīmē H, sārmu metālu amonija jonus vai organiskos amīnus. Cementa pastas sistēmā šīs garās ķēdes strukturētās makromolekulas mijiedarbojas viena ar otru caur hidrofilām sānu ķēdēm un iekapsulē cementa daļiņas, savukārt hidrofobās grupas saskaras ar ūdens šķīdumu. Rezultātā superplastifikatora molekulas ūdenī sadalās lielos anjonos, kas adsorbējas uz cementa daļiņu virsmas, samazinot to virsmas enerģiju. Tas rada spēcīgu elektrisko lauku uz cementa daļiņu virsmas, palielinot zeta potenciāla absolūto vērtību, tādējādi radot spēcīgu elektrostatisko atgrūšanos starp daļiņām, kas kavē vai izjauc cementa gēla kohēzijas struktūras veidošanos, izraisot relatīvais brīvā ūdens daudzuma pieaugums un izkliedējoša iedarbība. Turklāt augsto polimēru adsorbējošais slānis rada telpiskus šķēršļus daļiņu agregācijai.

No attēla var novērot, ka polikarboksilskābes superplastifikatoru ķīmiskā struktūra ir hidrofilā mugurkaula-hidrofobās sānu ķēdes tipa. To raksturo karboksilāta anjonu sānu ķēdes galvenās ķēdes galā un nejonu sānu ķēdes vidū. Tajā pašā makromolekulā ir gan anjonu, gan nejonu sānu ķēdes, padarot to par tipisku jaukta jonu tipa piedevu ar dažādām fizikālām un ķīmiskām īpašībām. Dažādu hidrofobu grupu hidrofobitāti var klasificēt šādi: alifātiskie alkāni, kas ir lielāki vai vienādi ar cikloalkāniem > alifātiskie aromātiskie ogļūdeņraži > aromātiskie ogļūdeņraži > ogļūdeņraži ar vājām hidrofilām grupām. Ja hidrofobās grupas ir alifātiskie alkāni, oglekļa atomu skaita palielināšanās hidrofobajā galvenajā ķēdē uzlabo spēju samazināt ūdens virsmas spraigumu. Hidrofilajām grupām superplastifikatora darbību galvenokārt ietekmē to tilpums, relatīvais novietojums un daudzums: hidrofilo grupu lielums ietekmē superplastifikatora molekulu aizņemto laukumu adsorbcijas slānī, tādējādi ietekmējot spēju samazināt virsmas spraigumu. . Ja hidrofilās grupas atrodas oglekļa ķēdes galā, tās efektīvāk samazina virsmas spraigumu, savukārt lielāks hidrofilo grupu skaits nodrošina labāku izkliedes veiktspēju. Turklāt sānu ķēžu garums un daudzums būtiski ietekmē superplastifikatora ūdens samazināšanas veiktspēju. Ja ir daudz garu sānu ķēžu, tās stiepjas telpā, radot steriskus šķēršļus, kas efektīvi novērš saskari starp cementa daļiņām. Un otrādi, ja ir daudz īsu sānu ķēžu, to adsorbcijas ātrums ir lielāks.

To var saprast šādi: pamatojoties uz karbonskābju sērijas ķemmveida struktūru, ir iekļauta papildu sānu ķēde, kas satur sulfonskābes grupu, ko iegūst trīskāršā kopolimerizējot nepiesātinātos ogļūdeņražus, kas satur karboksil- un sulfonskābes grupas un nepiesātinātos. ogļūdeņraži, kas satur ētera, estera vai amīda saites. Sulfonskābes un karbonskābes atrodas vienā sānu ķēdē, bet ētera, estera vai amīda saites atrodas citā sānu ķēdē, un tās visas veido struktūrvienību. Galvenā ķēde ir oglekļa-oglekļa ķēde, un sānu ķēde, kas satur sulfonskābes grupu, var būt arī oglekļa-oglekļa ķēde vai benzola gredzens. Sānu ķēdes sulfonātu grupa un karboksilāta grupa pastāv kā anjonu segmenti ar anjoniem, kas atrodas sānu ķēžu galā. Karboksilgrupa, kas pastāv kā skābe, ir svarīga grupa ūdeņraža saitei. Nedominējošās funkcionālās grupas, kas spēj veidot ūdeņraža saites, pastāv ētera, estera vai amīda saišu veidā un veido nejonu segmentus. Anjonu un nejonu grupu līdzāspastāvēšana vienā molekulā rada ļoti pielāgojamu jauktu jonu tipa piedevu. Starp šīm funkcionālajām grupām COOH un SO₃H piemīt unikālas īpašības polikarbonskābes superplastifikatoros, un tiem ir dominējoša loma lietošanas laikā: SO₃H galvenā loma ir nodrošināt augstu dispersiju un sasniegt augstu ūdens samazināšanas ātrumu, kas savukārt izraisa aizkavēšanos un saglabāšanu. kritums; COOH galvenā loma ir efektīvi izkliedēt cementa daļiņas un aizkavēt cementa hidratācijas reakciju. Turklāt funkcionālās grupas, piemēram, amīda un karboksilgrupas, var tikt hidrolizētas sārmainā vidē, izdalot zemākas molekulmasas hidrolīzes produktus, kuriem ir ūdens samazinoša iedarbība, tādējādi panākot vēlamo izkliedējošu efektu. Šīs molekulu struktūras īpašības nodrošina polikarboksilgrupas superplastifikatorus ar adsorbcijas-dispersijas darbību, kā arī mitrināšanas un eļļošanas īpašībām.