聚合物硫鋁酸鹽水泥防腐、抗?jié)B性能的研究.pdf

1、本文主要研究了苯丙乳液對硫鋁酸鹽水泥防腐、抗?jié)B等性能的影響。以苯乙烯和丙烯酸丁酯為主要原料，采用預乳化和半連續(xù)工藝合成了苯乙烯—丙烯酸丁酯共聚乳液，簡稱苯丙乳液。通過調(diào)節(jié)引發(fā)劑的用量、乳化劑的用量和苯乙烯與丙烯酸丁酯的比例，制得不同配比的苯丙乳液，并對其進行了單體轉(zhuǎn)化率、固含量、乳膠粒粒徑尺寸及分布、穩(wěn)定性、粘度和最低成膜溫度等性能的研究，確定了合成苯丙乳液的各種組分的最佳組成和合成條件。將合成的各種苯丙乳液摻入到硫鋁酸鹽水泥中，對聚合

2、物硫酸鹽水泥進行力學性能、抗?jié)B性和抗硫酸鹽侵蝕等性能測試。并結(jié)合XRD、SEM—EDS、紅外分析和孔結(jié)構(gòu)分析等組成和結(jié)構(gòu)分析方法，研究了苯丙乳液對硫鋁酸鹽水泥的改性機理。 研究結(jié)果表明，當引發(fā)劑用量為單體總量的5‰、乳化劑用量為單體總量的3.0％、苯乙烯和丙烯酸丁酯的比例為1.5：1時，合成的苯丙乳液的凝聚物較少，固含量較高、單體轉(zhuǎn)化率較高、粘度較大、平均粒徑較大、最低成膜溫度較低，苯丙乳液的性能最佳。 摻入苯丙乳液使硫

3、鋁酸鹽水泥的力學性能下降，但可以作為非承重型的水泥基材料，如橋梁的表面修復層。當引發(fā)劑用量為單體總量的5‰、乳化劑用量為單體總量的3.0％、苯乙烯和丙烯酸丁酯的比例為1.5：1，且聚灰比(P/C)為7.5％時，聚合物硫鋁酸鹽水泥砂漿的抗壓、抗折強度相對較高，分別能夠達到4.9MPa和28.0MPa。 摻入苯丙乳液明顯地改善了硫鋁酸鹽水泥的耐久性。苯丙乳液的摻入使硬化水泥漿體的滲透高度減小，浸泡在硫酸鈉溶液中的小試體的抗折強度增大

4、。當引發(fā)劑用量為單體總量的5‰、乳化劑用量為單體總量的3.0％、苯乙烯和丙烯酸丁酯的比例為1.5：1，且聚灰比(P/C)為7.5％時，聚合物水泥砂漿的抗?jié)B性及抗硫酸鹽侵蝕性較好。當乳化劑的用量過多時，引氣量就會增加，使聚合物水泥硬化漿體的孔隙增多，抗?jié)B性和抗硫酸鹽侵蝕性下降。這是因為苯乙烯含量的增加使得聚合物膜的硬度變大，最低成膜溫度升高，當苯乙烯和丙烯酸丁酯的比例大于1.5：1時，最低成膜溫度(MFT)均大于32℃，在室溫下成型時，聚

5、合物的成膜性不能得到充分的發(fā)揮，沒有與水泥水化產(chǎn)物充分形成彼此交聯(lián)的空間網(wǎng)絡，降低了聚合物水泥的性能。 材料的宏觀行為機制由其微觀結(jié)構(gòu)決定，普通硫鋁酸鹽水泥砂漿和苯丙乳液改性硫鋁酸鹽水泥砂漿的宏觀性能有許多不同，源于其微觀結(jié)構(gòu)的差異。孔結(jié)構(gòu)試驗結(jié)果表明，苯丙乳液的加入使硫鋁酸鹽水泥硬化漿體的有害孔比例減少，無害孔的比例增加，孔隙率降低，改善了聚合物硫鋁酸鹽水泥硬化漿體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高了硬化水泥漿體的密實度。SEM試驗分析進一步表

6、明，苯丙乳液對水泥漿體孔隙的改善作用，使硬化水泥漿體的結(jié)構(gòu)更加密實。另外，還可以看到許多膜狀物越過孔隙，起到架橋和填充作用，使孔隙尺寸變小，聚合物的相互交錯形成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。紅外光譜分析表明，聚合物分子中的某些活性基團與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生化學作用，形成了新的物質(zhì)，在紅外譜圖上表現(xiàn)為聚合物改性水泥較普通硫鋁酸鹽水泥相比出現(xiàn)了不同的峰，苯丙乳液中含有羧基或酯基，酯基在水泥+水體系的堿性條件下可能發(fā)生水解反應，生成羧基。羧酸根離子與水泥水化產(chǎn)生的