聚丁二烯接枝聚苯乙烯胶乳的制备及对水泥砂浆的改性.docVIP

YCanPDF实验合成橡胶工业，2014－11－15，37（6）：423～428CHINASYNTHETICＲUBBEＲINDUSTＲY聚丁二烯接枝聚苯乙烯胶乳的制备及对水泥砂浆的改性韩莹1，赵文杰2*（1．吉林建筑大学材料科学与工程学院，长春130118；2.长春工业大学化学工程学院，长春130012）摘要:通过半连续乳液接枝聚合法制备了聚丁二烯(PB)/聚苯乙烯(PS)(质量比)为70/30、50/50和30/70的3种PB接枝PS胶乳，采用傅里叶变换红外光谱(FTIＲ)表征了接枝产物，考察了PB/PS和聚灰比对改性水泥砂浆减水能力、保水率、力学强度以及吸水速率的影响，并采用扫描电子显微镜表征了胶乳改性水泥砂浆的微观结构。结果表明，在FTIＲ谱图中，不仅出现了PB特征峰，而且出现了PS吸收峰，苯环为单取代，说明PS接枝到PB主链上;PB/PS为30/70的胶乳改性水泥砂浆的减水作用和抗压强度较强，而保水作用最差，PB/PS为50/50的胶乳改性水泥砂浆的抗折强度较高，吸水速率较缓慢;胶乳改性水泥砂浆中有桥接结构、互穿网络结构以及孔洞结构。关键词:聚丁二烯;接枝;聚苯乙烯;胶乳;半连续乳液接枝聚合法;改性;水泥砂浆;微观结构中图分类号：TQ172.9文献标志码：A文章编号：1000－1255（2014）06－0423－06胶乳改性水泥基材料具有良好的黏结性、耐水性、抗渗性、抗化学品腐蚀性、抗冻融循环、物理机械性能和耐用性，且由于改性水泥的制备工艺与普通水泥砂浆、混凝土差别较小，也不用采取湿养护，收缩形变与一般的水泥砂浆、混凝土相同或稍低一些，因此，在水下、地下、海洋、港口、道路、桥梁等建筑以及文物古迹的修补等领域得到广泛的应用［1－3］。随着科技水平的日益提高，胶乳的生产成本将会降低，同时，很多损坏的道路和建筑物急需修补，所以，胶乳改性水泥基材料将以独特的性能表现出其作为修补材料的巨大应用价值［4］。通过对胶乳改性水泥砂浆的研究发现，胶乳的性能决定改性砂浆的性能，尽管胶乳的化学组成有时相同，但胶乳的制备方法不一样，其性能也不同。近年来文献报道用于水泥改性的丁苯胶乳，是采用无规间歇共聚法制备，而本工作采用半连续种子乳液接枝共聚法制备了聚丁二烯接枝聚苯乙烯（PB－g－PS）胶乳，该产物与无规共聚物相比具有优异的耐水性、耐磨性、耐候性、耐污性及防辐射性能，且成膜温度更低，成膜性、稳定性和力学性能更优［5－6］，而较低的成膜温度和优异的成膜性能是水泥改性剂的2个重要指标。本工作将制备的PB/PS（质量比）分别为70/30、50/50和30/70的3种PB－g－PS胶乳用于改性水泥砂浆，考察了PB/PS和聚灰比对改性水泥砂浆减水能力、保水能力、力学强度以及吸水情况的影响，并通过扫描电子显微镜（SEM）表征了胶乳改性水泥砂浆的微观结构。①1实验部分1.1原材料PB胶乳，平均粒径为300nm，总固物质量分数为57%，乳化剂（阴离子型）质量分数为5%，凝胶质量分数为1%，中国石油吉林石化公司产品。甲基丙烯酸环氧丙酯（GMA），分析纯，上海安利化工厂产品。苯乙烯（St）、过氧化氢异丙苯（CHP）、硫酸亚铁（FeSO4）、葡萄糖（DX）、氢氧化钾（KOH）、焦磷酸钠（SPP）均为工业级，由中国石①收稿日期：2014－01－27；修订日期：2014－07－23。作者简介：韩莹（1973—），女，吉林九台人，硕士，讲师。主要从事高分子材料方面的研究，已发表论文8篇。基金项目：吉林省科技发展基金资助项目。*通讯联系人。油吉林石化公司提供。吐温－20，分析纯，天津市光复精细化工有限公司产品。P.042，5Ｒ硅酸盐水泥，长春亚泰水泥有限公司产品。标准砂，厦门艾思欧标准砂厂产品。拌合水为蒸馏水。1.2实验方法PB－g－PS胶乳的制备［7］向装有搅拌装置、进样装置、温控装置以及冷凝装置并且连接氮气引入管的2L四颈瓶中加入1L去离子水、PB胶乳（300，500，700g）、3.5g助还原剂DX和2.5g螯合剂SPP，然后加入0.05g主还原剂FeSO4和0.5gpH值调节剂KOH，反应温度保持在70℃，搅拌转速控制在250r/min，由钢瓶将氮气加入到反应器中，将1.5mLCHP、St（St用量与PB用量之和为1000g）的溶液连续滴加到四颈瓶中，滴加结束后，继续反应2h，反应温度降低至60℃，反应停止。PB－g－PS胶乳的凝聚与后处理取出约40mL的反应产物，将少量的MgSO4晶体加入到产物中，边加热边搅拌，直至破乳，将上层清液倒掉，依次对滤饼进行清洗、真空吸滤及真空干燥至恒定质量。取约0.5gPB－g－PS粉料加入小