水泥基材料聚合物改性机理研究的最新进展

第30卷第4期

硅酸盐通报Vol．30No．42011年8月BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY August ，2011

水泥基材料聚合物改性机理研究的最新进展

王茹，姚丽娟，王培铭

（同济大学材料科学与工程学院先进土木工程材料教育部重点实验室，上海201804）

摘要：本文介绍了近年来国内外在聚合物改善水泥基材料性能的机理探索方面的研究进展。从理论角度对水泥基

材料聚合物改性的机理进行了归纳与总结，

着重讨论了聚合物对水泥水化的影响，聚合物改性水泥基材料的微观结构，由此推出复合材料结构形成模型以及聚合物改性水泥基材料的孔结构等几个方面。

关键词：水泥基材料；聚合物；改性；机理；进展

中图分类号：TU528文献标识码：A 文章编号：1001-

1625（2011）04-0818-04Recent Research Development on Mechanism of Polymer

Modification to Cement-based Materials

WANG Ru ，YAO Li-juan ，WANG Pei-ming

（Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials of Ministry of Education ，School of Materials Science and Engineering ，

Tongji University ，Shanghai 201804，China ）

Abstract ：The domestic and abroad research development of mechanism for polymer-modified cement-

based materials in recent years is introduced in this paper．The conclusion of the mechanism for polymer-

modified cement-based materials is summarized from a theoretical viewpoint and mainly discussed on

several aspects such as the influence of polymer on cement hydration ，the microscopic structure of

polymer modified cement-based materials and the resulting composite structure model ，and the analysis of

pore structure．

Key words ：cement-based materials ；polymer ；modification ；mechanism ；development

基金项目：国家科技支撑计划（2006BAJ05B03）；教育部博士点基金（No．20060247023）

作者简介：王茹（1975-），女，博士，副教授，硕士生导师．主要从事聚合物水泥基复合材料的研究．E-

mai ：ruwang@tongji．edu．cn 1引言

水泥基材料是应用广泛的建筑材料，但其施工性能、力学性能和耐久性等方面存在局限性，不能满足某些实际应用的需要，人们经常加入聚合物改性。不同聚合物分子链的化学组成和结构不一样。用作改性水

泥基材料的聚合物，其官能团一般有如下几种：-OH ，-COOH ，-SO 3H ，-CONH 2，-COOR ，-O-，-CNO ，-ph ，-N-等，

不同基团由于其极性、亲水性、反应性、电性、分散性等不同，因而对水泥水化、凝结硬化有不同的影响；按状态可分为可再分散性粉末、乳液、水溶性聚合物和液体聚合物四类。近年来，随着科学技术的发展和研究技术的增多，

人们采用各种物理或化学的方法探测识别材料的组成和结构等信息。聚合物改性水泥基材料机理研究的角度和深度得到扩展。本文主要从聚合物对水泥水化的影响，聚合物改性水泥基材料的微观结构及复合材料结构形成模型，孔结构分析等方面综述了近几年国内外在该领域的研究进展。

第4期王茹等：水泥基材料聚合物改性机理研究的最新进展819 2聚合物对水泥水化的影响

聚合物对水泥基材料的改性作用，很可能与聚合物对水泥水化的影响有关。人们通过对聚合物改性水泥基材料的水化产物的定性和定量分析，推断聚合物对水泥水化的影响。

Silva等［1，2］用软X射线透射显微镜研究了羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）和乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）乳

液对纯硅酸三钙（C

3S）和铝酸三钙（C

3

A）早期水化的影响，结果显示水化初期HPMC延缓了C

3

A的水化，但效

果不明显。而EVA在含有C

3S的碱性溶液中发生了水解，释放出的醋酸根离子CH

3

COO-与Ca2+发生反应生成

了有机盐，改变了C-S-H的Ca/Si比，降低了Ca（OH）

2的生成量，同时CH

3

COO-插入C-S-H凝胶层，增大了层

间距。此外，EVA颗粒吸附在C

3S表面作为成核点，一方面阻止了C

3

S的水解，另一方面加速了颗粒沉聚。

西晓林等［3］研究了PVA粉体在高性能水泥基材料中的作用机理，发现PVA与水泥水化产物发生了物理和化学反应，消耗掉了一部分Ca（OH）

2

，其结晶程度变小，一方面，PVA由于自身的表面活性，附着在水泥颗粒表面或填充在不同颗粒之间，另一方面PVA中的-OH与浆体中的阳离子发生了化学键合反应，形成了配位键。雷西萍等［4］通过聚合物单体直接共聚法合成了五种带有聚醚不同支链密度的聚羧酸减水剂，发现掺加减水剂的水泥浆体水化比不掺的水泥水化速度快，相同时间内产生的水化产物多。

Beaudoin等［5］研究了十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）、亚甲基蓝（MB）、聚乙二醇（PEG）、PAA、PVA改性C-S-H相（C/S=0．6 1．6）的情况，研究表明聚合物和凝胶纳米结构的相互作用提高了硅氧聚合度，改善了体积稳定性和力学性能；聚合物分子使硅酸盐结构缺陷减少，从而使凝胶体系的耐化学腐蚀性能得到提高。张国防等［6］发现羟乙基甲基纤维素（HEMC）延缓了水泥早期的水化；HEMC和水泥水化产物发生了反

应，使SiO

44-单聚体和二聚体并存于C-S-H凝胶中；EVA促进了C-S-H凝胶中SiO4-

4

由一聚态向高聚态转变，

并使SiO4-

4

的聚合态转变时间由24h提前到12h，材料的粘结强度得到改善［7］。Pochard等［8］研究了聚合阳离子对水泥早期水化的影响，发现带负电的C-S-H纳米颗粒在钙含量丰富的溶液中形成的价键作用影响了

水泥的凝结，这一作用的主要缺陷在于其短程效应降低了水泥基材料的弹性模量，作者通过添加低聚物的阳离子与Ca2+争夺C-S-H纳米粒子来引起C-S-H凝胶的聚合度和电荷线密度的变化，从而使凝胶表面粘结力的范围和深度发生改变，材料的临界应变和韧性得到增强。

笔者［9，10］对比了苯乙烯-丁二烯共聚物（SBR）乳液和乳胶粉对水泥水化产物的影响，发现两者都促进了

钙矾石的生成，乳胶粉的作用比乳液更明显，乳液增加了钙矾石的稳定性；乳液和乳胶粉均使Ca（OH）

2

的生

成量减少（乳液比乳胶粉的效果更明显），C-S-H凝胶的形成延缓。水化3d C-S-H凝胶中仅发现SiO4-

4

单聚

体和二聚体，而28d发现了SiO4-

4多聚体；当聚灰比大于15%时，Al3+和SiO4-

4

的结合受到限制，Al3+结构变

化明显，C-S-H凝胶中SiO4-

4

的聚合度也受到了限制。此外，笔者［11］还发现在水化7d和28d后，SBR乳胶

粉使AFm和C

4AH

13

的含量下降。石膏消耗殆尽后，大部分C

3

A与Ca（OH）

2

发生反应，只有一小部分与AFt

反应，导致AFm含量较低。此外，改性试样中生成了CAH

10

。

目前，普遍认为聚合物在水泥水化过程中不仅存在物理作用，如聚合物颗粒在水泥颗粒表面的吸附及成膜作用影响水化进程等，与水化产物之间也发生了化学作用，如聚合物中的各种活性基团与水泥水化产物中的某些离子发生反应，形成特殊的桥键作用，或与凝胶纳米结构相互作用提高硅聚合度，改善水泥砂浆硬化体的显微结构等。

3聚合物改性水泥基材料的微观结构

材料的宏观性能与微观结构密切相关。聚合物改性水泥基材料的微观结构涉及聚合物颗粒在水泥表面的吸附情况、聚合物成膜过程、水化产物的形态、水泥浆体与集料界面过渡区的结构、有机相与无机相的存在形态及二者的复合结构等方面。

Zhong等［12］采用了激光粒度仪和离心分离法研究了聚合物颗粒在水泥颗粒表面的吸附情况，发现聚合物

820综合评述硅酸盐通报第30卷

的种类和掺入顺序对颗粒的吸附影响很大，Plank等［13］研究了水灰比为0．5时，聚合物乳液中的阴、阳离子和水泥之间的相互作用，以及离子的电性对聚合物膜分布的影响，结果表明乳液中的阴离子吸附了大量水泥孔溶液中的Ca2+。发现电势法和沉降分析法测得的水泥表面聚合物乳液的饱和吸附值相吻合。同时，由扫描电镜照片可以看到被吸收的阴阳离子在水泥表面分别聚集，并显示相反电荷，不过在某些区域并没有发现聚合物。

Silva等［14］观测了EVA在水泥净浆中的成膜过程，发现相对湿度变化时，聚合物膜并没有在体积和形貌上发生很大改变。Kong等［15］观察EVA乳液改性砂浆，发现硬化水泥浆体中形成的聚合物膜逐渐从分散相过渡到连续结构，最终与水化产物形成互穿网络结构。

笔者［16］曾观察过SBR乳液改性水泥砂浆的微观结构，发现聚灰比为8%的砂浆中出现了由聚合物膜构成的完整网状结构，随着水泥水化，生成的水化产物穿插于聚合物膜中，最终形成相互交织的有机-无机互穿结构，同时SBR乳液改善了集料和水泥浆体的界面结构。Xiao等［17］通过观察环氧树脂改性后的砂浆形貌，发现聚合物抑制了大晶体的生长，在水泥浆体和集料之间有聚合物膜生成，不仅起到桥接的作用，而且在水泥水化体系中形成了三维网状结构。刘其城等［18］对比掺与不掺水性环氧树脂的混凝土断面微观结构，发现在掺入水性环氧树脂的混凝土中环氧树脂和水化产物交织，形成了比混凝土更紧密的复合结构。

Beeldens等［19］对Ohama的三步模型进行了改进，强调了水泥颗粒和聚合物颗粒间的协同效应、不同成分之间的反应，从而考虑了不同条件下的水化过程，提出了聚合物改性水泥基材料的综合模型（Beeldens-ohama-van gemert模型）。通过对水泥水化和聚合物成膜过程的研究，发现聚合物对水泥水化产物形貌的影响、水化过程中聚合物膜的形成与聚合物的最低成膜温度有关。

目前，人们认为聚合物所形成的薄膜分布在砂浆中不同的位置，包括基层-砂浆界面区、骨料-浆体界面区、孔隙之间、孔壁周围、水泥水化产物之间；聚合物颗粒的吸附与原料的混合情况及养护条件等有关，可使水泥水化减缓；聚合物膜的均匀分布可以防止或减少水分蒸发，改善胶凝材料-骨料界面粘结力；互穿网状结构的形成，有利于应力的分散和转移，阻止或减弱了裂纹的增长。

4聚合物改性水泥基材料的孔结构分析

聚合物改性水泥基材料的孔结构包括孔径分布、特征孔径、平均孔径、最可几孔径及孔隙率等方面，这里考虑其与聚合物种类及掺量、水灰比和养护条件的关系。

Pourchez等［20］比较了HPMC、HEMC、HEC三种纤维素醚对水泥基材料水分传递和孔结构的影响，发现纤维素醚的掺入使得直径为50 250μm的微孔和500nm的毛细孔的孔隙率上升，纤维素醚的化学性质对孔结构影响较为关键。Haidar等［21］研究了微聚合物混凝土（MPC，由聚合物改性的一种适用于微型或小尺寸建筑的混凝土，在其配合比中，砂的级配要求很重要）的最优配比，该材料采用了环氧树脂混合某级配下的砂作为粘合剂。发现随着聚合物含量的增加总孔隙率和最大孔径呈下降趋势，原因是聚合物形成的交联结构填充了孔隙并包裹了集料；当环氧树脂含量为9%时，MPC达到最优配比，孔径分布最佳。

笔者［22］研究了在固定水灰比为0．4或流动度为（170?5）mm的情况下，聚灰比和养护方式对SBR乳液改性水泥砂浆孔结构的影响。发现固定水灰比，当聚灰比为10%时，水泥砂浆的体积密度最低，而孔隙率和大孔直径增大，不过固定流动度时，聚灰比对体积密度、孔隙率及孔径的影响不明显；湿养条件下水泥砂浆的孔隙率和孔径比混养时要低。张金喜等［23］研究了二甲基羟基硅油乳液和SBR乳液改性水泥砂浆，结果表明两种聚合物乳液具有细化水泥砂浆孔隙的作用。梅迎军等［24］发现SBR的掺入使砂浆的总孔隙率、平均孔径、最可几孔径及中值孔径减小、有害孔及多害孔减少，无害孔增多。尤其是闭口孔隙率在总孔隙中所占比重大幅度增加。

聚合物的掺入可以改变水泥基材料的孔结构，填充水泥浆体的毛细孔和大孔，使浆体与集料界面过渡区结构紧密；同时，水灰比的减少和聚合物膜的形成也大大降低了体系的孔隙率，提高了材料的内聚强度。

5结语

目前用于水泥基材料改性的聚合物多为单一聚合物，今后多种聚合物复合改性方法将逐步得到利用。

第4期王茹等：水泥基材料聚合物改性机理研究的最新进展821

基于环保的重视，废弃聚合物也逐渐成为改性水泥基材料的原材料。近年来，水泥基材料聚合物改性机理研究的方法不断增多，涉及本体及表面结构观测、结合状态分析、物质鉴定、元素分析等多个方面。但是聚合物改性水泥基材料的水化过程和形成的结构十分复杂，并且不同种类的聚合物在其中的作用及其程度不相同，仍有一些问题有待研究：对各类可用于水泥基材料改性的聚合物进行系统研究，建立理论模型，实现优化设计；结合产品使用趋势，对比研究同类聚合物不同形式的改性情况；合理运用先进的测试手段，从基础理论方面研究水泥基材料聚合物改性机理。随着改性机理的深入研究，一定会对高性能多功能聚合物改性水泥基材料的开发起到很大的推动作用。

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聚合物表面改性方法

聚合物表面改性方法 摘要：本文综述了聚合物表面改性的多种方法，主要包括有溶液处理法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理法和新兴的原子力显微探针震荡法，并结合具体聚合物材料有重点的详细介绍了改性方法及其改性机理。 关键词：聚合物；表面改性；应用 聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用，但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差，限制了聚合物材料的进一步应用。为了改善这些表面性质，需要对聚合物的表面进行改性。聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下，在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作，赋予材料表面某些全新的性质，如亲水性、抗刮伤性等。 聚合物的表面改性方法很多，本文综述了溶液处理方法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理方法和新兴的原子力显微探针震荡法。下面将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法。 1溶液处理方法 1.1含氟聚合物 PTFE或Teflon具有优良的耐热性、化学稳定性、电性能以及抗水气的穿透性，所以在化学和电子工业上广泛地应用，但由于难粘结，所以应用上受到局限。为了提高粘结性能，需对表面进行改性，化学改性的方法通常用钠萘四氢呋哺液溶处理它。此处理液的配制是由1mol 的金属钠(23g)一次加到1mol萘(128g)的四氢呋喃(1L工业纯)中去，在装有搅拌及干燥管的三口瓶中反应2h，直至溶液完全变为暗棕色即成[1]。 将氟聚合物在处理液中浸泡几分钟，取出用丙酮洗涤，除去过量的有机物。然后用蒸馏水洗。除去表面上微量的金属。氟聚合物在处理液中浸泡时，要求体系要密封，否则空气中氧和水能与处理液中络合物反应而大大降低处理液的使用寿命。正常情况处理液贮存有效期为2个月。处理后的Teflon与环氧粘结剂粘结，拉剪强度可达1100~2000PSi。处理过的表面为黑色，处理层厚低于4×10-5mm 时，电子衍射实验表明处理过的材料本体结构没有变化，材料的体电阻、面电阻和介电损耗也没有变化，此方法有三个缺点：一、处理件表面发黑，影响有色导线的着色；二、处理件面电阻在高湿条件下略有下降，三、处理过的黑色表面在阳光下长时间照射，粘结性能降低，因此目前都采用低温等离子体技术来处理。 1.2聚烷烯烃 聚乙烯和聚丙烯是这类材料中的大品种，它们表面能低。如聚乙烯表面能只有31×10-7J/cm2。为了提高它们表面活性，有利于粘接，通常需对它们的表面进行改性，其中化学改性方法有用铬酸氧化液处理，此处理液的配方[2]重铬酸钠(或钾)5份，蒸馏水8份，浓硫酸100份，将聚乙烯或聚丙烯室温条件下在处理液中浸泡1~1.5h，66~71℃条件下浸泡1~5min，80~85℃处理几秒钟，此外还有过硫酸铵的氧化处理液[3]。其配方为硫酸铵60~120g，硫酸银(促进剂)0.6g，蒸馏水1000ml，将聚乙烯室温条件下处理20min，70℃处理5min，当用来处理聚丙烯时，处理温度和时间都需增加一些，70℃lh，90℃10min，其中促进剂硫酸银效果不明显，可以去掉，但此处理液有效期短，通常只有lh。这两种处理方法，效果都不错。 1.3聚醚型聚氨酯 Wrobleski D. A.等[4]对聚醚型聚氨酯Tecoflex以化学浸渍和接枝聚合进行表面改性。且用Wilhelmy平衡技术测定接触角，结果表明，经聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和PEG化学浸渍修饰表面，以及用VPHEMA对2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸及其钠盐(AMPS和NaAMPS)光引发表面接枝。其表面能增大，表面更加亲水。化学浸溃使前进和后退接触角降低20和30~40

聚合物水泥防水砂浆试验

聚合物水泥防水砂浆试验作业指导书 SDZH/QMD1-58 1 适用范围 本作业指导书适用于聚合物水泥防水砂浆凝结时间、抗渗压力、抗压强度、抗折强度、粘结强度、耐热性、抗冻性试验。 2 依据 《聚合物水泥防水砂浆》JC/T 984-2011 《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T 1346-2001 《水泥胶砂强度检验方法》GB/T 17671（其最新版本适用于本文件） 《无机防水堵漏材料》GB 23440-2009 《混凝土界面处理剂》JC/T 907-2002 《普通混凝土长期性能与耐久性能试验方法》GB/T 50082-2009 《通用硅酸盐水泥》GB 175-2007 《聚合物改性水泥砂浆试验规程》DL/T 5126-2001 《行星式水泥胶砂搅拌机》JC/T 681-1997 3 主要仪器设备 1）水泥稠度及凝结时间测定仪 2）电动抗折试验机 3）压力试验机（300kN） 4）砂浆抗渗仪 5）电子拉力试验机（2000N） 6）电子天平（0.1g） 7）冻融箱：温度控制范围不应小于（-15~20）℃ 8）沸煮箱 4 标准试验条件 4.1试验室试验及干养护条件：温度（23±2）℃，相对湿度（50±10）%。 4.2养护室（箱）养护条件：温度（20±3）℃，相对湿度≥90%。 4.3养护水池：温度（20±2）℃。

4.4试验前样品及所有器具应在4.1条件下放置至少24h。 5 取样 5.1 组批 对同一类别产品，每50t为一批，不足50t也按一批计。 5.2 取样 在每批产品或生产线中不少于六个（组）取样点随机抽取。样品总质量不少于20kg。样品分为两份，一份试验，一份备用。试验前应将所取样品充分混合均匀，先进行外观检验，外观检验合格（液料经搅拌后均匀无沉淀；粉料为均匀、无结块的粉末。）后再按物理力学性能试验。 6 试验步骤 6.1配料 按生产厂推荐的配合比进行试验。 采用行星式水泥胶砂搅拌机低速搅拌或采用人工搅拌。 S类（单组分）试样：先将水倒入搅拌机内，然后将粉料徐徐加入到水中进行搅拌； D类（双组分）试样：先将粉料混合均匀，再加入已倒入液料的搅拌机中搅拌均匀。如需要加水的，应先将乳液与水搅拌均匀。搅拌时间和熟化时间按生产厂规定进行。若生产厂未提供上述规定，则搅拌3min、静止（1~3）min。 制备的砂浆分二次装入试模用插捣棒从边上向中间插倒25次，最后保持砂浆高出试模5mm，将高出的砂浆压实，刮平。试件成型后立即放入养护室养护，24h（从加水开始计 算时间）脱模。如经24h养护，会因脱模对强度造成损害的，可以延迟24h脱模。 7d龄期砂浆试件的养护：脱模后试件立即在温度为（20±2）℃的不流动水中养护继 续养护至3d龄期，再放入试验室干养护至7d龄期。 28d龄期砂浆试件的养护：脱模后试件立即在温度为（20±2）℃的不流动水中养护继续养护至7d龄期，再放入试验室干养护至28d龄期。 6.2 凝结时间 按6.1配料，按GB/T 1346-2001进行，采用受检的聚合物水泥防水砂浆材料取代该标准中试验用的水泥。 测定前准备工作：调整凝结时间测定仪的试针接触玻璃板时，指针对准零点。 初凝时间的测定：试件在标准养护箱内养护至起始时间之后30min时进行第一次测定。测定时，从标准养护箱中取出试模放到试针下，降低试针与水泥净浆表面接触。拧紧螺丝

聚合物改性水泥砂浆的研究进展

聚合物改性水泥砂浆的研究进展 引言早在90 年前聚合物改性砂浆和混凝土的概念就已 被提出了，但直到20 世纪70 年代后此类材料才得到较快发展，正值欧美发达国家在20 世纪四五十年代修建的混凝土 结构进入修补加固的时期。从某种程度上说，聚合物在水泥 基材料中的应用是伴随着混凝土结构的修补加固而发展起来的。随着近年来我国兴建的混凝土结构进入维修加固期，聚 合物改性水泥砂浆在我国的研究应用也有了较快发展。聚合 物的掺入可以提高水泥砂浆和混凝土的强度、粘结性能、抗 渗透性、耐腐蚀性等，因此聚合物被广泛用于提高建筑材料 的性能。用于修补混凝土结构表面缺陷的聚合物改性水泥砂 浆（PMCM ），可分为乳液类和胶粉类。对大量应用于PMCM 中的聚合物的调查表明，通过乳液聚合的聚合物应用最为广 泛并且能够被接受。用于聚合物改性水泥砂浆中的常用聚合 物乳液主要有丁苯类乳液（SBR）、丙烯酸类乳液（PAE）、环氧类乳液（EE）、氯丁类乳液（CR）、苯丙乳液（SAE）、醋酸乙烯酯－乙烯共聚物乳液（VAE ）、支化羟酸乙烯酯乳液（VA－VEOV A ）、聚醋酸乙烯酯乳液（PVAC ）等。一、新拌聚合物改性水泥砂浆的性能1、工作性聚合物 的种类、掺量对新拌砂浆的工作性影响显著。有研究发现，

不同种类聚合物乳液的减水率都能达到20％以上，减水效果明显，其中SBR 的减水效果更优。即使是同种聚合物，由于聚合物乳液的性质不同，对改性砂浆流动性的影响也不相同。通常，随着聚灰比（聚合物与水泥的质量比）的增加， 乳液改性砂浆的流动性提高，工作性改善。聚合物乳液的掺 入能提高新拌砂浆的工作性，这是因为乳液中的表面活性剂 及稳定剂在改性砂浆中引入了较多气泡，砂浆中水泥颗粒的 堆积状态得到改善，水泥颗粒的分散效果提高。乳液的憎水 性和胶体特性使新拌改性砂浆具有良好的保水性，从而降低 了对其进行长期湿养护的必要。通过在聚合物改性砂浆中掺 入纤维素醚、改性无机矿粉可以进一步提高新拌砂浆的保水率。2、含气量已有研究表明，聚合物乳液改性砂浆的含气 量高于空白普通水泥砂浆，这是因为掺入的聚合物乳液中的 表面活性剂和稳定剂在新拌砂浆中引入了较多气泡。适当的 引气有助于改善新拌水泥砂浆的流动性，提高其抗渗性和抗 冻融性，但过量的气泡则会降低砂浆的强度。一般聚合物乳 液改性砂浆的含气量为5%～20%，有些甚至高达30%。控制改性砂浆的含气量，常用的方法是在乳液中掺入适量的消泡剂。有研究表明，不掺消泡剂的聚丙烯酸酯乳液改性水泥砂浆的含气量为43.6%，而当掺入0.5%的消泡剂后含气量大幅降低至8.0%。考虑到消泡剂可能会影响水泥与增强材料之间的粘结，有些文献研究了其它降低含气量的方法，例如在拌

聚合物改性砂浆粘结强度及测试方法的研究

聚合物改性砂浆粘结强度及测试方法的研究 吴敬龙，李家和，王政 （哈尔滨工业大学材料学院，哈尔滨15006） 【摘要】粘结强度是建筑砂浆一项主要的性能指标，但我国目前还没有测试砂浆粘结强度试验方法及试件类型的通用标准方法。本文对几种测试砂浆粘结强度的方法进行了比较，并对“8”字模方法进行了改进，利用改进后的“8”字模法对水泥砂浆和聚合物改性砂浆与几种墙体和保温材料的粘结强度进行了测定及分析。 【关键词】聚合物改性砂浆?粘结强度?测试方法 【中图分类号】【文献标识码】【文章编号】 RESEARCH ON BONDING STRENGTH AND THE TESTING METHOD OF POLYMER MODIFIED MORTAR (WU Jing-long,LI Jia-he,W ANG Zheng) (School of Material Science Engineering,Harbin Institue of Technology,Harbin150006,China) Abstract:The bonding strength is the very important performance of building mortar,but our country still haven`t current testing method and sample style of the bonding strength.In this paper,we compare several testing method of mortar,and improve the method of“8”.Then use the improved method of“8”,we test and analyse the bonding strength of between the polymer modified mortar and several the walling and heat preservation material. Key words:polymer modified mortar?bonding strength?testing method 0引言 对于砂浆粘结强度的测试方法，我国目前还没有测试砂浆粘结强度试验方法及试件类型的国家标准，国际上也无通用的试验方法和试件形式[1]同时，随着国家对绿色建材的的重视，墙体改造的大力推广，目前市场上已经出现了很多种新型墙体材料来取代以前应用最为广泛的粘土红砖，应用较多的有各种砌块和板材。然而在推广使用新型墙体材料的过程中，普遍存在严重的墙体开裂和渗漏问题，严重影响了工程质量和正常使用，也严重制约了新型墙体材料的推广应用。这主要是由于墙体材料与传统水泥砂浆粘结强度不高造成的。聚合物改性砂浆具有与墙体材料粘结强度大、韧性高等特点。使其在新型材料应用中，受到研究者和施工单位的广泛关注。 本文针对以上现状，查阅大量国内外文献资料，并根据自己的试验，研究了一种聚合物改性砂浆与普通砂浆粘结强度，同时比较了几种不同粘结强度测试方法，提出一种较为合理的粘结强度测试方法。在此基础上，讨论该聚合物砂浆对苯板、砌块、轻质保温墙板、粉煤灰砖等几种墙体材料的粘结强度。 1原材料及测试方法 1.1原材料及聚合物砂浆配比 水泥：本文中水泥采用哈尔滨水泥厂生产的P?O42.5水泥。 砂：本文中所采用的砂为松花江的中砂，模数为2.6。 聚合物：本文中采用的聚合物是可再分散胶粉。 消泡剂：本文采用磷酸三丁酯。 聚合物砂浆配比：试验中固定灰砂比为1:3，调节用水量使水泥砂浆和聚合物砂浆的稠度在65mm～75mm之间，在聚合物砂浆中掺加了为水泥用量的0.5％可再分散胶粉和水泥用量0.2％的消泡剂。 1.2粘结强度测试方法 现存的粘结强度测试方法主要有以下几种： (1)“8”字模法(A)这种方法是文献中应用最多的一种方法[2]。“8”字模的中间截面的面积为2cm×2cm。示意图见图1 所示。 图1“8”字模法模具 测试时首先将普通砂浆用八字模成型，插捣抹

聚合物表面改性方法综述

聚合物表面改性方法综述 连建伟 （中国林业科学研究院林产化学工业研究所） 摘要：本文综述了聚合物表面改性的多种方法，主要包括有溶液处理法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理法和新兴的原子力显微探针震荡法，并结合具体聚合物材料有重点的详细介绍了改性方法及其改性机理。 关键词：聚合物；表面改性；应用 聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用，但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差，限制了聚合物材料的进一步应用。为了改善这些表面性质，需要对聚合物的表面进行改性。聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下，在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作，赋予材料表面某些全新的性质，如亲水性、抗刮伤性等。 聚合物的表面改性方法很多，本文综述了溶液处理方法、等离子体处理法、表面接枝法、辐照处理方法和新兴的原子力显微探针震荡法。下面将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法。 1溶液处理方法 1.1含氟聚合物 PTFE或Teflon具有优良的耐热性、化学稳定性、电性能以及抗水气的穿透性，所以在化学和电子工业上广泛地应用，但由于难粘结，所以应用上受到局限。为了提高粘结性能，需对表面进行改性，化学改性的方法通常用钠萘四氢呋哺液溶处理它。此处理液的配制是由 1mol的金属钠(23g)一次加到1mol萘(128g)的四氢呋喃(1L工业纯)中去，在装有搅拌及干燥管的三口瓶中反应2h，直至溶液完全变为暗棕色即成[1]。 将氟聚合物在处理液中浸泡几分钟，取出用丙酮洗涤，除去过量的有机物。然后用蒸馏水洗。除去表面上微量的金属。氟聚合物在处理液中浸泡时，要求体系要密封，否则空气中氧和水能与处理液中络合物反应而大大降低处理液的使用寿命。正常情况处理液贮存有效期为2个月。处理后的Teflon与环氧粘结剂粘结，拉剪强度可达1100~2000PSi。处理过的表面为黑色，处理层厚低于4×10-5mm 时，电子衍射实验表明处理过的材料本体结构没有变化，材料的体电阻、面电阻和介电损耗也没有变化，此方法有三个缺点：一、处理件表面发黑，影响有色导线的着色；二、处理件面电阻在高湿条件下略有下降，三、处理过的黑色表面在阳光下长时间照射，粘结性能降低，因此目前都采用低温等离子体技术来处理。 1.2聚烷烯烃 聚乙烯和聚丙烯是这类材料中的大品种，它们表面能低。如聚乙烯表面能只有 31×10-7J/cm2。为了提高它们表面活性，有利于粘接，通常需对它们的表面进行改性，其中化学改性方法有用铬酸氧化液处理，此处理液的配方[2]重铬酸钠(或钾)5份，蒸馏水8份，浓

聚合物材料表面改性技术最新研究进展

聚合物材料表面改性技术的最新研究进展 摘要:经过表面改性后的聚合物材料，其电学性能、力学性能等都会得到较大的提高，因而在生产生活中拥有非常广泛的应用。多种表面改性技术被用来对聚合物的表面性质进行修饰。本文介绍了各种表面改性技术的的研究进展，并比较了各种表面改性技术的改性机理和改性效果,最后对工业化应用中需要克服的问题和研究方向也作了展望。 关键词:聚合物材料；表面改性；改性机理；改性效果；工业化应用 Abstract:After the surface modification of polymer materials, its electrical properties, mechanical properties and so on will have a larger improvement, and therefore has a very extensive application in the production and living.A variety of surface modification techniques are used to modify the surface properties of polymer.This paper introduces the research progress of all kinds of surface modification techniques, and compares the mechanism and the effect of various kinds of surface modification techniques.Finally, the problems in the industrial application which need to be overcome and research direction are also discussed. Keyboards:Polymer Materials; Surface Modification; Modification Mechanism; Modification Effect; Industrial Application 0.引言 聚合物材料具有质量轻便、价格便宜、绝缘性好、易于加工成型等诸多优点，在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用, 但是由于聚合物表面的一些性质如亲水性和耐磨损性较差, 限制了这些材料的进一步应用。为了改善聚合物材料的表面性质, 需要对聚合物的表面进行改性。聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下, 在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作, 赋予材料表面某些全新的性质, 如亲水性、耐磨性、抗刮伤性等。 1.聚合物表面改性技术概述 聚合物表面改性方法很多, 大体可以分为两类：化学改性法和物理改性法。化学改性方法主要有溶液处理法、等离子体处理法、表面接枝法、离子注入法等。物理改性包括离子束辐照法和准分子激光刻蚀法, 还有近年来发展起来的原子力显微探针震荡法，这种改性方法不发生化学反应。本文将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法及其改性机理和改性效果。 2.化学改性法 2.1溶液处理方法 2.1.1溶液氧化法 溶液氧化法是一种应用时间较长的处理方法, 由于其简便易行, 可以处理形状复杂的部件, 且条件易于控制, 一直受到广泛关注。溶液氧化法对聚合物表面改性影响较大的因素主要是化学氧化剂的种类及配方、处理时间、处理温度。

聚合物改性总结

零、绪论 聚合物改性的定义：通过物理和机械方法在高分子聚合物中加入无机或有机物质，或将不同类高分子聚合物共混，或用化学方法实现高聚物的共聚、接枝、嵌段、交联，或将上述方法联用，以达到使材料的成本下降，成型加工性能或最终使用性能得到改善，或使材料仅在表面以及电、磁、光、热、声、燃烧等方面赋予独特功能等效果，统称为聚合物改性。 聚合物改性的目的： 所谓的聚合物改性，突出在一个改字。改就是要扬长补短，要发扬和保留聚合物原有的优势，抑制和克服聚合物原有的缺点，并根据实际需要赋予聚合物新的性能。 聚合物改性的三个主要目的： ①克服聚合物原有的缺点，赋予聚合物某些高新的性能与功能 ②改善聚合物的加工工艺性能 ③降低材料的生产成本 总之，聚合物改性就是要在聚合物的使用性能、加工性能与生产成本三者之间寻求一个最佳的平衡点。 聚合物改性的意义： 1.新品种的开发越来越困难（已开发的品种数以万计，工业化的三百余种。资源限制、开发费用、环境污染） 2.使用性能的多样化、复杂化，要求材料有多种性能及功能，单一聚合物难以实现。 3.聚合物改性科学应运而生——获取新性能聚合物的简洁而有效的方法。 聚合物改性的主要方法： 共混改性；填充改性；纤维增强复合材料；化学改性；表面改性 聚合物改性发展概况 几个重要的里程碑事件： 1942年，采用机械熔融共混法将NBR掺和于PVC之中，制成了分散均匀的共混物。这是第一个实现了工业化生产的聚合物共混物。 1948年，HIPS 1948年，机械共混法ABS问世，聚合物共混工艺获得重大进展。 二者可称为高分子合金系统研究开发的起点。 1942年，制成了苯乙烯和丁二烯的互穿聚合物网络（IPN），商品名为“Styralloy”,首先使用了聚合物合金这一名称。1960年，建立了IPN的概念，开始了一类新型聚合物共混物的发展。IPN已成为共混与复合领域一个独立的重要分支。 1965年，Kato研究成功OsO4电镜染色技术，使得可用透射电镜直接观察到共混物的形态，这一实验技术大大促进了聚合物改性科学理论和实践的发展，堪称聚合物发展史上重要的里程碑。1965年，热塑弹性体SBS、SIS问世，并用相畴（domain）理论加以解释。制得了在室温下具有橡胶的高弹性，塑料加工温度下可进行加工的新型材料，聚合物改性理论也获得重要进展。 一、共混 1．共混改性：①化学共混、物理共混、物理化学共混 物理共混（blend）就是通常意义上的“混合”，简单的机械共混； 物理/化学共混（就是通常所称的反应共混）是在物理共混的过程中兼有化学反应，可附属于物理共混； 化学共混则包括了接枝、嵌段共聚及聚合物互穿网络（IPN）等，已超出通常意义上的“混合”的范畴，而应列入聚合物化学改性的领域了。 ②根据物料形态分类：熔融共混、溶液共混、乳液共混 熔融共混是将聚合物组分加热到熔融状态后进行共混。优点：①原料准备操作简单。②熔融时，扩散对流作用激化，强剪切分散作用，相畴较小。③强剪切及热的作用下，产生一定数量的接枝或嵌段共聚物，促进体系相容性。 溶液共混是将聚合物组分溶于溶剂后，进行共混。 乳液共混是将两种或两种以上的聚合物乳液进行共混的方法。

第七章 聚合物的表面改性技术介绍

第七章聚合物的表面改性 聚合物表面改性原因：①聚合物表面能低②聚合物表面具有化学惰性难以润湿和粘合③聚合物表面污染及存在弱边界层聚合物表面改性的目的：①改变表面化学组成，引进带有反应性的功能团②清除杂质或弱边界层③改变界面的物理形态④提高表面能，改进聚合物表面的润湿性和黏结性⑤设计界面过渡层 第七章聚合物的表面改性 聚合物的表面改性的方法：电晕、火焰、化学改性、等离子改性、辐照、光化学改性等。这些方法一般只引起10-8～10-4m 厚表面层的物理或化学变化，不影响其整体性质。 7-1 电晕放电处理 电晕放电是聚烯烃薄膜中最常用的表面处理方法。因为聚烯烃，聚丙烯等烯烃是非极性是非极性材料，有高度结晶性，其表面的印刷、粘接、涂层非常困难。电晕放电处理装置如图 7-1 电晕放电处理 原理：塑料薄膜在电极和感应辊之间通过。当施加高压电时，局部发光放电，产生电子、正离子、负离子等高能离子。电子的冲突电离作用使电子、离子增殖，产生的正离子、光子又发生二次电离而持续放电，结果在阳极和阴极之间产生电晕。这些高能粒子与聚合物表面作用，使聚合物表面产生自由基和离子，在空气中氧的作用下，聚合物表面可形成各种极性基团，因而改善了聚合物的黏结性和润湿性。 7-1 电晕放电处理 7-1 电晕放电处理 以上两图表明： 1.电晕处理后低密度聚乙烯（LDPE）表面张力的变化：开始表面张力随电晕处理的电流增大而显著提高，当电流超过100 mA 后，表面张力增加速度趋缓2.电晕处理后低密度聚乙烯（LDPE）剥夺力的影响（变化同上） 7-2 火焰处理和热处理 一、火焰处理：1.定义：用可燃性气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬时高温燃烧，使其表面发生氧化反应而达到处理的目的。 2.常用可燃气体：采用焦炉煤气或甲烷、丙烷、丁烷、天然气和一定比例的空气或氧气。即焦炉煤气甲烷、丙烷、丁烷、天然气 7-2 火焰处理和热处理 3.常用火焰处理来提高其表面性能的物质（粘接性）聚乙烯、聚丙烯的薄膜、薄片吹塑的瓶、罐、桶等 4.例如：用聚丙烯制作汽车保险杠，用火焰处理来提高其表面的可漆性。 5.原理：火焰燃烧的温度可达1000-2700oC，处理的时间极短（0.01～0.1s内）（以避免工件受高温影响而发生变形、软化甚至熔化） 7-2 火焰处理和热处理 火焰中含有许多激活的自由基、离子、电子和中子，如激发态的O﹑NO﹑OH和NH，可夺取聚合物表面的氢，随后按自由基机理进行表面氧化反应，使聚合物表面生成羰基、羧基、羟基等含氧活性基团和不饱和双键，从而提高聚合物的表面活性。二、热处理1.定义：7-2 火焰处理和热处理 把聚合物暴露在热空气中进行氧化反应，使其表面引进羰基、羧基以及某些胺基和过氧化物，从而获得可润湿性和黏结性。2.热处理的温度只有几百（<500oC）摄氏度，远低于火焰处理的温度，因而处理时间较长。 7-3 化学处理 指用化学试剂浸洗聚合物使其表面发生化学和物理变化的方法。优点：工艺简单，设备投资小，因而应用广泛。一、含氟聚合物1.如聚四氟乙烯（PTFE ）、氟化乙烯-丙烯共聚物（FEP ）和聚三氟乙烯( PTFE ）等

聚合物改性混凝土研究进展

聚合物改性混凝土研究进展 摘要：介绍了聚合物改性混凝土的种类、改性机理和研究现状，并对其应用前景作了展望。和普通混凝土相比，聚合物改性混凝土有良好的性能：高的抗折、抗拉强度、好的柔韧性，高的密实度和抗渗性等，当前聚合物改性混凝土主要有 3 种, 即: 聚合物浸渍混凝土, 聚合物混凝土, 聚合物改性混凝土。聚合物改性混凝土学科的发展前景广阔。 关键词：聚合物改性混凝土；种类；改性机理；研究现状；前景 0 引言 聚合物改性混凝土是指一类聚合物与混凝土复合的材料，是用有机高分子材料来代替或改善水泥胶凝材料所得到的高强、高质混凝土。聚合物改性混凝土的发展已有多年历史，并得到了越来越广泛的应用。目前，聚合物改性混凝土的性能已经得到广泛认可。普通混凝土虽然抗压强度高，但也存在着较多缺点，比如抗拉和抗折强度较低，干燥收缩大，脆性大。在水泥混凝土中加入少量有机高分子聚合物，可以使混凝土获得高密实度，改变混凝土的脆性，拓宽了混凝土的使用领域，能带来较大的社会效益及经济效益[1]。 1 聚合物改性混凝土的分类 聚合物改性混凝土按照制备方式，可分为聚合物浸渍水泥混凝土（PIC），聚合物胶结混凝土（PC）和聚合物水泥混凝土（PCC）三种。 1.1 聚合物浸渍混凝土 聚合物浸渍混凝土（PIC）是将已经水化的混凝土用聚合物单体浸渍, 随后单体在混凝土内部进行聚合生成的复合材料。聚合物浸渍混凝土有良好的力学性能、耐久性及侵蚀能力。用于浸渍混凝土的聚合物单体主要有丙烯酸或甲基丙烯酸酯、苯乙烯、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、丙烯腈等。这种混凝土适用于要求高强度、高耐久性的特殊构件，特别适用于输运液体的有筋管、无筋管、坑道等。聚合物浸渍混凝土因其实际操作和催化复杂，目前多用于重要工程。国外已用于耐高压的容器，如原子反应堆、液化天然气贮罐等。 1.2 聚合物胶结混凝土 聚合物胶结混凝土（PC）是以聚合物为唯一胶结材料的混凝土，又称之为树脂混凝土。大部分情况下是把聚合物单体与骨料拌和，把骨料结合在一起，形成整体。聚合物混凝土所用的聚合物主要有环氧树脂、甲基丙烯酸酯树脂、不饱和聚酯树脂、呋喃树脂、沥青等，混凝土的胶结完全靠聚合物，聚合物的用量约占混凝土重量的8%左右，这种混凝土具有高强、耐腐蚀等优点，但目前成本较高，工艺复杂, 经济适用性和工程实用性均很差[2]，只能用于特殊工程（如耐腐蚀工程）。 1.3 聚合物水泥混凝土 聚合物水泥混凝土（PCC）是将水泥和骨料混合后，与分散在水中或者可以在水中分散的有机聚合物材料结合所生成的复合材料。制备的方式主要有两种：一是先将聚合物用水分散后，以乳液或聚合物水溶液的形式加入，聚合物胶乳在混凝土水化过程中影响混凝土水化过程及混凝土的结构，从而对水泥砂浆或混凝土的性能起到改善作用。另一种是先将聚合物与水泥或其他分散介质进行预分散，以干拌砂浆的形式使用。混合料与水拌和时，聚合物遇水变为乳液，在混凝土凝结硬化过程中，乳液脱水，形成聚合物固体结构[3]。此外，聚合物还可以纤维或者纤维增强塑料的形式，或者起外加剂的作用在混凝土中获得了应用。聚合物水泥混凝土由于操作简单，改性效果明显，成本较低（相当其他两种聚合物混凝土成本的1/10），因而在实际应用中得到了广泛的应用。 2 聚合物对水泥混凝土的改性机理 国内外用于水泥混凝土改性的聚合物品种繁多，但基本上是三种类型：即乳液（乳胶、分散体）、液体树脂和水溶性聚合物。其中乳胶是使用最广的，主要分为三类： 1)橡胶乳液类。主要有天然乳胶(NR)、丁苯乳胶(SBR)和氯丁乳胶(CR) 甲基丙烯酸甲脂

聚合物改性水泥

聚合物改性水泥 水泥的主要成分：主要成分是硅酸盐。水泥的种类较多，其组成有所区别。普通水泥主要成分的名称、化学式：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙：3CaO·SiO2,2CaO·SiO2,3CaO·Al2O3 水泥依照成分的不同，也可分为多种：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥。我们常用的水泥是普通硅酸盐水泥及硅酸盐水泥，一般使用的是普通硅酸盐水泥，普通袋装的重量为50kg。 国家于2001年4月对水泥的标号制定新的标准。通用水泥新标准是：GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》、GB1344-1999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》、 GB12958-1999《复合硅酸盐水泥》。六大水泥标准实行以MPa表示的强度等级,如32.5、32.5R、42.5、42.5R等,使强度等级的数值与水泥28天抗压强度指标的最低值相同。新标准还统一规划了我国水泥的强度等级,硅酸盐水泥分3个强度等级6个类型,即42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。其他五大水泥也分3个等级6个类型,即32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R。 国家建材局经测试，得出新水泥标准的强度等级与老水泥标准的水泥标号之间存在如下表中对等关系： GB175-92 GB175-1999 725(R) 62.5(R)

625(R) 52.5(R) 525(R) 42.5(R) 425(R) 32.5(R) 1、普通水泥的缺点：粘结强度低, 干缩变形大, 抗渗性、抗裂性、抗冻性差等, 其使用范围受到很大的限制。传统水泥砂浆或混合水泥砂浆等抹灰材料所暴露出的缺陷, 如墙面空鼓、开裂、脱皮而引起墙体渗漏、透风、剥落等问题, 在建筑中越来越显得突出。普通水泥砂浆抹灰材料, 通常施工时拌合的水泥砂浆和易性较差, 容易产生空鼓现象, 致使留下透风渗水空隙和通路; 普通水泥砂浆的粘结力不高, 容易造成界面粘结不牢、开裂、脱落等质量问题; 普通水泥砂浆不饱满、不密实不能有效地形成具有防水抗渗作用的整体不透水层。普通水泥混凝土是一种典型的脆性材料,抗弯拉强度与变形能力低,抵抗车载疲劳与外界侵蚀的能力较弱, 2、聚合物水泥砂浆分类：聚合物混凝土砂浆可分为聚合物浸渍砂浆( PIM) 、聚合物改性水泥砂浆( PCM) 和聚合物砂浆( PM) 三类。PIM 性能优异, 但存在工艺技术复杂、成本高等缺点; PM 也因聚合物的用量大、价格高而不能广泛用于普通的建筑工程中;PCM 则克服了PIM 的工艺复杂、PM 的聚合物用量大的不足, 具有广阔的应用前景。PCM 是采用水泥基通过聚合物改性, 当水泥与水反应形成水泥石的同时, 聚合物乳液本身脱水干燥在骨料表面形成了有自粘性和 粘结性的聚合物薄膜, 封闭了水泥石空间骨架的毛细通道和细微裂缝, 将水泥石和填骨料牢固地结合在一起。因此,PCM 具有优良的防

聚合物表界面改性方法

聚合物表界面改性方法概述 摘要：聚合物由于表面能低、表面具有化学惰性、难以润湿和粘合、聚合物表面污染及存在弱边界层，所以要使用一定的方法金星表面改性，提高整体性能。聚合物表面改性通常需要改变表面化学组成，引进带有反应性的功能团；清除杂质或弱边界层；改变界面的物理形态，提高表面能；改进聚合物表面的润湿性和黏结性；设计界面过渡层等。 关键词：聚合物；表面改性；研究进展，应用 聚合物在日常生活及化工领域都有非常广泛的应用，但是由于这些聚合物表面的亲水性和耐磨损性较差，限制了聚合物材料的进一步应用。为了改善这些表面性质，需要对聚合物的表面进行改性。聚合物表面改性是指在不影响材料本体性能的前提下，在材料表面纳米量级范围内进行一定的操作，赋予材料表面某些全新的性质，如亲水性、抗刮伤性等。 聚合物的表面改性方法很多，本文综述了常见的改性及最新的研究进展。下面将结合具体聚合物材料详细介绍各种改性方法。 这些方法一般只引起10-8～10-4m厚表面层的物理或化学变化，不影响其整体性质。 一、电晕放电处理 电晕放电是聚烯烃薄膜中最常用的表面处理方法。因为聚烯烃，聚丙烯等烯烃是非极性是非极性材料，有高度结晶性，其表面的印刷、粘接、涂层非常困难。 原理：塑料薄膜在电极和感应辊之间通过。当施加高压电时，局部发光放电，产生电子、正离子、负离子等高能离子。电子的冲突电离作用使电子、离子增殖，产生的正离子、光子又发生二次电离而持续放电，结果在阳极和阴极之间产生电晕。这些高能粒子与聚合物表面作用，使聚合物表面产生自由基和离子，在空气中氧的作用下，聚合物表面可形成各种极性基团，因而改善了聚合物的黏结性和润湿性。 二、火焰处理和热处理 ⒈火焰处理 ①定义：用可燃性气体的热氧化焰对聚合物表面进行瞬时高温燃烧，使其表

聚合物水泥砂浆

聚合物水泥砂浆的研究及应用 1 前言 早在1923年，英国人Gresson就把聚合物应用于路面材料而获得专利。到1924出版了关于现代聚合物改性材料的正式的文献。从那时起，近70年来世界各国出现了大量的关于聚合物用于改性水泥砂浆和混凝土的研究，而且对聚合物用于水泥基材料的兴趣也越来越来大。在这一领域里研究开发走在世界前列的国家有日本、美国、前苏联、德国等。如日本对新型高性能聚合物混凝土复合材料的研究开发应用已有40年的历史，并已为此制定了部分标准（JlS6203）；德国交通部筑路局对用于桥面的混凝土修补而附加的技术协议和规范（zTVSIB90）特别制定了聚合物改性砂浆（混凝土）供货的技术条件和检验规范（TLBEPCC，TPCC），我国在这一方面的研究起步较晚，还是近十几年发展起来的。1990年在上海举行了第6届国际聚合物混凝土会议，大大地加速了我国在这一方面研究与应用的进步。 2 聚合物水泥砂浆的改性机理 聚合物改性砂浆的研究之所以如此大的进展，就是因为这种材料通过改性具有许多优异的性能。了解其改性机理对研究和开发这类材料尤其重要。 众所周知·水泥砂浆作为一种复合材料，骨料和水泥基之间的界面过渡区是材料的薄弱环节。在界面过渡区，水灰比高、孔隙率大、氢氧化钙和钙矾石多，晶粒粗大、氢氧化钙晶体取向生长。要改善水泥基材料的性能，就必须改善界面过渡区的结构和性质。聚合物对水

泥砂浆的改性作用，其实质也是改善材料的界面过渡区，从而使材料获得别的材料所不具有的性能。 （1）聚合物具有减水的效果。其表现在配制具有相同流动度的砂浆时，掺有聚合物的砂浆的水灰比要低于普通砂浆的水灰比。这是因为聚合物和矿物掺合料粉煤灰一样的形态效应，因为聚合物的固体粒径很小，其直径一般在0.05～5um之间。这样的颗粒也可像粉煤灰的颗粒一样，既可起到滚珠的作用，又具有较高的表面活性，从而能起到减水效应。 （2）在砂浆中掺加聚合物后，氢氧化钙也会沿着聚合物固体颗粒生长，有利于打乱氢氧化钙的取向生长。另外，由于聚合物的特殊性，它会在高于其最低成膜温度下凝聚成膜，形成的膜能将水泥水化生成的氢氧化钙包围起来，连成一个整体，可以有效的降低氢氧化钙对材料耐久性的不良影响。另一方面聚合物沙浆中的钙矾石比普通砂浆中的钙矾石要短和粗。进一步观察可发现聚合物的加入有效的改善了砂浆的孔结构，由于聚合物的形态效应及其自身的特殊性，起到了胶结、填充等作用，使砂浆的平均孔径变小，大孔变成小孔隙，孔隙分布的均匀性下降了，微孔隙率提高了。 （3）由于聚合物成膜的过程发生在水泥水化的过程中，水分用于水化以及被蒸发，聚合物就在整个基体中形成一个坚韧、致密的网络薄膜状网络结构，分布在水泥砂浆骨架之间，填充空隙，切断了与外界的通道，进一步改善了材料的性能。 （4）聚合物还能和水泥水化产物发生化学作用。如丙烯酸甲脂能与水泥水化产物中的氢氧化钙反应。其原因是因为丙烯酸中脂基能在碱性的氢氧化钙溶液中发生水解生成羧酸根

聚合物的合成与改性技术论文

苏州大学本科生考试答卷封面 考试科目：聚合物的合成与改性技术____授课教师: 院别：材料与化学化工学院专业： 学生姓名：学号： 考试日期：2012 年6 月15日

聚合物改性的主要方法 内容摘要：鉴于本学期也同时在学习精细化工产品的合成与应用，而且我发现精细化工产品的合成大多是在聚合物合成与改性技术的指导下完成的，聚合物的改性方法是在精细化工产品合成中被运用得最为广泛的理论基础。因此，我要结合精细化工产品中的船舶涂料来简单地阐述我对聚合物改性的主要方法在实际生活中具体应用的看法，着重揭示聚合物改性方法对人类生活、社会发展的巨大意义。 关键词：聚合物改性的主要方法船舶涂料应用 一、聚合物改性的方法分类及其概念 （1）共混改性 1、聚合物共混的本意是指两种或者两种以上聚合物经混合，制成宏观均匀的 材料的过程。 2、从广义上分类，共混包括：物理共混，也就是通常意义上的混合；化学共 混，如聚合物互穿网络；物理化学共混，在物理共混过程中发生一些化学反应。 3、共混的操作仪器：捏合机、静态混合器、滚筒磨、密炼机、挤出机。 4、共混的应用领域：聚合物的增韧改性、增强耐高温聚合物的流动性、将特 性聚合物和廉价聚合物混合降低成本。 （2）填充改性 1、定义：这个方法一般是塑料成型加工过程中加入无机或者有机填料的过 程。 2、填充改性的应用：质量、机械性能、热变形温度、成型加工性能等的改 性。 （3）化学改性 1、化学改性包括：嵌段共聚、接枝共聚、交联、互穿聚合物网络等。 2、应用：交联橡胶、热塑性弹性体（嵌段共聚）等。 （4）表面改性 1、包括：化学、电学、光学、热学和力学等性能的改善。 2、应用：印刷、粘合、涂装、染色、电镀、防雾。 二、聚合物改性在精细化工产品合成过程中的实际应用（以船舶涂料为例） 主要合成树脂涂料有：醇酸树脂涂料、氨基树脂涂料、环氧树脂涂料、酚醛树脂涂料、聚氨酯涂料、丙烯酸树脂涂料、聚氨树脂涂料、乙烯树脂涂料、橡胶涂料等等。以上所举出的树脂分别都有属于自己的优良特性。比如聚氯乙烯就是通过聚乙烯氯化得到的，聚氯乙烯与聚乙烯相比，它具有很好的防紫外线的功能，可以用作船舶的防腐漆。再如醇酸树脂，它作为涂料时的涂层具有良好的柔韧性，附着力和机械强度好；耐有机溶剂；耐热，耐久性好，不易老化；价格便宜。但是也存在着一些缺陷使得合成产品并非完美，其由于带有极性基团酯基，所以耐水性、防潮性、耐碱性欠差。所以我们必须利用一些聚合物改性方法，在醇酸树脂中加入脂肪酸、多元醇、酚醛树脂、多异氰酸酯等改性剂使其发生化学反应来制成新型醇酸树脂，改善原来的醇酸树脂性能，使得醇酸树脂涂料能够在更多的领域得到更好地运用。在实际应用中，与建筑材料不同的船舶需要长期处于海洋环境中，海水对金属的腐蚀比在大陆环境中大气、水分对物质的腐蚀更加严重，因此要船舶能够在海洋这样苛刻的高强度的电化学腐蚀环境中保持正常的工作

聚合物改性水泥基泡沫混凝土的试验研究

[摘 要] 采用化学发泡的方法研究影响泡沫混凝土抗压强度的因素，在水灰比0.53、发泡剂掺量 5.0%、搅拌机转速3000r/min 、搅拌时间60s 时，纯水泥泡沫混凝土性能最优，28d 干表观密度为294kg/m 3，抗压强度为0.848MPa ，导热系数为0.069W/（m ·K ）。研究掺加VAE 乳液对泡沫混凝土的影 响，在水灰比0.48、水泥质量0.5%的调凝剂碳酸锂、0.3%稳泡剂、5.0%的发泡剂、料浆温度27℃～29℃、搅拌速度3000r/min 、搅拌时间60s 、VAE 掺量2.4%时，28d 干密度为364.3kg/m 3，抗压强度为1.58MPa ，导热系数为0.072W/（m ·K ），比同密度下不掺VAE 乳液的28d 抗压强度增加了41.1%，明显起到了增强作用。通过SEM 对泡沫材料进行微观结构分析，泡沫混凝土孔结构变得更加细小均匀，导热系数降低。 [关键词]聚合物；VAE 乳液；泡沫混凝土；化学发泡 聚合物改性水泥基泡沫混凝土的试验研究 赵春新 张智强 段东方 （重庆大学，重庆400045） 1前言 泡沫混凝土具有轻质、保温隔热、隔音耐火、抗 震、防水等性能，已在建筑工程中得到广泛应用[1-4]。但传统的泡沫混凝土强度低、脆性大、易塌模开裂[5]，改善其脆性增加其塑性变形能力尤为重要。高聚物化学性质稳定，具有优良的弹性、可塑性、机械性能（抗拉、抗弯、抗冲击等）。醋酸乙烯-乙烯共聚乳液（VAE 乳液）是一种典型的高聚物，无毒无味，属于绿色环保产品，同时还具有良好的柔软性、成膜性、粘结性和广泛的相容性，被广泛应用于粘合剂、涂料、地毯、纸张处理及水泥改性与建筑、包装等领域[6-7]。目前，将VAE 乳液添加到水泥泡沫混凝土中，对改善其性能具有重大意义[8]，但尚需进一步的研究。 2 试验部分 2.1 试验原料 水泥：重庆拉法基水泥厂42.5R 普通硅酸盐水 泥；外加剂：有机盐类稳泡剂、透明液体状化学发泡剂、调凝剂碳酸锂，均为市售化学纯产品；聚合物：市售乙烯-醋酸乙烯共聚乳液（VAE 乳液）。 2.2试验设备 GFJ-1.1搅拌分散多用机、5E-DHG 电热恒温干 燥箱、KZJ-500型电动抗折试验机、微机控制电子万能试验机、KRM-1型导热系数测定仪、TESCAN VEG - A ⅢCMH 扫描电镜。 2.3试验方法 本试验采用化学发泡法。发泡机理为[9-11]：发泡剂在 水泥浆体的碱性环境中发生分解反应，在短时间内生成大量气体，气体与料浆混合后，料浆包裹住气泡产生体积膨胀。试验中聚合物改性泡沫混凝土试件的制备过程为：将发泡剂与VAE 乳液及水等液体类原料按照一定搅拌速率搅拌1min 左右，将水泥与适当比例固体外加剂混合均匀加入到液体类原料中，按照一定搅拌速率搅拌2min 左右，然后注入试模，静停发泡，养护。 试验中采用的40mm ×40mm ×160mm 试件，使用 KZJ-500型电动抗折试验机测试其抗折强度，微机 控制电子万能试验机测试其抗压强度；采用KRM-1型导热系数测定仪测试200mm ×200mm ×60mm 和 200mm ×200mm ×20mm 试件的导热系数，并用TES -CAN VEGA ⅢCMH 扫描电镜观察其微观结构。 3 试验结果与讨论 3.1 水泥泡沫混凝土基准配合比的确定 大量研究发现，影响泡沫混凝土的强度和密度的 主要因素有：温度、水灰比、发泡剂掺量、搅拌速度和搅拌时间等[12-14]。本试验在一定发泡温度下，研究了上述因素对水泥泡沫混凝土基本性能的影响，相关试验结果如下。 3.1.1水灰比的影响 保持水泥的量不变，掺入水泥质量0.34%的调凝 剂碳酸锂、5.0%发泡剂SY 和0.3%稳泡剂YS ，在室温