Wprowadzenie do środków zmniejszających zużycie wody
Reduktor wody to dodatek do betonu, który może zmniejszyć ilość wody używaną podczas mieszania, zachowując podstawową konsystencję betonu. Po dodaniu do mieszanki betonowej ma efekt dyspergujący na cząsteczki cementu, co może poprawić jej obrabialność, zmniejszyć zużycie wody jednostkowej i poprawić płynność mieszanki betonowej; lub zmniejszyć zużycie cementu jednostkowego w celu oszczędności cementu.
Środki zmniejszające ilość wody są zazwyczaj klasyfikowane według ich składu chemicznego na środki zmniejszające ilość wody na bazie ligniny, wysokoefektywne środki zmniejszające ilość wody na bazie naftalenu, wysokoefektywne środki zmniejszające ilość wody na bazie melaminy, wysokoefektywne środki zmniejszające ilość wody na bazie aminosulfonianów, wysokoefektywne środki zmniejszające ilość wody na bazie kwasów tłuszczowych oraz wysokoefektywne środki zmniejszające ilość wody na bazie polikarboksylanów (PCE).
Polikarboksylanowy wysokowydajny reduktor wody (PCE) jest obecnie najbardziej zaawansowanym technologicznie na świecie, z najlepszymi perspektywami zastosowania i kompleksową wydajnością jako reduktor wody do betonu. Polikarboksylanowy wysokowydajny reduktor wody to produkt kompozytowy z przeszczepionych kwasów karboksylowych kopolimerów i innych skutecznych dodatków. Porównanie z podobnymi produktami w kraju i za granicą pokazuje, że polikarboksylanowe wysokowydajne reduktory wody osiągnęły obecny międzynarodowy zaawansowany poziom pod względem wskaźników technicznych i opłacalności.
Polikarboksylanowy wysokowydajny środek zmniejszający zużycie wody (PCE) to rodzaj związku polimerowego głównie składającego się z kwasu akrylowego i monomerów polieterowych (MPEG, APEG, TPEG, HPEG, VPEG, itp.), które są kopolimeryzowane przez wolne rodniki w fazie wodnej. Prezentuje strukturę przypominającą grzebień, gdzie kwas akrylowy pełni rolę łańcucha głównego, a monomery polieterowe pełnią rolę łańcuchów bocznych. Jego główne właściwości, takie jak stopień zmniejszenia zużycia wody i odporność na zapadanie się, są ściśle związane z długością i gęstością głównych gałęzi. Dlatego projektowanie struktury molekularnej ma silną autonomię i elastyczne oraz zróżnicowane dostosowania funkcjonalne, które mogą sprostać zróżnicowanym potrzebom rynku. Struktura molekularna nie zawiera pierścieni benzenowych, co czyni go produktem przyjaznym dla środowiska.
Ze względu na fakt, że polikarboksylan superplastyfikator (PCE) jest rodzajem produktu polimerowego kopolimeru, a jego wydajność jest ściśle związana z długością głównej gałęzi, do całego systemu kopolimeru należy dodać pewną proporcję środka transferu łańcucha, aby dostosować strukturę cząsteczkową ostatecznego produktu, przy proporcji dodatku zazwyczaj wynoszącej około 1 ‰. Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze środków transferu łańcucha, to przede wszystkim efektywność transferu, cena, dawkowanie, dostępność, stabilność, wygoda podawania i poziom zagrożenia.
Obecnie na rynku głównie stosuje się 3-merkaptopropionowy kwas (MPA) i kwas merkaptooctowy (TGA) jako agenty przenoszące łańcuchy stosowane w wysokowydajnych reduktorach wodnych na bazie kwasów karboksylowych (PCE).
W ostatnich latach nadmierny popyt na wysokowydajne środki zmniejszające ilość wody oparte na kwasach karboksylowych (PCE) oraz przegrzane inwestycje spowodowały nadmierną podaż. Konkurencja cenowa między przedsiębiorstwami staje się coraz bardziej zacięta, a marże zysku nadal maleją. W związku z tym pojawiła się nowa runda konkurencji w zakresie transformacji technologicznej, aktywnie poszukując nowych procesów i materiałów oraz szukając zróżnicowanych ścieżek biznesowych, co obecnie stanowi dominujący trend na rynku. W rezultacie niektóre materiały związane z kosztami zyskują popularność na rynku. 2-merkaptoetanol (2ME) jest takim kosztowo efektywnym zamiennikiem dla agentów transferu łańcucha.
Porównanie zalet i wad różnych agentów przenoszenia łańcucha:
1. Agent przenoszenia łańcucha RAFT:
Zalety:
- Łatwość użycia
- Skuteczność w kontrolowaniu długości łańcucha
Wady:
- Może prowadzić do niepożądanych reakcji ubocznych
2. Agent przenoszenia łańcucha AIBN:
Zalety:
- Skuteczność w generowaniu wolnych rodników
- Możliwość kontroli tempa reakcji
Wady:
- Może wymagać wysokich temperatur do aktywacji
3. Agent przenoszenia łańcucha Xanthate:
Zalety:
- Dobra kontrola długości łańcucha
- Stabilność w różnych warunkach reakcji
Wady:
- Może prowadzić do niejednorodności w łańcuchu
4. Agent przenoszenia łańcucha Dithiocarbamate:
Zalety:
- Skuteczność w kontroli długości łańcucha
- Stabilność w reakcjach polimeryzacji
Wady:
- Może być toksyczny dla środowiska
To są ogólne zalety i wady różnych agentów przenoszenia łańcucha stosowanych w reakcjach polimeryzacji.
Zalety i wady agentów transferu łańcucha.
Kwas tioglikolowy (TGA) ma umiarkowaną cenę, wysoki stopień redukcji wody, wysoką aktywność transferu łańcucha, wysoką wrażliwość na systemy formułowania, duże wahania zawartości i trudności w kontrolowaniu ilości podawanej.
3-mercaptopropionowy kwas (MPA) ma łagodną aktywność transferu łańcucha, niską wrażliwość na systemy formułowania i wysoką retencję ugięcia. Zimą łatwo krystalizuje i karmienie jest niewygodne, co skutkuje wysokimi cenami.
2-merkaptoetanol (2ME) jest obniżany w poziomie zagrożenia i ma niską cenę. Wysoka aktywność transferu łańcucha, wysoka wrażliwość na systemy formułowania oraz wysoki zapach i toksyczność.