Page 205 - 《精细化工》2020年第1期

第 1 期 张 雪，等: 端羟基双子季铵盐对聚羧酸盐减水剂抗泥性能的影响 ·191·

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目筛。采用 D/max2200PC 型 X 射线衍射仪，测定处 的伸缩振动吸收峰，857 cm 处为苯环上对位二取
理后样品的层间距。测试条件：Cu 靶 K α 辐射源， 代的吸收峰。红外分析表明目标产物已被合成。
石墨单色器，管压为 40 kV，管电流为 20 mA，扫
描范围 3°~12°。层间距计算方法如式（1）所示。
n  2sind  （1）
式中：d 为晶面间距，cm；θ为入射 X 射线与相应
晶面的夹角，°；λ 为 X 射线的波长，nm；n 为衍射
级数，X 射线 n=1。
1.5 蒙脱土吸附膜厚度测试
通过 X 射线光电子能谱（XPS），以 Al K α （能
量 1486.69 eV）为 X 射线辐射源，以 Si 元素为特征

元素，测定蒙脱土吸附 PCE 或 PCE+KNJ-1（KNJ-2）
前后的 Si 2p 光电子强度，根据参考文献[14]近似求 图 1 KNJ-1 和 KNJ-2 的 FTIR 谱图
Fig. 1 FTIR spectra of KNJ-1 and KNJ-2
出水泥或蒙脱土对减水剂的吸附膜厚度。吸附膜厚
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度计算公式如式（2）~（4）所示。 双子季铵盐的 HNMR 谱图如图 2 所示，溶剂
  b  为 D 2 O。KNJ-1 的峰位归属如下：δ1.13 处为 N 原子
I  I 0 exp   （2）
b
  Ek  相连的乙基上甲基的 18 个氢，在 δ3.18 处的峰为乙
1 基上亚甲基的 12 个氢，在 δ4.38 处为与苯环相连的
2
 Ek  2170 Ek  2  0.72(aE k ) （3） 亚甲基的 4 个氢，化学位移在 7.51 处的峰为苯环上
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3
a  10 M （4） 的 4 个氢。KNJ-2 的峰位归属如下：δ=3.01 为与 N
 mN 原子相连 4 个的甲基中 12 个氢，δ=3.42 为与 N 原
式中：I b 为吸附后光电子强度，eV；I 0 为吸附前光 子相连的亚甲基上的 4 个氢，δ= 4.01 为与羟基相连
电子强度，eV； 为光电子平均逸出厚度，nm；b 的亚甲基上的 4 个氢，δ=4.53 为与苯环直接连接的
Ek
为减水剂的吸附膜厚度，nm；a 为单原子层厚度，nm； 亚甲基上 H 的化学位移，δ=7.59 为连接基苯环上的 4
E k 为光电子动能，eV；M 表示特征元素的相对分子 个氢。核磁和红外的分析表明目标产物已被合成。
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或原子质量；ρ 为胶凝材料的密度，kg/m ；m 为特
征元素的原子在分子中的数目；N 为阿伏伽德罗常数。
1.6 水泥/蒙脱土 Zeta 电位测试
在微观表面上吸附高负电荷的 PCE 聚合物可能
会导致水泥中矿物颗粒的 Zeta 电位值发生显著变化，
因此，水泥浆中微量颗粒 Zeta 电位的变化是评价吸
附双子季铵盐的重要指标。具体操作步骤如下：分
别称 0.5 g 水泥和蒙脱土加入到不同质量浓度的 PCE
复配双子季铵盐溶液中，25 ℃恒温振荡 1 h，高速离
心后取上清液，装入电泳池中，采用动态光散射粒
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度仪测定蒙脱土颗粒表面的 Zeta 电位。以不掺双子 图 2 KNJ-1 和 KNJ-2 的 HNMR 谱图
1
季铵盐的蒙脱土作为空白组，测定 PCE 复配双子季 Fig. 2 HNMR spectra of KNJ-1and KNJ-2

铵盐后的水泥和蒙脱土颗粒表面的 Zeta 电位变化。
2.2 净浆流动度实验
2 结果与讨论 2.2.1 蒙脱土掺量对水泥流动度的影响
蒙脱土掺量对水泥净浆流动度的影响见图 3。
2.1 双子季铵盐的结构表征 如图 3 所示，当蒙脱土含量为 0 时，初始的净
图 1 为双子季铵盐的红外光谱图，采用 KBr 压 浆流动度达到 300 mm，120 min 时仍能维持到 280 mm。
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片处理。3420 cm 处为 KNJ-2 末端羟基的伸缩振动峰， 随着蒙脱土含量增加，净浆流动度降低得很快。当
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2985 cm 处为双子季铵盐甲基的伸缩振动峰，1600、 蒙脱土含量增加为 3%（折水泥固含量）时，初始流
1475 cm –1 处为苯环的呼吸振动吸收峰，1385 cm –1 动度为 245 mm，90 min 基本失去流动度。这说明蒙
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处为甲基的对称变形振动峰，1260 cm 处为 C—OH 脱土的掺量对水泥的净浆流动度负面影响较大。主
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的中等强度吸收峰，1011 cm 处为 KNJ-2 末端 C—O 要因为 PCE 大量吸附于蒙脱土上，不能有效地分散