Page 207 - 《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 ·193·

同掺加入后，效果基本上与先掺效果一致。这说明 2.4 复配抗泥剂对蒙脱土吸附膜厚度的影响
当抗泥剂与减水剂复配使用时，KNJ-2 复配稳定性 图 8 为蒙脱土经不同处理的 XPS 全谱图。由图
高于 KNJ-1。这是由于 KNJ-2 的端基羟基既可以与 8 可知，经 H 2O、PCE、KNJ-1+PCE 和 KNJ-2+PCE 处
蒙脱土结构中的 Si—O 形成氢键，嵌入到蒙脱土层间， 理后的蒙脱土表面的 C 1s峰相较于水处理强度增加，
减少与 PCE 的相互作用，又可以自身相互链接起来， Si 2p 峰强度呈不同程度降低。表 1 为蒙脱土分别吸
形成排布紧密的网状结构吸附于蒙脱土上，降低了 附 PCE、PCE+KNJ-1（KNJ-2）后的表面 Si 含量和
与 PCE 作用的概率 [17] ，使 PCE 更多地作用于水泥。 吸附膜厚度的计算结果。可以看出，双子季铵盐与
PCE 复配处理蒙脱土的吸附膜厚度均低于 PCE 单独
处理的厚度，其中 KNJ-2 与 PCE 复配使吸附膜厚度
减少了 2.39 nm，降低了 32%，说明双子季铵盐可
以有效抑制 PCE 在蒙脱土表面的吸附。推断原因为
合成的双子季铵盐相对分子质量小，在水中可以更
快地扩散到蒙脱土表面，通过静电引力吸附在蒙脱土
上，而 KNJ-2 由于氢键的存在，使分子之间更容易相
互链接起来形成水化膜，亲水端向内疏水端向外，
从而阻止蒙脱土对 PCE 的表面吸附。

图 6 抗泥剂不同掺入方式对含 3%蒙脱土水泥分散性能
的影响
Fig. 6 Effect of different incorporation methods on the
dispersion performance of 3% MMT in cement

2.3 抗泥剂对蒙脱土层间距的影响
图 7 为经 H 2 O、PCE、PCE+KNJ-1、PCE+KNJ-2
处理后蒙脱土的层间距测试。根据层间距的变化可
以判断抗泥剂是否插入蒙脱土的层间。由 Bragg 方

程计算层间距分别为 1.31、1.43、1.40、1.46 nm。蒙
图 8 蒙脱土经不同处理后的 XPS 图
脱土用水处理后层间距为 1.31 nm。加入 PCE RS-1
Fig. 8 XPS patterns of MMT after different treatments
后蒙脱土层间距为 1.43 nm，这说明其侧链嵌入到蒙
脱土层间，使蒙脱土层间距增大。经 KNJ-1、KNJ-2 表 1 蒙脱土分别吸附 PCE、PCE+KNJ-1（KNJ-2）后的
处理后的衍射峰向低角度方向移动，且结晶度较好， 表面 Si 含量及吸附膜厚度
Table 1 Surface Si content and adsorption film thickness of
表现出 1.40、1.46 nm 的层间距。阳离子嵌入蒙脱土 montmorillonite after adsorption of PCE and PCE+
中，由于自身粒径的大小，会使蒙脱土的层间有一 KNJ-1 (KNJ-2)
定的膨胀 [18] 。这是由于阳离子季铵盐端基容易和蒙 样品名称 表面 Si 含量/% 吸附膜厚度 /nm
*
脱土层间 Al—O、Si—O 形成氢键而嵌入层间，KNJ-2 MMT+H 2O 26.10 0
的末端为羟基与 Si—O 的作用力更强。 MMT+PCE 18.14 7.46
MMT+PCE+KNJ-1 19.64 6.33
MMT+PCE+KNJ-2 18.19 5.07
注：*以水处理蒙脱土的光电子强度为 I 0 计算吸附膜厚度，
代入公式（2）求得蒙脱土吸附水的吸附膜厚度为 0。

2.5 双子季铵盐浓度对水泥和蒙脱土 Zeta 电位的
影响
图 9 是不同浓度的 PCE 对水泥和蒙脱土 Zeta
电位的影响。由图可知，水泥和蒙脱土经纯水处理
后的 Zeta 电位分别为–14.3 和–4.73 mV，随着 PCE

浓度的升高，水泥和蒙脱土的 Zeta 电位不断降低，在
图 7 抗泥剂的掺入对蒙脱土层间距的影响 PCE 质量浓度为 4 g/L 时，水泥和蒙脱土的电位趋
Fig. 7 Effect of anti-clay addition on the spacing of
montmorillonite layer 于定值，即在蒙脱土和水泥上的吸附达到了饱和。