Page 225 - 《精细化工》2022年第11期

第 11 期 解利荣，等: 不同磷酸酯单体的 EPEG 型聚羧酸减水剂的制备及抗泥性能 ·2375·

2.3 减水剂对蒙脱土层间距影响 从图 7 可以看出，蒙脱土经过清水处理后的浊
图 6 为蒙脱土分别吸附纯水、减水剂 PCE-E、 液区高度为 8.8 mm，加入减水剂后的浊液区高度均
PCE-EP 1 （HEMAP 用量为 3%）和 PCE-EP 2 （CAP 小于空白组。表 1 显示，加入减水剂 PCE-EP 1 和 PCE-
用量为 2%）溶液后的 XRD 谱图。可以按照 Bragg EP 2 的膨胀率为 42%和 36%，防膨效果均优于 PCE-E
公式〔式（1）〕计算出蒙脱土的层间距，根据层间 的 62%，说明加入的减水剂能够抑制蒙脱土分散。
距变化判断减水剂是否插入蒙脱土层。蒙脱土经过 这可能是由于磷酸酯层与蒙脱土表面的矿物形成的
纯水处理的层间距为 1.47 nm，蒙脱土经过 PCE-E 磷酸盐层阻止减水剂进行插层吸附，减少水合作用，
处理后层间距略增大为 1.52 nm。这可能是因为梳型 抑制了蒙脱土水化膨胀分散。
聚羧酸减水剂的侧链插层吸附进入蒙脱土层间导致
表 1 蒙脱土吸附减水剂后的膨胀率
层间距变大。而加入功能单体的减水剂 PCE-EP 1 和 Table 1 Expansion rate of montmorillonite after absorbing
PCE-EP 2 处 理后蒙脱土 层间距分别 为 1.48 和 superplasticizer
1.47 nm，层间距并没有变大。这可能是因为磷酸酯 样品 浊液区高度/mm 膨胀率/%
MMT+H 2O 8.8 —
基团在蒙脱土表面形成致密磷酸酯层，阻止了水分
MMT+PCE-E 5.5 62
子进入蒙脱土层间，所以，与经 PCE-E 处理蒙脱土 MMT+PCE-EP 1 3.7 42
相比，层间距略微减小。 MMT+PCE-EP 2 3.2 36

2.5 减水剂对水泥和蒙脱土吸附膜厚度的影响
由于减水剂中不存在 Si 元素，水泥和蒙脱土中
含有 Si 元素，所以以 Si 元素作为特征元素计算减
水剂处理蒙脱土后的吸附膜厚度。图 8 为水泥经过
不同减水剂处理后的 XPS 图，其中，PCE-EP 1 中
HEMAP 用量为 3%，PCE-EP 2 中 CAP 用量为 2%。
从图 8 可以看出，吸附了减水剂的水泥的 C 1s 峰都
表现出不同程度的增加。这是因为减水剂中含有大
量 C 元素。经过计算可知，PCE-E、PCE-EP 1 和

图 6 蒙脱土吸附减水剂后的 XRD 谱图 PCE-EP 2 的水泥吸附膜厚度分别为 2.05、2.20 和 3.04
Fig. 6 XRD patterns of MMT absorbing superplasticizer nm。可以看出，减水剂 PCE-EP 1 和 PCE-EP 2 在水泥

2.4 减水剂对蒙脱土膨胀率的影响 表面的吸附膜厚度较大，这可能是磷酸酯在水泥的
2+
由于蒙脱土层间分子力较弱，因此在水中容易 碱性环境下水解后与水泥表面的 Ca 结合，在水泥
发生膨胀分散或者细化成小的蒙脱土颗粒，吸附更 表面吸附能力较强，因此吸附膜厚度较大。

多的减水剂和自由水，使得减水剂更容易进行插层
吸附。图 7 为蒙脱土在碱性条件下的透光率，表 1
为通过沉降高度来计算的蒙脱土膨胀率，其中，
PCE-EP 1 中 HEMAP 用量为 3%，PCE-EP 2 中 CAP
用量为 2%。

图 8 水泥经不同减水剂处理后的 XPS 谱图
Fig. 8 XPS spectra of cement treated with different
superplasticizers

图9为蒙脱土经不同减水剂处理后XPS图，其中，

PCE-EP 1 中 HEMAP 用量为 3%，PCE-EP 2 中 CAP
图 7 蒙脱土吸附减水剂后的透光率
用量为 2%。图9显示，蒙脱土经过PCE-EP 1 和PCE-EP 2
Fig. 7 Light transmittance of montmorillonite after absorbing
superplasticizer 处理后 Si 2p 峰强度降低。经过计算可知，吸附膜厚