مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

سنتز، شناسایی و ارزیابی عملکرد یک فوق‌روان‌کننده پلی‌کربوکسیلاتی جدید مبتنی بر AMPS–TPEG برای مواد سیمانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد جنوب
2 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد جنوب، تهران، ایران
3 استادیار مهندسی شیمی و پلیمر، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران جنوب
10.22034/ijche.2026.596188.1639
چکیده
نیاز روزافزون به بتن‌های پایدار، توسعه فوق‌روان‌کننده‌هایی با کارایی بالاتر، پایداری بهتر و سازگاری بیشتر با سیمان را ضروری ساخته است. پلی‌کربوکسیلات‌ها (PCE) به دلیل پراکندگی عالی ذرات سیمان نقش کلیدی دارند، اما طراحی ساختارهای مولکولی جدید برای افزایش عملکرد همچنان موردتوجه است. در این پژوهش، کوپلیمر سه‌جزئی نوین AA-TPEG-AMPS (نسبت مولی ۱۲:۱:۱) از طریق پلیمریزاسیون رادیکالی محلولی سنتز و با کوپلیمر دوجزئی AA-TPEG (نسبت ۶:۱) مقایسه شد. نسبت مولی سامانه سه‌جزئی به‌عنوان یک نقطه شروع منطقی انتخاب شد و بهینه‌سازی نظام‌مند نسبت‌های مختلف مونومرها در این پژوهش انجام نشد. ساختارها توسط FTIR، ¹HNMR و GPC تأیید شدند. خواص بتن تازه و سخت‌شده شامل اسلامپ، حفظ روانی، درصد کاهش آب، دانسیته، پتانسیل زتا، حباب هوا، آب‌انداختگی، زمان گیرش و مقاومت‌های فشاری و خمشی ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که PCE-2 در مقایسه با PCE-1، اسلامپ را از ۲۰۳ به ۲۳۸ میلی‌متر افزایش، درصد کاهش آب را از ۳۷ به ۴۴ درصد بهبود، پتانسیل زتا را به ۱/۱۱- میلی‌ولت کاهش و افت اسلامپ را به‌طور چشمگیری کاهش داد. دانسیته افزایش یافت و مقاومت‌های فشاری و خمشی بهبود قابل‌توجهی نشان دادند. زمان گیرش اولیه و نهایی برای PCE-2 به ترتیب به ۵۶۰ و ۶۸۵ دقیقه رسید که نشان‌دهنده تأخیر در گیرش است. ترکیب گروه‌های کربوکسیلات و سولفونات با زنجیره‌های PEG، هم‌زمان دافعه الکترواستاتیکی و ممانعت فضایی را تقویت کرده و پراکندگی ذرات سیمان را بهبود می‌بخشد. این نتایج تأیید می‌کند که طراحی کوپلیمرهای سه‌جزئی با این دو مکانیسم، رویکردی مؤثر برای تولید فوق‌روان‌کننده‌های پلی‌کربوکسیلاتی با عملکرد بالا است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Synthesis, Characterization, and Performance Evaluation of a Novel Polycarboxylate Superplasticizer Based on AMPS–TPEG for Cementitious Materials

نویسندگان English

Mahdi Moeinian 1
Mehdi Ardjmand 2
Ferial Nosratinia 3
1 Ph. D. Student of Chemical Engineering, South Tehran Branch, Islamic Azad University
2 Department of Chemical Engineering, South Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
3 Assistant Professor of Chemical Engineering, South Tehran Branch, Islamic Azad University
چکیده English

Concrete requires efficient superplasticizers. This study synthesized a ternary AA–TPEG–AMPS copolymer (molar ratio 12:1:1) by aqueous free-radical polymerization and compared it with a binary AA–TPEG copolymer (6:1). The ternary composition was a rational starting point, not a fully optimized formulation. Structures were characterized by FTIR, ¹H NMR, and GPC. Concrete properties included slump, slump retention, water reduction, density, zeta potential, air content, bleeding, setting time, and mechanical strengths. Compared with PCE-1, PCE-2 increased slump from 203 to 238 mm and water reduction from 37% to 44%, shifted zeta potential to −11.1 mV, and reduced slump loss. Density and strengths also increased; initial and final setting times reached 560 and 685 min. The results suggest that combining AMPS-derived ionic groups with TPEG side chains can improve dispersion and workability under the tested conditions. Polymer adsorption was not directly quantified, and comparison with a commercial superplasticizer remains for future work.

کلیدواژه‌ها English

Polycarboxylate superplasticizer
AMPS
TPEG
Steric hindrance
Electrostatic repulsion
Slump retention

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 12 آبان 1405