AlitInform 50

concrete | бетон
Clay platelet //
Пластинки глины
Surface
adsorption //
Поверхностная
адсорбция
1.77 nm
PCE // ПКЭ
1) Silanol groups of montmorillonite layer //
Силанольные группы слоя монтмориллонита
2) Interlayer water as bridging molecules //
Межслоевая вода в качестве перекрывающих молекул
3) Polyglycol // Полигликоль
4) Interlayer water as bridging molecules //
Межслоевая вода в качестве перекрывающих молекул
5) Silanol groups of montmorillonite layer //
Силанольные группы слоя монтмориллонита
Fig. 4. Fundamental types of interaction between PCE and
montmorillonite clay (top) and chemical sorption
(intercalation) of a poly(ethylene glycol) side chain in
between alumosilicate layers (bottom)
Рис. 4. Основные типы взаимодействия между ПКЭ
и монтмориллонитовой глиной (сверху) и
химическая сорбция (интеркаляция) боковой цепи
поли(этиленгликоля) между слоями алюмосиликата
(снизу)
performance even in the presence of clay contaminants.
This behavior perfectly confirms the concept of non-PEO
side chains as a remedy for the intercalation problem of
conventional PCEs into clay structures.
To be continued in No. 2 (51) 2018
Alumosilicate layer //
Алюмосиликатный слой
Intercalation //
Интеркаляция
Alumosilicate layer of Montmorillonite //
Алюмосиликатный слой монтмориллонита
Si O Si O Si O Si O Si O Si
O-
O-
OH OH OH
O-
O O O
( CH
CH 2
CH CH
2
O
2
O
CH 2
O
CH CH 2
CH 2
2
O
2
)
n
H
O
O
H
H
O
O
OH OH O
OH
O
O- O-
Si O Si O Si O Si O Si O Si
Alumosilicate layer of Montmorillonite //
Алюмосиликатный слой монтмориллонита
H
H
O
H
}
}
}
}
}
1
2
3
4
5
приводит к образованию органоминеральной фазы, в
которой их боковые цепи поли(этиленгликоля) занимают
межслоевое пространство, показанное на рис. 4.
Такая реакция с глиной считается специфичной для
ПКЭ и является следствием наличия в них боковых
цепей ПЭО, о чем свидетельствуют измерения рентгеновской
дифрактометрии [43]. Следовательно, ПКЭ
могут связываться глиной по механизму как поверхностной,
так и химической адсорбции, тогда как поликонденсаты,
такие как ПНС, поглощаются только
путем поверхностного взаимодействия [44, 45]. Это
объясняет, почему ПКЭ гораздо больше подвержены
воздействию глины, чем поликонденсаты.
В отрасли разработано несколько стратегий
по смягчению неблагоприятного воздействия глины
на ПКЭ. Первая из них основана на использовании
жертвенных частиц.
Анализ сорбированного количества отдельных
компонентов ПКЭ (основная цепь, представленная
поли(метакриловой кислотой), и боковой цепью, состоящей
из поли(этиленгликоля)) показал, что боковая
цепь сорбируется на глине в больших количествах
(~400 мг МПЭГ/г глины) в то время как полимерная
основная цепь связывается значительно меньше
(~30 мг ПМК/г глины) [43]. Это не только означает, что
боковая цепь ПЭО, присутствующая в ПКЭ, обеспечивает
основное взаимодействие с глиной, но также
предлагает способ устранения проблемы, при которой
чистые ПЭГ или МПЭГ используются в качестве
жертвенных частиц, чтобы занять межслоевые пространства,
в то время как молекула ПКЭ, которая демонстрирует
меньшую склонность к интеркаляции
вследствие своего анионного заряда, сохраняется и
может, таким образом, взаимодействовать с цементом,
обеспечивая диспергирование [44]. В качестве
другого средства было предложено добавление катионных
полимеров, которые полностью ингибируют
набухание глины [46]. Преимуществом этого метода
является нулевое потребление воды, потому что
глина совсем не будет поглощать воду. Кроме того,
межслоевое расстояние будет вне досягаемости ПКЭ.
Очевидно, что лучшим решением проблемы несовместимости
ПКЭ и глины будет новая структура
ПКЭ, которая не содержит боковых цепей ПЭО. Недавно
такие полимеры были синтезированы с использованием
либо гидроксиалкиловых эфиров метакриловой
кислоты, либо виниловых эфиров в качестве
макромономеров с боковой цепью [47, 48]. Рентгенодифракционный
анализ показал, что боковые цепи
этих новых поликарбоксилатов не интеркалируются
глиной и адсорбируются только в небольшом количестве
(~25 мг полимера/г глины). Следовательно, они
демонстрируют надежное функционирование даже
при наличии глины. Такое поведение подтверждает
концепцию боковых цепей, не являющихся ПЭО, в
качестве средства для решения проблемы встраивания
обычных ПКЭ в глинистые структуры.
Продолжение в № 2 (51) 2018
“ALITinform” International Analytical Review No. 1 (50) 2018
39