โครงสร้างโมเลกุลของสารลดน้ำพิเศษโพลีคาร์บอกซิลิก

โครงสร้างโมเลกุลของโพลีคาร์บอกซิลิกซุปเปอร์พลาสติกไนเซอร์มีลักษณะดังต่อไปนี้: หมู่ขั้วที่รุนแรง เช่น หมู่คาร์บอกซิล ซัลโฟนิก และโพลีเอทิลีนออกไซด์ ถูกนำเข้าไปในโซ่หลักหรือด้านข้าง ทำให้โมเลกุลมีโครงสร้างคล้ายหวี โดยทั่วไปจะแสดงโครงสร้างที่แสดงในรูปที่ 1 โดยที่สูตรทางเคมีที่แท้จริงคือการรวมกันของบางส่วน โดยที่ M1 และ M2 เป็นตัวแทนของ H และไอออนของโลหะอัลคาไล ตามลำดับ M3 หมายถึง H, แอมโมเนียมโลหะอัลคาไลหรือเอมีนอินทรีย์ ในระบบซีเมนต์เพสต์ โมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีโครงสร้างสายยาวเหล่านี้จะโต้ตอบกันผ่านสายโซ่ด้านข้างที่ชอบน้ำและห่อหุ้มอนุภาคซีเมนต์ ในขณะที่หมู่ที่ไม่ชอบน้ำต้องเผชิญกับสารละลายที่เป็นน้ำ เป็นผลให้โมเลกุลของสารลดน้ำพิเศษแยกตัวออกเป็นไอออนขนาดใหญ่ในน้ำที่ดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคซีเมนต์ ส่งผลให้พลังงานพื้นผิวของพวกมันลดลง สิ่งนี้สร้างสนามไฟฟ้าแรงบนพื้นผิวของอนุภาคซีเมนต์ เพิ่มค่าสัมบูรณ์ของศักย์ซีต้า ดังนั้นจึงสร้างแรงผลักไฟฟ้าสถิตที่รุนแรงระหว่างอนุภาค ซึ่งเป็นอุปสรรคหรือขัดขวางการก่อตัวของโครงสร้างที่เหนียวแน่นของเจลซีเมนต์ ซึ่งนำไปสู่ ปริมาณน้ำอิสระเพิ่มขึ้นโดยสัมพันธ์กันและทำให้เกิดการกระจายตัว นอกจากนี้ ชั้นดูดซับของโพลีเมอร์สูงยังสร้างอุปสรรคเชิงพื้นที่ต่อการรวมตัวของอนุภาค

จากรูป จะสังเกตได้ว่าโครงสร้างทางเคมีของสารลดน้ำพิเศษโพลีคาร์บอกซิลิกนั้นเป็นชนิดสายโซ่ด้านข้างที่ชอบน้ำ-กระดูกสันหลังที่ไม่ชอบน้ำ มันมีลักษณะเฉพาะโดยมีสายโซ่ด้านข้างประจุลบคาร์บอกซิเลทที่ส่วนปลายของสายโซ่หลักและมีสายโซ่ด้านข้างที่ไม่มีไอออนิกอยู่ตรงกลาง ภายในโมเลกุลขนาดใหญ่เดียวกัน จะมีสายด้านข้างทั้งแบบประจุลบและแบบไม่มีไอออน ทำให้เป็นสารเติมแต่งประเภทไอออนิกผสมทั่วไปที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่หลากหลาย ความไม่ชอบน้ำของหมู่ที่ไม่ชอบน้ำต่างๆ สามารถจัดอันดับได้ดังนี้: อะลิฟาติกอัลเคน มากกว่าหรือเท่ากับไซโคลอัลเคน > อะลิฟาติกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน > อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน > ไฮโดรคาร์บอนที่มีหมู่ไฮโดรฟิลิกอ่อน เมื่อหมู่ที่ไม่ชอบน้ำเป็นอัลเคนอะลิฟาติก การเพิ่มจำนวนอะตอมของคาร์บอนในสายโซ่หลักที่ไม่ชอบน้ำจะช่วยเพิ่มความสามารถในการลดแรงตึงผิวของน้ำ สำหรับหมู่ที่ชอบน้ำ ประสิทธิภาพของสารลดน้ำพิเศษนั้นส่วนใหญ่ได้รับอิทธิพลจากปริมาตร ตำแหน่งสัมพัทธ์ และปริมาณของมัน โดยขนาดของกลุ่มที่ชอบน้ำจะส่งผลต่อพื้นที่ที่ถูกครอบครองโดยโมเลกุลของสารลดน้ำพิเศษในชั้นดูดซับ ซึ่งส่งผลต่อความสามารถในการลดแรงตึงผิว . เมื่อหมู่ที่ชอบน้ำอยู่ที่ปลายโซ่คาร์บอน หมู่ที่ชอบน้ำจะมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการลดแรงตึงผิว ในขณะที่หมู่ที่ชอบน้ำจำนวนมากขึ้นจะทำให้ประสิทธิภาพการกระจายตัวดีขึ้น นอกจากนี้ ความยาวและปริมาณของโซ่ด้านข้างส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพการลดน้ำของสารลดน้ำพิเศษ เมื่อมีโซ่ด้านยาวจำนวนมาก โซ่จะขยายออกไปในอวกาศ ทำให้เกิดสิ่งกีดขวางที่ป้องกันการสัมผัสระหว่างอนุภาคซีเมนต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในทางกลับกัน เมื่อมีโซ่ข้างสั้นจำนวนมาก อัตราการดูดซับก็จะสูงขึ้น

สิ่งนี้สามารถเข้าใจได้ดังต่อไปนี้: ขึ้นอยู่กับโครงสร้างคล้ายหวีของซีรีย์กรดคาร์บอกซิลิกจะมีโซ่ด้านข้างเพิ่มเติมที่มีกลุ่มกรดซัลโฟนิกรวมอยู่ด้วยซึ่งได้มาจากการโคพอลิเมอร์แบบไตรภาคของไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวที่มีกลุ่มคาร์บอกซิลและกรดซัลโฟนิกและไม่อิ่มตัว ไฮโดรคาร์บอนที่มีพันธะอีเทอร์ เอสเทอร์ หรือเอไมด์ กรดซัลโฟนิกและคาร์บอกซิลิกอยู่บนสายโซ่ด้านหนึ่ง ในขณะที่พันธะอีเทอร์ เอสเทอร์ หรือเอไมด์อยู่บนสายโซ่อีกด้านหนึ่ง ทั้งหมดนี้มีส่วนทำให้เกิดหน่วยโครงสร้าง โซ่หลักคือโซ่คาร์บอน-คาร์บอน และโซ่ด้านข้างที่มีหมู่กรดซัลโฟนิก อาจเป็นโซ่คาร์บอน-คาร์บอนหรือวงแหวนเบนซีนก็ได้ หมู่ซัลโฟเนตของโซ่ด้านข้างและหมู่คาร์บอกซีเลทมีอยู่เป็นส่วนของประจุลบ โดยมีประจุลบอยู่ที่ปลายสุดของโซ่ด้านข้าง หมู่คาร์บอกซิลที่มีอยู่เป็นกรดเป็นกลุ่มที่สำคัญสำหรับพันธะไฮโดรเจน หมู่ฟังก์ชันที่ไม่เด่นซึ่งสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนได้มีอยู่ในรูปของพันธะอีเทอร์ เอสเทอร์ หรือเอไมด์ และประกอบเป็นเซ็กเมนต์ที่ไม่ใช่ไอออนิก การอยู่ร่วมกันของกลุ่มประจุลบและกลุ่มที่ไม่ใช่ไอออนิกภายในโมเลกุลเดียวกันส่งผลให้เกิดสารเติมแต่งประเภทไอออนิกผสมที่ปรับเปลี่ยนได้สูง ในบรรดากลุ่มฟังก์ชันเหล่านี้ COOH และ SO₃H แสดงคุณสมบัติพิเศษในโพลีคาร์บอกซิลิกยิ่งยวดและมีบทบาทสำคัญในระหว่างการใช้งาน: บทบาทหลักของ SO₃H คือให้การกระจายตัวสูงและมีอัตราการลดน้ำสูง ซึ่งในทางกลับกันจะนำไปสู่การชะลอและการบำรุงรักษาของ ตกต่ำ; บทบาทหลักของ COOH คือการกระจายอนุภาคของซีเมนต์อย่างมีประสิทธิภาพ และชะลอปฏิกิริยาการให้น้ำของซีเมนต์ นอกจากนี้ หมู่ฟังก์ชัน เช่น หมู่เอไมด์และหมู่คาร์บอกซิลสามารถผ่านการไฮโดรไลซิสในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง โดยปล่อยผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิสที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำกว่าซึ่งมีผลในการลดน้ำ ดังนั้นบรรลุผลการกระจายตัวที่ต้องการ ลักษณะโครงสร้างของโมเลกุลเหล่านี้ทำให้สารลดน้ำพิเศษโพลีคาร์บอกซิลิกมีฤทธิ์ในการดูดซับและกระจายตัว เช่นเดียวกับคุณสมบัติการทำให้เปียกและการหล่อลื่น