2024

AMPS聚合物降失水剂降滤失机理

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　　在水泥浆中掺入水溶性聚合物降失水剂是最常用的控制水泥浆失水的方法，聚合物分子的作用主要表现在以下几个方面：
（1）吸附一分散作用
　　水泥浆中加入高分子降失水剂后，这些高分子链上的极性基团吸附在水泥颗粒表面（离子型聚合物靠静电吸附，而非离子型聚合物则通过氢键和诱导作用），形成吸附水化层，阻止水泥颗粒的聚结，保持颗粒的适度分布。同时，根据扩散双电层结构理论，水泥浆固相粒子的悬浮稳定性与水泥颗粒之间的排斥力与吸引力有关。水泥颗粒表面吸附了大分子后，引起双电层结构的改变，增大水泥胶粒表面的电位，使水泥颗粒之间静电斥力远远大于范德华吸引力，从而阻止了絮凝、聚沉的发生，使水泥颗粒分布均匀。
（2）高分子的保护作用
　　AMPS聚合物分子的不同链节可以吸附在水泥颗粒上，由于分子链长短不一，就形成了许许多多不等径的胶团颗粒，改变了水泥颗粒的级配。且通过这些颗粒的桥接，形成遍布整个体系的空间网状结构,水泥浆中有一部分水分子为这一空间结构所圈团，这些被束缚的自由水的稳定性在很大程度上依赖于空间结构网的稳定性。在水泥水化初期，水泥颗粒表面带正电，加入分子链上含有一些带负电的基团，如一COO-、－SO3等的聚合物，这些基团可与水泥颗粒表面的钙离子形成配位键，这种配位键的络合作用使极性基团的亲固能力大为增强,使吸附在水泥颗粒表面上的降失水剂分子在受到外界影响时不容易发生解吸，所形成的水泥浆网状结构更加稳定，所圈团的自由水不容易析出，故失水量很小。吸附水化层和高分子的护胶作用，有利于形成薄而致密的滤饼。
（3）聚合物力学性能
　　线性大分子链上原子间的a键可以自由旋转，这样就使得大分子的每个链节的相对位置可以不断变化，这就是高分子链的柔顺性表现在它具有高弹性和粘弹性。由于水泥颗粒表面聚合物吸附层的高弹性和粘弹性，在水泥浆体中形成结构松散的胶凝聚集态，在压差作用下稳定地楔入滤饼，造成了在滤饼中的堵孔作用使滤饼具很好的可压缩性，其渗透率进一步降低，变得更为致密、坚韧。
（4）提高浆液粘度
　　聚合物降失水剂掺入水泥浆后，可借助分子中的部分官能团吸附于水泥颗粒表面，其余的基团可与水结合，形成吸附水。所吸附的水与水泥颗粒表面的吸附水化膜一起，形成了高粘度、高弹性的吸附水网结构，这种吸附水网具有比自由水更高的粘度和流动阻力，可阻止水泥颗粒聚结，保持颗粒大小的适当分布，降低了水泥浆的失水速率，有利于失水量降低。
　　总之，水溶性聚合物降失水剂可通过高分子链吸附到水泥颗粒表面，使水泥颗粒相互发生桥接，形成网状结构，束缚更多的游离液，达到降失水的目的；线性高分子链的柔顺性，还使滤饼具有高弹性和粘弹性，并形成胶状聚集物楔入水泥滤饼的微结构，有效地降低了滤饼渗透率。因此可以认为：吸附和胶凝两者协同作用是聚合类降失水剂的主要作用机理。