Цифра 2400 в HPEG 2400 — это номинальное значение, а не измерение. Линия, которая определяет боковую цепь, — это гидроксильное число, и в опубликованных коммерческих спецификациях оно охватывает диапазон около 18% шириной.
HPEG 2400 — это металлиловый спирт полиоксиэтиленовый эфир: одна полимеризуемая двойная связь на конце, примерно 53 этиленоксидных звена за ней, поставляется в виде белых или желтоватых хлопьев.
Дозировка, температура реактора и чувствительность к глине в готовом суперпластификаторе определяются задолго до того, как бетонный завод увидит что-либо.
Что такое HPEG 2400 на молекулярном уровне
HPEG 2400 содержит одну полимеризуемую углерод-углеродную двойную связь и одну концевую гидроксильную группу на молекулу. CAS 62601-60-9, примерно 53 этиленоксидных звена, выращенных на затравке из металлилового спирта.
Коммерческие полиэфирные макромономеры разделены на три семейства: метакрилатный эфир (MPEG), изопрениловый эфир (IPEG и TPEG) и металлиловый эфир, к которому относится HPEG. Обзор Синьи Ли 2023 года назвал HPEG-PCE основным выбором по эффективности дозировки и простоте приготовления.
Двойная связь определяет, сколько макромономера входит в основную цепь; этиленоксидная цепь определяет, что готовый гребенчатый полимер делает на цементе.
Что контролируют цифры спецификации HPEG 2400
Три строки в сертификате анализа HPEG 2400 выполняют реальную работу: гидроксильное число, сохранение двойной связи и содержание воды. Гидроксильное число важнее всего, потому что это измерение молекулярной массы в других единицах. Приведенные ниже диапазоны взяты из опубликованной спецификации HPEG компании Jiahua Chem и цитируются потому, что они открыты, а не потому, что это марка, которую вы бы купили.
Сверьте их с сертификатом, который выпускает ваш собственный канал. HPEG 2400 поступает на этот рынок через Kunlun от PetroChina Jilin Petrochemical и STL от Lianyungang Petrochemical. Диапазон действует только в том случае, если он указан в документе этого производителя.
| Строка спецификации | Опубликованное окно | Заявленная партия | Что это задает в готовом PCE |
|---|---|---|---|
| Гидроксильное число | 21,40–25,40 мг KOH/г | 23.2 | Длина боковой цепи, следовательно, плотность прививки |
| Сохранение двойной связи | Минимум 92% | 98.97% | Потолок вхождения макромономера в основную цепь |
| Содержание воды | Максимум 0,60% | 0.22% | Водный баланс водной загрузки |
Разделите 56100 на гидроксильное число, и это окно превратится в боковую цепь примерно от 2210 до 2620 г/моль. Значение партии 23,2 дает около 2418.
Таким образом, две партии, обе маркированные как HPEG 2400, могут отличаться примерно на 400 г/моль боковой цепи и при этом обе находиться в пределах одной спецификации. Опубликованное окно спецификации HPEG 2400 указанное в мг KOH/г, поэтому стоит больше, чем название марки, а сертификат партии стоит больше, чем окно.
Увеличение длины боковой цепи — не такое очевидное улучшение, как кажется. В обзоре Синьи Ли обнаружены три несовместимые позиции в литературе: длина улучшает дисперсию, длина ухудшает её или четкой связи нет. Именно из-за этого расхождения технолог подбирает макромономер опытным путем, а не рассчитывает его.
Как HPEG 2400 сополимеризуется с акриловой кислотой
HPEG 2400 сополимеризуется с акриловой кислотой методом водной радикальной полимеризации, при этом металлиловая двойная связь является ограничением. Аллильная и металлиловая ненасыщенность сравнительно малореакционноспособны в радикальном росте, поэтому обычный маршрут работает при 60–90 °C просто для того, чтобы заставить макромономер реагировать.
Акриловая кислота и макромономер также имеют неравные соотношения реакционной способности. Производство работает в полунепрерывном режиме с дозированным профилем подачи, потому что скорость капельной подачи — это то, что обеспечивает включение макромономера.
Температура в реакторе — это решение по инициатору, а не свойство закупаемого мономера. Выданный патент Anhui Conch CN108892753B предусматривает проведение процесса с HPEG-2400 при 30 °C на редокс-паре: персульфат калия и трет-бутилгидропероксид против L-аскорбиновой кислоты и сульфата железа.
В его первом примере загружается 260 г HPEG-2400 и 100 г HPEG-3000 против 38 г акриловой кислоты, добавляемой капельно в течение трех часов. Затем реакция идет два часа при 30 °C до содержания твердых веществ 40%.
Это соотношение полиэфира к кислоте, близкое к 10:1 по массе, — та часть, которую стоит перенести в собственный рецепт.
Редокс-пара обеспечила низкую температуру, а не более короткую капельную подачу.
HPEG 2400 против макромономеров TPEG и EPEG
При равной номинальной молекулярной массе HPEG требовал наибольшей дозировки из трех. Ке и коллеги из KZJ New Materials в 2023 году поддерживали условия синтеза постоянными и регулировали дозировку до достижения каждой системой сопоставимой осадки конуса 165–170 мм.
| Макромономер | Дозировка (%) | Осадка конуса (мм) | 1 день (МПа) | 7 дней (МПа) | 28 дней (МПа) |
|---|---|---|---|---|---|
| HPEG-2400 | 0.53 | 165 | 16.8 | 33.9 | 50.0 |
| TPEG-2400 | 0.48 | 170 | 17.0 | 33.6 | 51.7 |
| EPEG-2400 | 0.43 | 170 | 18.2 | 35.6 | 52.2 |
Примерно на 23% больше HPEG, чем EPEG, обеспечило ту же удобоукладываемость при испытаниях по GB 8076-2008 на цементе P·O 42.5. Сама статья трактовала результат так: EPEG обладает более высокой полимеризационной активностью, чем TPEG и HPEG.
Обзор Синьи Ли указывал в другую сторону: IPEG и TPEG диспергируют слабее, чем HPEG, и компенсируют это сохранением осадки. Числа Ке получены на одном этапе скрининга в рамках одной раннепрочностной редокс-формуляции, поэтому ни один из результатов не решает общий вопрос.
Не заменяйте TPEG 2400 на HPEG при равной молекулярной массе без повторной квалификации дозировки. Химия винилового эфира, стоящая за EPEG 3000
— это отдельное решение, потому что именно она делает практичным составление рецептур ниже 25 °C.
Где используется суперпластификатор на основе HPEG
PCE на основе HPEG идет в товарный бетон, сборный железобетон и высокопрочный конструкционный бетон как водоредуцирующая добавка высокого диапазона. ASTM C494 определяет этот класс в Северной Америке; EN 934-2 — европейский аналог.
Типы F и G должны снижать содержание воды минимум на 12%, против 5% для водоредуцирующих добавок типов A, D и E. Национальная ассоциация сборного железобетона устанавливает практический верхний предел выше 30% от контрольной смеси.
Таким образом, показатели 30%–35%, с которыми продается PCE на основе HPEG, находятся на уровне двух-трехкратного превышения минимума типа F, как заявление о классе, а не специфичное для HPEG.
Производственный песок — это то, где PCE типа HPEG становится дорогим. Хе и коллеги в 2024 году моделировали боковые цепи PCE против кальциевого монтмориллонита с использованием теории функционала плотности.
Боковые цепи HPEG все еще адсорбировались благоприятно на глине при степенях полимеризации 10 и выше. Изученные типы APEG и IPEG теряли это сродство в том же диапазоне.
Поскольку полимер предпочитает глину продуктам гидратации, дозировка исчезает до того, как что-либо диспергируется. Удлинение боковой цепи не выводит PCE типа HPEG из этой ситуации, поэтому заполнитель с высоким содержанием мелочи остается проблемой, которую марка макромономера не решит.
Что Это Означает на Практике
Указывайте HPEG 2400 по гидроксильному числу и сохранению двойной связи, затем квалифицируйте партию в собственном реакторе. Название марки не несёт ни того, ни другого числа.
Макромономер — более дешёвая половина решения. Система инициатора и профиль подачи сдвигают дозировку сильнее, чем замена металлила на изопренил.
Честный вопрос при оформлении заказа — не в том, превосходит ли HPEG TPEG. А в том, попадает ли в основную цепь те 98% двойных связей, за которые вы заплатили, в вашем реакторе.