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研究生： 莊景翔
論文名稱： 兩性水膠的合成以及對水泥砂漿保水性質的影響
指導教授： 許貫中
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 化學系
Department of Chemistry
論文出版年： 2008
畢業學年度： 96
語文別： 中文
中文關鍵詞： 水膠 、合成 、吸水率 、保水率 、水化程度
論文種類： 學術論文
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    • 本研究主要合成一種兩性的水膠PDCA，先利用馬來酸酐和N,N-二甲基胺乙醇合成二甲基胺乙基氧羰基丙烯(DME)，再和氯醋酸鈉反應得到單體N,N—二甲基胺-3-β-羧基丙烯酸乙酯乙酸鈉鹽(DCA)，最後和丙烯醯胺聚合反應合成PDCA水膠。以FT-IR,1H-NMR光譜確認DME和DCA結構。探討PDCA的單體比例、起始劑劑量以及交聯劑劑量對在純水和鹽水中吸水率之影響，結果顯示PDCA的吸水率會單體DCA比例先增加而上升，隨後則下降；起始劑劑量增加會使PDCA之吸水率下降；交聯劑劑量增加會使PDCA的吸水率先增後減。以及與PAA、P(AA/AM)水膠比較在純水和鹽水中之吸水率。
    結果顯示PDCA最佳反應條件為DCA：AM = 4：6；APS = 0.2 mol%；MBA = 0.5 mol%，所製得之PDCA在純水中的吸水率可達316.5 g/g；在0.1M NaCl、0.1M CaCl2的吸水率分別為26.7 g/g、13.6 g/g。
    研究添加PDCA對於水泥砂漿之重量損失、保水率、相對濕度和抗壓強度的影響，結果顯示添加1.0%的PDCA量對於水泥砂漿為最佳添加量，試體之保水率、相對濕度都有增加，重量損失減少；抗壓強度則是下降。另外，使用DSC測量水泥漿的水化程度，結果顯示隨著PDCA劑量增加而水化程度增加。

    第一章 緒 論 1 第二章 文獻回顧 2 2-1 水膠 2 2-1-1 水膠的種類 2 2-1-2 水膠之吸水機制 7 2-2 水泥 8 2-2-1 卜特蘭水泥之組成 8 2-2-2 水泥之水化 11 2-3 混凝土 15 第三章 實驗方法與測量原理 20 3-1 實驗流程 20 3-2 實驗方法 21 3-3 實驗變數 22 3-4 實驗材料 23 3-5 實驗儀器 25 3-6 實驗方法 27 3-6-1 DME之合成 27 3-6-2 DCA之合成 28 3-6-3 PDCA之合成 28 3-6-4 紅外光(IR)光譜分析 31 3-6-5 核磁共振(NMR)光譜分析 31 3-6-6 pH值測量 31 3-6-7 固含量測量 32 3-6-8 水膠吸水率之測量 32 3-6-9 水泥砂漿流度試驗 33 3-6-10 砂漿試體重量損失之測量 33 3-6-11 砂漿試體內部濕度之測量 34 3-6-12 砂漿抗壓強度測試 34 3-6-13 水泥漿試體製作 35 3-6-14 差式熱掃描分析試驗 35 第四章 結果與討論 36 4-1 水膠之結構分析 36 4-2 PDCA在純水中的吸水率之影響 40 4-2-1 單體比例對水膠在純水中吸水率之影響 40 4-2-2 起始劑劑量對水膠在純水中吸水率之影響 42 4-2-3 交聯劑劑量對水膠在純水中吸水率之影響 43 4-3 PDCA在鹽水中吸水率之影響 45 4-3-1 單體比例對水膠在鹽水中吸水率之影響 45 4-3-2 起始劑劑量對水膠在鹽水中吸水率之影響 46 4-3-3 交聯劑劑量對水膠在鹽水中吸水率之影響 46 4-4 水膠在不同濃度的鹽水中之吸水率 48 4-5 PDCA水膠與其他水膠吸水率之比較 49 4-6 添加水膠之砂漿的保水性 52 4-7 水膠對砂漿濕度之影響 60 4-8 水膠對砂漿抗壓強度之影響 63 4-9 水膠對水泥漿試體水化程度之影響 66 第五章 結 論 73 參考資料 75 圖目錄 圖2-1-1 羧甲基纖維素與聚丙烯腈的自我交聯及鹼洗 4 圖2-1-2 聚丙烯酸鈉水膠在不同溶劑下的吸水率 5 圖2-1-3 聚電解質水膠的離子網狀結構 8 圖2-2-3 卜特蘭水泥生成示意 10 圖2-2-4 水泥水化時間與熱通量之關係圖 13 圖2-3-1 混凝土材料的組成 16 圖2-3-2 掺入高分子的保水機制 18 圖3-6-1 反應裝置圖 27 圖3-6-2 砂漿內部溼度測定之示意圖 34 圖4-1-1 DME之IR光譜圖 36 圖4-1-2 DCA之IR光譜圖 37 圖4-1-3 PDCA之IR光譜圖 38 圖4-1-4 DME之1H-NMR光譜圖 38 圖4-1-5 DCA之NMR光譜圖 39 圖4-2-1 單體比例對PDCA在純水中吸水率的影響 41 圖4-2-2 單體比例對PDCA在純水中飽和吸水率的影響 41 圖4-2-3 起始劑劑量對PDCA在純水中吸水率的影響 42 圖4-2-4 起始劑劑量對PDCA在純水中飽和吸水率的影響 43 圖4-2-5 交聯劑劑量對PDCA在純水中吸水率的影響 44 圖4-2-6 交聯劑劑量對PDCA在純水中飽和吸水率的影響 44 圖4-3-1 單體比例對PDCA在鹽水中吸水率的影響 45 圖4-3-2 起始劑劑量對PDCA在鹽水中吸水率的影響 46 圖4-3-3 交聯劑劑量對PDCA在鹽水中吸水率的影響 47 圖4-4-1 PDCA4g水膠在不同濃度的鹽水中之吸水率 48 圖4-5-1 各種水膠在純水中之吸水率 51 圖4-5-2 各種水膠在鹽水中之吸水率 51 圖4-6-1 添加PDCA4g之砂漿的重量損失 53 圖4-6-2 添加PDCA4g之砂漿的保水率 54 圖4-6-3 添加PDCA4g之砂漿重量損失 56 圖4-6-4 添加PDCA4g之砂漿保水率 56 圖4-6-5 添加PDCA4g之砂漿重量損失 58 圖4-6-6 添加PDCA4g之砂漿保水率 58 圖4-6-7 添加PDCA4g之砂漿重量損失 60 圖4-6-8 添加PDCA4g之砂漿保水率 60 圖4-7-1 添加PDCA4g之砂漿相對溼度(W/C=0.6) 62 圖4-7-2 添加PDCA4g之砂漿相對溼度(W/C= 0.6) 63 圖4-8-1 添加PDCA4g水膠之砂漿在扣水组抗壓強度(W / C = 0.485) 64 圖4-8-2 添加PDCA4g之砂漿在扣水组和不扣水组抗壓強度(W/C=0.485) 65 圖4-8-3 添加PDCA4g之砂漿在扣水组抗壓強度(W/C=0.6) 65 圖4-8-4 添加PDCA4g之砂漿在不扣水组抗壓強度(W/C=0.6) 66 圖4-9-1 氫氧化鈣DSC圖 68 圖4-9-2 添加PDCA4g水泥漿試體3天之DSC圖(扣水組) 68 圖4-9-3 添加PDCA4g水泥漿試體7天之DSC圖 69 圖4-9-4 添加PDCA4g水泥漿試體28天之DSC圖 69 圖4-9-5 添加PDCA4g水泥漿試體3天之DSC圖(不扣水組) 70 圖4-9-6 添加PDCA4g水泥漿試體3天之DSC圖 70 圖4-9-7 添加PDCA4g水泥漿試體3天之DSC圖 71 圖4-9-8 添加PDCA4g之水泥漿水化程度(扣水組) 71 圖4-9-9 添加PDCA4g之水泥漿水化程度(不扣水組) 72 表目錄 表2-2-1 卜特蘭水泥之主要成份 9 表2-2-2 卜特蘭水泥的成份與性質 10 表2-2-3 水泥水化方程式 11 表3-3-1 水膠合成、砂漿組成以及測試之實驗變數 22 表3-4-1 水泥之性質 23 表3-6-1 不同單體比例之PDCA合成條件 30 表3-6-2 不同起始劑之PDCA合成條件 30 表3-6-3 不同交聯劑之PDCA合成條件 30 表4-5-1 各種水膠的合成條件 50 表4-6-1 添加PDCA4g之砂漿組成(W / C = 0.485) 53 表4-6-2 添加PDCA4g之砂漿組成(W/C=0.485) 55 表4-6-3 添加PDCA4g之砂漿組成(W/C=0.6) 57 表4-6-4 添加PDCA4g在之砂漿的組成(W/C=0.6) 59

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