Process Optimization and Action Mechanism of Dimethyl Maleate Polycarboxylate Superplasticizer Synthesized by Microwave-Assisted Method

doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0698

Abstract

Abstract:

Polycarboxylate superplasticizer （PCE） was synthesized by microwave-assisted method and conventional water bath method using terminal alkenyl polyoxyethylene polyoxypropylene ether and dimethyl maleate as raw materials. Taking the dispersion performance of PCE as the main evaluation index， the optimal ratio of raw materials and process conditions were determined by single factor experiment. The results show that the microwave-assisted method can greatly shorten the reaction time and show better reaction efficiency. Compared with conventional water bath method， microwave-assisted method can significantly improve the dispersion performance and time retention ability of PCE. The infrared spectrum analysis show that the products obtained by the two synthesis methods have the same molecular structure. The adsorption isotherm fitting results show that the adsorption behavior of PCE synthesized by two methods on the surface of cement particles conforms to the Langmuir monolayer adsorption model， and the PCE synthesized by microwave-assisted method has stronger adsorption capacity. PCE synthesized by microwave-assisted method has a significant effect on delaying the hydration process of cement， and increasing the dosage of PCE can effectively reduce the total hydration heat of cement.

Key words: dimethyl maleate, water-reducing agent, microwave synthesis, dispersion performance, adsorption mechanism, hydration heat

CLC Number:

TQ172.4⁺6

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Figures/Tables 12

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Sample No.	Mass/g						Drop timeof A/min	Drop timeof B/min	Microwavepower /W
Sample No.	HPEG	AA	MAA	3-MPA	H₂O₂	VC	Drop timeof A/min	Drop timeof B/min	Microwavepower /W
M-1	225	30	30	1.8	3.6	0.50	15	20	400
M-2	225	30	33	1.8	3.6	0.50	15	20	400
M-3	225	30	36	1.8	3.6	0.50	15	20	400
M-4	225	30	39	1.8	3.6	0.50	15	20	400
M-5	225	30	42	1.8	3.6	0.50	15	20	400
Q-1	225	30	36	1.6	3.6	0.50	15	20	400
Q-2	225	30	36	1.7	3.6	0.50	15	20	400
Q-3	225	30	36	1.8	3.6	0.50	15	20	400
Q-4	225	30	36	1.9	3.6	0.50	15	20	400
Q-5	225	30	36	2.0	3.6	0.50	15	20	400
Q-6	225	30	36	2.1	3.6	0.50	15	20	400
t-1	225	30	36	2.0	3.6	0.50	15	20	400
t-2	225	30	36	2.0	3.6	0.50	40	50	400
t-3	225	30	36	2.0	3.6	0.50	50	60	400
t-4	225	30	36	2.0	3.6	0.50	60	75	400
t-5	225	30	36	2.0	3.6	0.50	70	90	400
S-1	225	30	36	2.0	3.0	0.50	50	60	400
S-2	225	30	36	2.0	3.3	0.50	50	60	400
S-3	225	30	36	2.0	3.6	0.50	50	60	400
S-4	225	30	36	2.0	3.9	0.50	50	60	400
S-5	225	30	36	2.0	4.2	0.50	50	60	400
V-1	225	30	36	2.0	3.6	0.40	50	60	400
V-2	225	30	36	2.0	3.6	0.45	50	60	400
V-3	225	30	36	2.0	3.6	0.50	50	60	400
V-4	225	30	36	2.0	3.6	0.55	50	60	400
V-5	225	30	36	2.0	3.6	0.60	50	60	400
P-1	225	30	36	2.0	3.6	0.50	50	60	200
P-2	225	30	36	2.0	3.6	0.50	50	60	300
P-3	225	30	36	2.0	3.6	0.50	50	60	400
P-4	225	30	36	2.0	3.6	0.50	50	60	500
P-5	225	30	36	2.0	3.6	0.50	50	60	600

Sample No.	Mass/g						Drop timeof A/min	Drop timeof B/min	Microwavepower /W
Sample No.	HPEG	AA	MAA	3-MPA	H₂O₂	VC	Drop timeof A/min	Drop timeof B/min	Microwavepower /W
M-1	225	30	30	1.8	3.6	0.50	15	20	400
M-2	225	30	33	1.8	3.6	0.50	15	20	400
M-3	225	30	36	1.8	3.6	0.50	15	20	400
M-4	225	30	39	1.8	3.6	0.50	15	20	400
M-5	225	30	42	1.8	3.6	0.50	15	20	400
Q-1	225	30	36	1.6	3.6	0.50	15	20	400
Q-2	225	30	36	1.7	3.6	0.50	15	20	400
Q-3	225	30	36	1.8	3.6	0.50	15	20	400
Q-4	225	30	36	1.9	3.6	0.50	15	20	400
Q-5	225	30	36	2.0	3.6	0.50	15	20	400
Q-6	225	30	36	2.1	3.6	0.50	15	20	400
t-1	225	30	36	2.0	3.6	0.50	15	20	400
t-2	225	30	36	2.0	3.6	0.50	40	50	400
t-3	225	30	36	2.0	3.6	0.50	50	60	400
t-4	225	30	36	2.0	3.6	0.50	60	75	400
t-5	225	30	36	2.0	3.6	0.50	70	90	400
S-1	225	30	36	2.0	3.0	0.50	50	60	400
S-2	225	30	36	2.0	3.3	0.50	50	60	400
S-3	225	30	36	2.0	3.6	0.50	50	60	400
S-4	225	30	36	2.0	3.9	0.50	50	60	400
S-5	225	30	36	2.0	4.2	0.50	50	60	400
V-1	225	30	36	2.0	3.6	0.40	50	60	400
V-2	225	30	36	2.0	3.6	0.45	50	60	400
V-3	225	30	36	2.0	3.6	0.50	50	60	400
V-4	225	30	36	2.0	3.6	0.55	50	60	400
V-5	225	30	36	2.0	3.6	0.60	50	60	400
P-1	225	30	36	2.0	3.6	0.50	50	60	200
P-2	225	30	36	2.0	3.6	0.50	50	60	300
P-3	225	30	36	2.0	3.6	0.50	50	60	400
P-4	225	30	36	2.0	3.6	0.50	50	60	500
P-5	225	30	36	2.0	3.6	0.50	50	60	600

Sample No.	Drop time of A/min	Drop time of B/min	Microwave power/W
MW-PCE	50	60	400
CHS-PCE-1	50	60	—
CHS-PCE-2	120	150	—

Sample No.	Drop time of A/min	Drop time of B/min	Microwave power/W
MW-PCE	50	60	400
CHS-PCE-1	50	60	—
CHS-PCE-2	120	150	—

Sample No.	Isothermal adsorption model	Fitting equation	R²
MW-PCE	Langmuir	y=2 011.56x+0.61	0.941 37
	Freundlich	y=0.54x-4.62	0.864 40
	Tempkin	y=0.38x-2.20	0.822 09
CHS-PCE-1	Langmuir	y=740.06x+0.47	0.881 76
	Freundlich	y=0.31x-2.18	0.697 98
	Tempkin	y=0.35x-1.46	0.716 61
CHS-PCE-2	Langmuir	y=852.02x+0.57	0.959 51
	Freundlich	y=0.38x-2.99	0.892 09
	Tempkin	y=0.40x-2.10	0.877 22