4.1.1 具單側鏈及羧基改質單體之基本性質

第四章 結果與討論

4.1 材料基本性質分析

4.1.1 具單側鏈及羧基改質單體之基本性質

本研究合成之具單側鏈及羧基改質單體(PM-1)，由 PEG：MA =

1：1，以 TEA 為催化劑，進行反應而得。(依 PEG M

—

w=400、600、

1000 之不同，改質單體分別以 PF1、PS1、PT1 為代號)。圖 4-1-1 是 PM-1 之化學結構，m = 10 ~ 25，由其 IR 吸收光譜(圖 4-1-2)與表 4-1-1 可確認其官能基

。

C

C C

C

H O

O

O OH H

C C O H

m

圖 4-1-1 PM-1 之化學結構

表 4-1-1 PM-1 之 IR 吸收峰

官 能 基 吸 收 波 數 (cm

-OH

(3400)

-CH

(2853)

-C=O (1730-1700)

-C=C (1600/

1475)

-C-O-C- (1100)

3421 2877 1726 1637

1453 1103

圖 4-1-2 PM-1 之 FT-IR 光譜圖

圖 4-1-3 PM-1 之

H-NMR 光譜圖

圖 4-1-4 PM-1 之

C-NMR 光譜

圖 4-1-3 是 PM-1 之

H-NMR 光譜圖，δ= 6.58、6.52ppm(d，1H)；

δ= 6.42、6.36ppm(d，1H)；δ= 4.38ppm(t，2H)；δ= 3.82ppm(t，2H)；

δ= 3.71ppm(t，2H)。1 號 H 與 2 號 H 互相影響分裂成二重峰；3 號 H 為(-C-C-O-)

重複鏈段上的第一個 C 上的 H；4 號 H 為(-C-C-O-)

重複鏈段上最末端 C 上的 H；5 號 H 為(-C-C-O-)

重複 C 鏈段上的氫。

圖 4-1-4 是 PM-1 之

C-NMR 光譜圖，δ=169.49、167.34、131.55、

129.01、72.20、69.92、68.63、65.02、60.84ppm，1 號 C 與 2 號 C 因

受 C=O 拉電子基影響故化學位移較大。經由 IR、

H-NMR 及

C-NMR

鑑定，確認合成之具單側鏈及羧基改質單體與實驗計畫相符。

HC

C O NH C C C

C C

H₂ C C O C

ONa

HC H C C C

O O

O ONa C

C O H

m C

a b c

SO₃Na

4.1.2 具單側鏈共聚物之基本性質

本實驗合成之羧酸系強塑劑 PAMP-1，其進料單體為 AMPSA、

MAA 與 4.1.1 之 PM-1，經由 SMS 為鏈轉移劑，APS 作為起始劑的 自由基共聚合反應而製得；在固定 APS 為 1.4mol% 的條件下，SMS 對單體之莫耳比例越高，則 PAMP-1 之分子量越低。

表 4-1-2 是 PAMP-1 代號、性質分析與合成條件之關係，例 如 PAMP-1 單體比例為 AMPSA：MAA：PF1 = 2：3：0.5 者，其代 號為 OF2305；單體比例相同而分子量不同者，於代號後加註分子 量，如 OF2305 中分子量為 7.5 × 10

者，其代號為 OF2305 (M —

w =7.5

× 10

)。

圖 4-1-5 是 PAMP-1 之化學結構，m = 10 ~ 25，屬於羧酸系強塑劑。

圖 4-1-5 PAMP-1 之化學結構

表 4-1-2 PAMP-1 之代號、性質分析與合成條件

代號

MAA (mol%)

PF1/

PS1/

PT1 (mol%)

SMS (

相對 單體

固含 量

產率

黏度

w (10^-4)

M— n (10^-4)

D

— P

—

0 28.77 79.91 106.0 21.0 4.9 4.3 0.7 35.51 86.50 29.3 9.0 3.1 2.9 1.4 35.34 76.75 30.6 5.5 2.5 2.2 OF1405 1 4 0.5

2.8 34.75 75.30 21.5 3.4 1.6 2.1 0 32.56 70.05 274.0 31.5 6.7 4.7 0.7 36.20 76.81 95.2 11.8 4.0 2.9 1.4 36.80 80.53 38.4 7.5 2.9 2.5 OF2305 2 3 0.5

2.8 30.04 76.82 26.5 6.0 2.6 2.3 0 32.39 71.56 412.0 37.8 6.5 5.8 0.7 36.36 73.71 62.1 10.0 2.9 3.4 1.4 35.94 77.54 33.7 7.8 3.7 2.1 OF3205 3 2 0.5

2.8 37.42 77.94 21.5 6.5 2.7 2.4 0 38.87 78.32 873.0 57.5 14.5 4.0 0.7 30.77 73.32 58.6 32.3 7.4 4.3 1.4 36.76 77.89 30.9 8.1 3.7 2.2 OF4105 4 1 0.5

2.8 47.50 79.36 19.7 6.2 2.5 2.4 OF141 1 4 1 1.4 37.61 57.13 26.4 5.3 2.4 2.2 OF142 1 4 2 1.4 41.19 37.02 20.2 9.0 3.7 2.4 OF231 2 3 1 1.4 36.37 63.11 27.7 6.5 2.8 2.3 OF232 2 3 2 1.4 40.87 42.29 25.4 5.8 2.7 2.1 OS1405 1 4 0.5 1.4 36.11 70.20 21.4 4.7 2.6 1.8 OS141 1 4 1 1.4 27.64 54.66 21.0 4.5 2.3 1.9 OS142 1 4 2 1.4 43.33 47.70 19.5 2.7 1.6 1.7 OT1405 1 4 0.5 1.4 38.44 59.88 23.7 4.4 2.6 1.7 OT141 1 4 1 1.4 39.52 35.68 21.0 3.4 2.2 1.5 OT142 1 4 2 1.4 44,96 15.45 15.6 2.3 1.6 1.4

圖 4-1-2 是 PAMP-1 之 IR 吸收光譜與文獻值對照可確認其官能 基(表 4-1-3)

。

表 4-1-3 PAMP-1 之 IR 吸收峰

官 能 基 吸 收 波 數 (cm

-OH

(3400)

-NH (1550/

3300)

-COO

(1400/

1600)

-C-O-C- (1100)

-S=O (1030)

-S-O (650)

3435 1554

3435

1654

1406 1193 1045 628

圖 4-1-6 PAMP-1 之 FT-IR 光譜圖

圖 4-1-7 是 PAMP-1 之

H-NMR 光譜，1 號 H 受鄰近 C=O 拉電 子基影響，位於 1.51ppm；2 號 H 因沒有拉電子團的基影響故位於 0.95ppm；3 號 H 鄰近之醯胺基因共振而帶正電，故使其往 downfield 處偏移而與 1 號 H overlape，位於 1.51ppm；4 號 H 與 2 號 H overlape，

位於 0.95ppm；5 號 H 位於 3.7ppm。圖 4-1-8 是 OF2305/OF1405/OT1405 羰基之

C-NMR 光譜圖，結果顯示隨著 AMPSA 比例增加，1 號 C 訊號亦增強。表 4-1-4 為 OF2305/OF1405/OT1405 之元素分析結果，

實 驗 值 與 理 論 值 接 近 。 由

C-NMR 及 EA 可 確 認 所 合 成 之

OF2305/OF1405/OT1405 單體進料比與出料比十分相近，對照第二章

文獻所述之圖 2-3-1，推測其為 alternating 型式

。

圖 4-1-7 PAMP-1 之

H-NMR 光譜

圖 4-1-8 OF2305/OF1405/OT1405 羰基之

C-NMR 光譜

表 4-1-4 OF2305/OF1405/OT1405 元素分析結果

N % C % S % H %

理論值 實驗值 理論值 實驗值 理論值 實驗值 理論值 實驗值

2.76 2.72 42.58 34.41 6.31 6.28 5.57 5.78

1.54 1.56 44.96 35.96 3.52 3.13 5.66 5.93

1.16 1.41 48.96 36.64 2.65 2.60 6.75 6.53

4.1.3 具雙側鏈及羧基改質單體之基本性質

本實驗合成之具雙側鏈改質單體(PM-2)，由 PEG：MA = 2：1，

以 Ti[OCH(CH

)

]

為催化劑的條件下，進行反應而得。(依 PEG M — w

= 400、600、1000 之不同，改質單體分別以 PF2、PS2、PT2 為代號)。

圖 4-1-9 為 PM-2 之化學結構，m = 10 ~ 25，由其 IR 吸收光譜(圖 4-1-10) 與表 4-1-5 可確認其官能基

。

C

C C

C

H O

O

O O H

C C O H

C C O H

m

m

圖 4-1-9 PM-2 之化學結構

表 4-1-5 PM-2 之 IR 吸收峰

官 能 基 吸 收 波 數 (cm

(3400) -OH -CH

(2853) -C=O (1730-1700)

-C=C (1600/

1475)

-C-O-C- (1100)

PM-2

3406 2873 1727 1643

1454 1106

圖 4-1-10 PM-2 之 FT-IR 光譜圖

圖 4-1-11 PM-2 之

H-NMR 光譜圖

圖 4-1-12 PM-2 之

C-NMR 光譜

圖 4-1-10 是 PM-2 之

H-NMR 光譜圖，δ= 6.53(s，1H)；δ

=4.40(t,2H)；δ= 3.83ppm(t，2H)；δ= 3.72(t，1H)。兩個 1 號 H 因 環境相同，所以為單重峰；2 號 H 為(-C-C-O-)

重複鏈段上的第一個 C 上的 H；3 號 H 為(-C-C-O-)

重複鏈段上最末端 C 上的 H；4 號 H 為(-C-C-O-)

重複 C 鏈段上的氫。

圖 4-1-11 是 PF2 之

C-NMR 光譜圖，δ=167.47、130.62、72.20、

69.92、68.65、65.11、60.82ppm，1 號 C 因受 C=O 拉電子基影響故

化學位移較大。經由 IR、

H-NMR 及

C-NMR 鑑定，確認合成之具

雙側鏈改質單體與實驗計畫相符。

4.1.4 具雙側鏈共聚物之基本性質

本實驗合成之羧酸系強塑劑 PAMP-2，其進料單體為 AMPSA、

MAA 與 4.1.3 之 PM-2，經由 SMS 為鏈轉移劑，APS 作為起始劑的 自由基共聚合反應而製得；在固定 APS 為 1.4mol% 的條件下，SMS 對單體之莫耳比例越高，則 PAMP-2 之分子量越低。

表 4-1-6 是 PAMP-2 代號、性質分析與合成條件之關係，例 如 PAMP-2 單體比例為 AMPSA：MAA：PF2 = 2：3：0.5 者，其代 號為 EF2305；單體比例相同而分子量不同者，於代號後加註分子 量，如 EF2305 中分子量為 7.0 × 10

者，其代號為 EF2305 (M —

w = 7.0

× 10

)。圖 4-1-13 是 PAMP-2 之化學結構，m=10~25，屬於羧酸系強 塑劑。

HC

C O NH C C C

C C

H₂ C C O C

ONa

HC H C

C C

O O

O O

C C O H

m C C O H

m C

a b c

SO₃Na

圖 4-1-13 PAMP-2 之化學結構

表 4-1-6 PAMP-2 之代號、性質分析與合成條件

代號

MAA (mol%)

PF2/

PS2/

PT2 (mol%)

SMS (

相對 單體

固含 量

產率

黏度

w (10^-4)

M— n (10^-4)

D

— P

—

0 42.44 83.97 41.1 9.1 3.2 2.8 0.7 31.03 75.65 30.9 6.7 2.7 2.5 1.4 29.01 71.25 24.0 5.1 2.1 2.4 EF1405 1 4 0.5

2.8 30.72 69.36 16.7 3.5 1.7 2.0 0 27.78 81.48 165.0 32.5 5.9 5.5 0.7 28.29 72.00 51.8 12.0 4.4 2.7 1.4 28.65 61.71 38.1 7.0 2.9 2.4 EF2305 2 3 0.5

2.8 31.47 50.71 17.4 4.5 2.0 2.2 0 28.50 87.57 356.0 55.5 8.0 6.9 0.7 34.79 71.82 53,8 20.1 6.0 3.3 1.4 31.80 63.28 40.9 8.5 3.4 2.5 EF3205 3 2 0.5

2.8 35.56 60.63 18.5 5.4 2.4 2.2 0 27.06 76.18 612.0 69.2 8.0 8.6 0.7 28.33 76.18 54.4 19.1 5.3 3.6 1.4 31.90 71.48 25.5 8.7 3.6 2.4 EF4105 4 1 0.5

2.8 41.21 67.05 14.8 5.5 2.5 2.2 EF141 1 4 1 1.4 27.23 61.90 16.6 4.4 2.0 2.2 EF231 2 3 1 1.4 34.08 54.83 21.3 6.5 2.7 2.4 ES1405 1 4 0.5 1.4 38.61 61.38 12.6 4.7 2.3 2.0 ET1405 1 4 0.5 1.4 47.25 52.18 10.0 4.7 2.7 1.7

圖 4-1-14 是 PAMPF2 之 IR 吸收光譜與文獻值對照可確認其官能 基(表 4-1-7)

。

表 4-1-7 PAMP-2 之 IR 吸收峰

官 能 基 吸 收 波 數 (cm

-OH

(3400)

-NH (1550/

3300)

-COO

(1400/

1600)

-C-O-C- (1100)

-S=O (1030)

-S-O (650)

3422 1577

3422

1637

1405 1101 950 593

圖 4-1-14 PAMP-2 之 FT-IR 光譜圖

圖 4-1-15 是 PAMP-2 之

H-NMR 光譜，1 號 H 受鄰近 C=O 拉電 子基影響，位於 1.50ppm；2 號 H 因沒有拉電子團的基影響故位於 0.95ppm；3 號 H 鄰近之醯胺基因共振而帶正電，故使其往 downfield 處偏移而與 1 號 H overlape，位於 1.50ppm；4 號 H 與 2 號 H overlape，

位於 0.95ppm；5 號 H 受磺酸根影響而位於 3.40ppm；6 號 H 位於

3.71ppm。圖 4-1-16 是 PAMP-2 羰基之

C-NMR 光譜圖，結果顯示

隨著 AMPSA 比例增加，1 號 C 訊號亦增強。表 4-1-8 為 EF2305/EF1405

之元素分析結果，實驗值與理論值接近。由

C-NMR 及 EA 可確認

所合成之 EF2305/EF1405 單體進料比與出料比十分相近，對照第二

章文獻所述之圖 2-3-1，推測其為 alternating 型式

。

圖 4-1-15 PAMPF2 之

H-NMR 光譜

圖 4-1-16 EF2305/EF1405 羰基之

C-NMR 光譜

表 4-1-8 EF2305/EF1405 元素分析結果

N % C % S % H %

理論值 實驗值 理論值 實驗值 理論值 實驗值 理論值 實驗值

2.34 2.36 46.19 35.20 5.35 3.66 6.03 6.82

1.28 1.26 31.98 37.86 2.94 2.71 6.62 6.89

圖 4-1-17 是 GPC 之校正曲線，以磺化聚苯乙烯(sulfonated polystyrene) 為標準品，分子量為 1.1 × 10

~ 1.8 × 10

等五種。圖 4-1-18 是 OF1405 之分子量分布圖，其單體比例相同但分子量不同，結果顯示分子 量較大者其分子量分布範圍也較廣。圖 4-1-19 是 OF1405、OF2305、

OF3205 與 OF4105 之分子量分布圖，其單體比例不同但分子量相 近，結果顯示各強塑劑分子量分布範圍均相近。

y = 0.0005x³ - 0.0809x² + 3.8006x - 51.485 R² = 0.9996

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00

30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0 60.0 65.0

Retention Time

Log Mw ^SulfonatedPolystyrene

多項式(Sulfonated Polystyrene)

圖 4-1-17 GPC 之標準品校正曲線

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05 1.0E+06 1.0E+07

Mw

mV

Mw=21.0K Mw=9.0K Mw=5.5K Mw=3.4K

圖 4-1-18 OF1405 系列之分子量分佈圖(SP=0.5wt%)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05 1.0E+06 1.0E+07

Mw

mV

OF1405 OF2305 OF3205 OF4105

圖 4-1-19 OF1405/2305/3205/4105(Mw≒8.0×10

)之分子量分佈圖

(SP=0.5wt%)

圖 4-1-20 為 PAMP 之 UV 圖，吸收波長為 194nm，對照文獻值 R

CO 吸收波長為 180nm、RCOOR’吸收波長為 205nm

；圖 4-1-21 為商用強塑劑 HP-100 之 UV 圖，吸收波長為 197nm、282nm，

推測其 282nm 吸收波長可能因 HP-100 具共振官能基結構之故。圖 4-1-22 為商用強塑劑 HPC1000 之 UV 圖，吸收波長為 228nm、296nm，

與文獻值 228nm、293nm 相符，證實屬於磺酸化萘甲醛系強塑劑。

圖 4-1-20 PAMP 之 UV 光譜

圖 4-1-21 HP-100 之 UV 光譜

圖 4-1-22 HPC1000 之 UV 光譜

4.1.5 水泥之基本性質

表 4-1-9 是台灣水泥/幸福水泥/東南水泥之性質比較，結果顯 示，三者之 C

S 與 C

S 含量相當，C

A 含量以幸福水泥 4.31%為最少。

圖 4-1-23、圖 4-1-24、圖 4-1-25 分別為台灣、幸福、東南水泥之粒徑 分佈圖，結果顯示，粒徑分佈寬窄三者相當，平均粒徑則以台灣水泥 16.85µm 為最小。

表 4-1-9 台灣水泥/幸福水泥/東南水泥之性質比較

台灣水泥 幸福水泥 東南水泥 SiO

20.0 21.52 -- Al

O

5.35 4.12 -- Fe

O

3.44 3.91 --

CaO 63.16 62.83 63.39 MgO 2.31 3.22 1.14 SO

2.03 2.09 2.76 free-CaO 0.99 1.09 --

LOI 0.90 1.01 0.68 C

S 48.0 48.56 47.29 C

S 24.0 25.06 25.13 C

A 8.4 4.31 9.94 化

學 成 份

C

AF 10.5 11.90 8.82 平均粒徑(µm) 16.85 21.26 22.85 物理性質

d-50 粒徑(µm) 11.16 12.23 14.44

圖 4-1-23 台灣水泥之粒徑分佈圖

圖 4-1-24 幸福水泥之粒徑分佈圖

圖 4-1-25 東南水泥之粒徑分佈圖

4.2 強塑劑單體比例對水泥漿體流動性之影響

4.2.1 強塑劑單體比例對水泥漿體擴散直徑之影響

強塑劑對水泥漿體的分散機制主要來自靜電斥力與立體障礙，由 文獻可知磺酸系強塑劑的分散作用主要來自於前者，而羧酸系強塑劑 則來自於後者

；Lim 等人之研究 結果指出，添加羧酸系強塑劑(MA-co-AA)於磺酸系強塑劑(NSF)中，

可有效控制水泥漿的坍度損失

。PAMP-1 同時具有磺酸 根與羧酸根提供靜電斥力，立體障礙則由側鏈改質單體提供，本實驗 在探討強塑劑單體比例對水泥漿體流動性之影響，並依實驗結果找出 最佳的單體比例。

圖 4-2-1 為添加不同 AMPSA/MAA 比例的 PAMP-1(PF1：9.1%；

M

—

w≒8.0×10

)之水泥漿擴散直徑比較圖，結果顯示在水灰比(W/C) = 0.3 的情況下，水泥漿之初始流動性以 OF2305 為最佳，OF1405 次之。

OF2305 飽和劑量為 0.5wt% (19.2cm)，效果優於商用羧酸系 HP-100 及磺酸系 HPC1000，其飽和劑量分別為 1.0wt% (19.5cm)與 0.8wt%

(16.9cm)；OF1405 飽和劑量為 0.8wt% (18.8cm)，與商用強塑劑效果 相當。

圖 4-2-2 為添加不同 PF1 比例的 PAMP-1(AMPSA/MAA = 1/4 ；

M

—

w≒5.0 × 10

) 之 水 泥 漿 擴 散 直 徑 比 較 圖 ， 結 果 顯 示 在 擴 散 直 徑

18.8cm 時，OF142 之添加劑量較 OF1405 減少了 50%，此因當單側 鏈單體 PF1 比例增加時，立體障礙效應亦隨之增加所致。圖 4-2-3 為 添加不同 PF1 比例的 PAMP-1(AMPSA/MAA = 2/3；M —

w≒6.0×10

)之 水泥漿擴散直徑比較圖，結果顯示在擴散直徑 18.2cm 時，OF232 之 添加劑量與 OF231 相當，較 OF2305 減少了 62.5%，原因為當單側鏈 單體 PF1 比例增加時，立體障礙效應亦隨之增加所致。

綜合上述，改質單體提供側鏈之立體障礙力及 AMPSA 與 MAA 提供磺酸基、羧酸基之靜電排斥力比例，將主宰水泥的初始分散效 果，尤以 AMPSA 上的磺酸基含量多寡為主要影響因子，此現象與 Yamada 等先前之研究相符，其研究結果指出，在相同劑量下，強塑 劑有適當的磺酸根含量者，其流動性愈佳

。本研究 以 OF2305 系列為最佳的單體比例。

4.2.2 強塑劑單體比例對水泥漿體迷你坍度維持之影響

圖 4-2-4 為添加不同 PF1 比例的 PAMP-1(AMPSA/MAA = 1/4 ； M

—

w≒5.0×10

)之坍度損失率，結果與圖 4-2-2 相較，雖然 OF1405/

OF141 添加量只需 0.3~0.5wt%，水泥漿擴散直徑即可達 15.3cm，但

經一小時後卻不利於水泥漿之坍度維持，其坍損值高達 75%；當添

加量增為 0.6wt%時，坍損值降為 50%；添加量需 0.8wt%以上，OF1405/

OF141 始發揮坍度維持效果，坍損值大幅下降至 10~20%。當改質單 體 PF1 比例隨之增加時，其坍度維持表現上並無太大之差距，乃因 每單位的強塑劑劑量中，主鏈上帶有負電荷的 AMPSA 比例相對下 降，導致磺酸根所提供的靜電排斥力降低所致，以及強塑劑之側鏈鏈 長不足，當水泥水化後，表面吸附之 PF1、短鏈的 AMPSA 與 MAA 被水化產物包覆，所以無法提供預期的立體障礙力及靜電排斥力。圖 4-2-5 為添加不同 PF1 比例的 PAMP-1(AMPSA/MAA = 2/3；M —

w≒6.0

×10

)之坍度損失率，結果與圖 4-2-3 相較，OF2305/OF231/OF232 添 加量只需 0.3~0.5wt%，水泥漿擴散直徑即可達 16~20cm，經一小時 後水泥漿之坍損值為 10~20%，尤以 OF231/OF232 表現最佳。原因為 隨著改質單體 PF1 比例的增加，其立體障礙效應增加，且 AMPSA 之磺酸根含量適當，發揮靜電斥力之故。

4.2.3 強塑劑單體比例對水泥漿體吸附行為之影響

Yoshioka 等人曾研究 MT(BNS type)、HP(PC type)、C(Polysulfonic acid)、MH(PC type)四種強塑劑分別於 C

S、C

S、C

A、C

AF、

C

A+gypsum、C

AF+gypsum 之吸附

，結果指出不論

何種類型的強塑劑於 C

A 及 C

AF 的吸附量皆遠大於 C

S 及 C

S，當

添加石膏於 C

A 及 C

AF 時，因鈣釩石的形成，吸附量明顯下降。本

研究探討強塑劑不同單體比例下吸附量及吸附行為對水泥漿體流動

性及坍度維持性之影響。

圖 4-2-6 為添加不同 AMPSA/MAA 比例的 PAMP-1 (PF1：9.1%；

M —

w≒8.0×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的吸附量，結果顯示四者皆為 Langmuir 單層吸附

，其飽和吸附量由大至小依次 為：2.6mg/g > 2.3mg/g > 1.9mg/g > 1.3mg/g ( OF2305 > OF1405 >

OF3205 > OF4105 )，在吸附 5~10min 時，OF1405、OF2305 與 OF4105 之吸附量無太大變化，而 OF3205 吸附量明顯較上述三者多出 1.5 倍，

亦即 OF3205 於 C

A 的吸附上較其他三者多，並與 C

A 共同形成鈣 釩石，相對為無效之添加；吸附 10min 後 OF1405 與 OF2305 吸附量 快速增加，而 OF3205 與 OF4105 則呈現緩慢增加趨勢，尤以 OF4105 吸附量最少，乃因後二者的單體比例磺酸根大於羧酸根，而強塑劑的 磺酸根易與水泥本身解離出的磺酸根產生競爭吸附

，故不利吸附於水泥顆粒表面，因此不足以發揮立障及靜電斥 力；Uchikawa 等人研究指出，強塑劑 PC 利用 COO

官能基吸附於水 泥表面，可降低與水泥本身解離出之 SO

與 COO

官能基所造成之競 爭吸附反應

。Chandra 及 Flodin 指出高分子之 COO

與 Ca

之離子鍵若產生交聯作用時，則強塑劑失去分散力

。歸納上述結果與圖 4-2-1 相較可知，本研究強塑劑以磺酸

基(AMPSA)：羧酸基(MAA) = 2：3 為最適當單體比例，磺酸根與羧

酸根比例之控制相當中重要，含量過多或過少皆不利於水泥漿體之初 始流動性及坍度維持。

圖 4-2-7 為 OF1405(M —

w=9.0×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的動 態吸附圖，由圖可知在分子量約 2.3×10

~ 5.9×10

時，其波峰面積減 少最多，因此可推論 OF1405 在此分子量範圍時於水泥粒子上有最多 的吸附量；於 30min 時其吸附行為無明顯變化，達飽和吸附；隨著吸 附時間增加，OF1405 的波峰面積些微往右偏移減少，表示吸附情形 為先吸附小分子再吸附大分子。圖 4-2-8 為 OF2305(M —

w=7.5×10

； SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附圖，由圖可知 OF2305 於 30min 時 達飽和吸附，隨著吸附時間增加，OF2305 各重量平均分子量的波峰 面積皆平均減少，無偏移現象，因此可推論 OF2305 於水泥粒子上，

AMPSA、MAA 及 PF1 皆平均吸附於水泥顆粒表面，使得立障與靜 電斥力同時發揮效應，故坍度維持效果明顯比 OF1405 優異。圖 4-2-9 為 OF3205(M —

w=7.8×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附圖，由 波峰面積可知最初吸附 5min 時，分子量大者先吸附於水泥粒子表 面，5~10min 小分子再慢慢吸附，10min 即達飽和吸附，波峰面積無 明顯變化。圖 4-2-10 為 OF4105(M —

w=8.1×10

；SP=0.5wt%)在水泥表

面的動態吸附圖，由波峰面積可知最初吸附 5min 時，分子量大者先

吸附於水泥粒子表面，5~10min 小分子再慢慢吸附，10min 即達飽和

吸附，波峰面積無明顯變化。OF3205 及 OF4105 皆因初始吸附時大 分子佔了多數吸附位置，使得其他分子不易再吸附，因此吸附量少，

無法發揮靜電斥力及立體障礙力，故流動性差。

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Superplasticizer ( wt% )

Spread Diameter ( cm )

OF1405 OF2305 OF3205 OF4105 HP-100 HPC1000

圖 4-2-1 添加不同 AMPSA/MAA 比例的 PAMP-1(PF1: 9.1%；

M

—

w≒8.0×10

)之水泥漿擴散直徑

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4

Superplasticizer ( wt% )

Spread Diameter ( cm )

OF1405 OF142 HP-100 HPC1000

圖 4-2-2 添加不同 PF1 比例的 PAMP-1(AMPSA/MAA=1/4；

M —

w≒9.0×10

)之水泥漿擴散直徑

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4

Superplasticizer ( wt% )

Spread Diameter ( cm )

OF2305 OF231 OF232 HP-100 HPC1000

圖 4-2-3 添加不同 PF1 比例的 PAMP-1(AMPSA/MAA = 2/3；

M

—

w≒6.0×10

)之水泥漿擴散直徑

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2

Superplasticizer ( wt% )

Slump Loss ( % )

OF1405 OF142

圖 4-2-4 添加不同 PF1 比例的 PAMP-1(AMPSA/MAA=1:4；

M —

w≒9.0×10

)之坍度損失率

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Superplasticizer ( wt% )

Slump Loss ( % )

OF2305 OF231 OF232

圖 4-2-5 添加不同 PF1 比例的 PAMP-1(AMPSA/MAA = 2/3；

M

—

w≒6.0×10

)之坍度損失率

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00

0 10 20 30 40 50 60 70

Adsorption Time (min)

Adsorbed Amount ( mg / g )

OF1405 OF2305 OF3205 OF4105

圖 4-2-6 添加不同 AMPSA/MAA 比例的 PAMP-1 (PF1：9.1%；

M —

w≒8.0×10

；SP = 0.5wt%)在水泥表面的吸附量

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8

1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05 1.0E+06 1.0E+07 Mw

mV

OF1405-9.0K 5min

10min 20min 30min 60min

圖 4-2-7 OF1405(M —

w=9.0×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05 1.0E+06 1.0E+07

Mw

mV

OF2305-7.5K 5min

10min 20min 30min 60min

圖 4-2-8 OF2305(M —

w=7.5×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05 1.0E+06 1.0E+07

Mw

mV

OF3205-7.8K 5min

10min 20min 30min 60min

圖 4-2-9 OF3205(M —

w=7.8×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05 1.0E+06 1.0E+07

Mw

mV

OF4105-8.1K 5min

10min 20min 60min

圖 4-2-10 OF4105(M —

w=8.1×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附

4.3 強塑劑分子量對水泥漿體流動性之影響

4.3.1 強塑劑分子量對水泥漿體擴散直徑之影響

Andersen 與 Roy 之研究結果顯示聚苯乙烯之 M

—

w 為 7.0 × 10

者，其水泥漿體之流動性高於 M —

w 為 4.0 × 10

者

1988]

；Yamada 等人之研究結果則顯示在側鏈(PEO)長度相同的情

況下，PC 之 M —

w 為 3.6 × 10

者，其水泥漿體之流動性高於 M — w 為 2.2 × 10

與 8.6 × 10

者

，故強塑劑有其最適分子量 存在；Moukwa 等人的研究亦指出，若是分子量太大，可能會造成 水泥顆粒間的架橋作用，或者強塑劑分子彼此糾纏，使得水泥漿 體的分散效果降低

。本實驗在探討水泥漿體中，強塑 劑分子量大小對擴散直徑之影響。

圖 4-3-1 為添加不同分子量的 OF1405 之水泥漿擴散直徑，W/C = 0.3，結果顯示強塑劑添加劑量越高，漿體流動性越佳，於飽和劑量 之後則呈定值；強塑劑分子量為 5.5 × 10

時，漿體有最佳流動性，而 隨著分子量增加，漿體流動性降低，當分子量為 2.1 × 10

時，漿體流 動性最差。圖 4-3-2 添加不同分子量的 OF2305 之水泥漿擴散直徑，

結果顯示強塑劑分子量為 7.5 × 10

時，漿體有最佳流動性，而隨著分

子量增加，漿體流動性降低，當分子量為 3.1 × 10

時，漿體流動性最

差。綜合其原因為強塑劑分子量太小時，其所能提供的立體障礙不

足，使漿體流動性降低

，而強塑劑分子量太大時，則會 同時吸附於許多漿體顆粒上，且過長的分子鏈可能會彼此糾結在一 起，造成凝聚現象，使漿體流動性降低

。

4.3.2 強塑劑分子量對水泥漿體吸附行為之影響

分子量小者吸附速度快，但為不穩定的吸附狀態，故分子量大者 會逐漸取代分子量小者達到穩定的吸附狀態，但若分子量小者對被吸 附物為功能終止聚合物(end functionalized polymer)，則分子量小者會 取代分子量大者達到吸附平衡

；故不同強塑劑分 子量與顆粒表面性質會影響強塑劑的吸附量與吸附行為。

圖 4-3-3 為添加不同分子量的 OF1405(SP=0.5wt%)在水泥表面 的吸附量，結果顯示不同分子量皆為 Langmuir 單層吸附

Meiser, 1995]

，飽和吸附量由大至小依次為： 2.9mg/g > 2.3mg/g >

1.9mg/g ≒ 1.9mg/g ( 5.5 × 10

> 9.0 × 10

> 2.1 × 10

≒3.4 × 10

)；理論 上分子量大者(M —

w=2.1 × 10

)應有較多的吸附量，但因大分子相對移

動速度慢，不利於吸附，因此吸附量少

，且其吸附模式

可能為 Loop-form，故吸附量少

。實驗結果得知

OF1405 吸附最適分子量為 5.5 × 10

，其流動性亦最佳(圖 4-3-1)。圖

4-3-4 為添加不同分子量的 OF2305(SP=0.5wt%)在水泥表面的吸附

量，結果顯示飽和吸附量由大至小依次為：2.6mg/g > 2.4mg/g >

2.1mg/g > 1.7mg/g ( 7.5 × 10

> 3.1 × 10

> 1.2 × 10

> 6.0 × 10

)。M

— w

=3.1 × 10

其初始吸附量多，容易被水化產物包覆，為無效之添加故 流動性較差；M —

w=1.2 × 10

因大分子易同時吸附於許多水泥顆粒上，

可能產生架橋造成凝聚現象，使漿體流動性降低。實驗結果得知 OF2305 吸附最適分子量為 7.5 × 10

，其流動性亦最佳(圖 4-3-2)。

圖 4-3-5 為 OF1405(M —

w=2.1×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的動 態吸附圖，由圖可知其分子量分佈範圍寬廣，吸附行為較不單純，故 初始流動性不佳；隨吸附時間增加，波峰面積逐漸減少且往右偏移，

於 10min 時達吸附平衡，60min 時會再吸附少許強塑劑；由波峰面積 的改變對照 X 軸分子量座標，可知強塑劑集中在分子量 2.3×10

∼8.4

×10

於水泥粒子上有最多的吸附量；分子量大於 2.5×10

或小於 9000 者其波峰面積皆無顯著變化，可知強塑劑分子量過大或過小皆不利於 吸附於水泥粒子表面。OF1405(M —

w=9.0×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面 的動態吸附圖已於 4.2.3 節討論。圖 4-3-6 為 OF1405(M —

w=5.5×10

；

SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附圖，由圖可知其分子量分佈範圍

較窄，吸附行為較單純，故初始流動性佳；隨吸附時間增加，波峰面

積逐漸減少且無偏移現象，於 30min 時達吸附平衡，60min 時會再吸

附少許強塑劑；在分子量 2.3×10

∼5.9×10

的範圍波峰面積減少最

多，因此可推論強塑劑 OF1405 於水泥粒子的吸附上，此為最適之分 子量範圍；圖 4-3-7 為 OF1405(M —

w=3.4×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面 的動態吸附圖，由圖可知其分子量分佈範圍較窄，吸附行為較單純，

故初始流動性佳；隨吸附時間增加波峰面積逐漸往左偏移減少；對照 分子量座標，可知強塑劑在分子量 2.3×10

∼3.9×10

於水泥粒子上有 最多的吸附量；強塑劑分子量小於 9000 者其波峰面積皆無顯著變 化，可知強塑劑分子量過小吸附速度快，但為不穩定的吸附狀態，故 分子量大者會逐漸取代分子量小者達到穩定的吸附狀態。圖 4-3-8 為

OF2305(M

—

w=3.1×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附圖，由圖可 知，其分子量分佈範圍寬廣，吸附行為較不單純，故初始流動性不佳；

隨吸附時間增加，波峰面積逐漸減少且明顯往右偏移，可知強塑劑分 子量過大不利於吸附於水泥粒子表面；由波峰面積的改變可知強塑劑 在分子量 1.5×10

∼2.5×10

於水泥粒子上有較多的吸附量；20min 時 達吸附平衡。圖 4-3-9 為 OF2305(M —

w=1.2×10

；SP=0.5wt%)在水泥表 面的動態吸附圖，由圖可知隨著吸附時間增加，波峰面積些微往右偏 移減少，於 30min 時達飽和吸附，其吸附行為無明顯變化；由波峰面 積的改變可知強塑劑在分子量 2.3×10

∼8.4×10

於水泥粒子上有較多 的吸附量。OF2305(M —

w=7.5×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附 已於 4.2.3 節討論。圖 4-3-10 為 OF2305(M —

w =6.0×10

；SP=0.5wt%)

在水泥表面的動態吸附圖，由圖可知 30min 時達飽和吸附，且隨著吸 附時間增加，各分子量的波峰面積皆平均減少，無偏移現象，因此可 推論其大小分子量皆平均吸附在水泥粒子上。

歸納上述實驗結果可知，水泥顆粒在分子量 2.3×10

∼8.4×10

時

有明顯的吸附變化；分子量在 4.5×10

∼7.5×10

時，其動態吸附面積

平均減少無偏移，顯示強塑劑所提供之靜電及立障皆能充分發揮作

用，故流動性亦最佳；動態吸附面積若往右偏移減少者，顯示強塑劑

分子量過大時，不僅不利於吸附，且易產生架橋現象，使得添加強塑

劑反而造成水泥漿體凝結，分散不易；動態吸附面積若往左偏移減少

者，顯示小分子吸附速度快，但其為不穩定的吸附狀態，故分子量大

者會再逐漸取代分子量小者達到穩定的吸附狀態。

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4

Superplasticizer ( wt% )

Spread Diameter ( cm )

Mw=21.0K Mw=9.0K Mw=5.5K Mw=3.4K HP-100 HPC1000

圖 4-3-1 添加不同分子量的 OF1405 之水泥漿擴散直徑

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4

Superplasticizer ( wt% )

Spread Diameter ( cm )

Mw=31.5K Mw=11.8K Mw=7.5K Mw=6.0K HP-100 HPC1000

圖 4-3-2 添加不同分子量的 OF2305 之水泥漿擴散直徑

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00

0 10 20 30 40 50 60 70

Adsorption Time (min)

Adsorbed Amount ( mg / g )

Mw=21.0K Mw=9.0K Mw=5.5K Mw=3.4K

圖 4-3-3 添加不同分子量的 OF1405(SP=0.5wt%)在水泥表面的吸附量

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00

0 10 20 30 40 50 60 70

Adsorption Time (min)

Adsorbed Amount ( mg / g )

Mw=31.5K Mw=11.8K Mw=7.5K Mw=6.0K

圖 4-3-4 添加不同分子量的 OF2305(SP=0.5wt%)在水泥表面的吸附量

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05 1.0E+06 1.0E+07

Mw

mV

OF1405-21K 5min

10min 20min 30min 60min

圖 4-3-5 OF1405(M —

w=2.1×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05 1.0E+06 1.0E+07

Mw

mV

OF1405-5.5K 5min

10min 20min 30min 60min

圖 4-3-6 OF1405(M —

w=5.5×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05 1.0E+06 1.0E+07

Mw

mV

OF1405-3.4K 5min

10min 20min 30min 60min

圖 4-3-7 OF1405(M —

w=3.4×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4

1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05 1.0E+06 1.0E+07

Mw

mV

OF2305-31.5K 5min

10min 20min 60min

圖 4-3-8 OF2305(M —

w=3.1×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05 1.0E+06 1.0E+07

Mw

mV

OF2305-11.8K 5min

10min 20min 30min 60min

圖 4-3-9 OF2305(M —

w=1.2×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05 1.0E+06 1.0E+07 Mw

mV

OF2305-6.0K 5min

10min 20min 30min 60min

圖 4-3-10 OF2305(M —

w=6.0×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附

4.4 強塑劑側鏈長度/結構對水泥漿體流動性之影響

4.4.1 強塑劑側鏈長度/結構對水泥漿體擴散直徑之影響

Yoshioka 等人的研究結果指出，具 Poly(ethylene oxide)側鏈官能 基的羧酸系強塑劑運用於水泥漿體時，主要作用機制為立體障礙力，

故只需少量添加即能提供高度流動性；其研究並深入探討側鏈的分子 量(Mw)、每單位面積所吸附的側鏈量(ν)、有效側鏈長度與兩鄰接側 鏈間距離的比值(K)及有效側鏈長度(<r

2

>

)等因素對水泥漿分散力

之影響

。本節藉著改變 PAMP 側鏈長度，探討此因素對

水 泥 漿 體 擴 散 直 徑 的 影 響 。 圖 4-4-1 為 添 加 不 同 側 鏈 長 度 的

PAMP-1(AMPSA/MAA/PM-1=1/4/0.5；M

—

w≒5.0×10

)之水泥漿擴散直 徑，結果顯示在 W/C = 0.3 的情況下，OF1405、OS1405、OT1405 之 飽和劑量分別為：0.2wt%、0.4wt%及 0.3wt%，流動特性上仍以 OF1405 為最佳，乃因當改質單體鏈長增加時，每單位的強塑劑劑量中，主鏈 上帶有負電荷的 AMPSA 與 MAA 比例相對下降，導致粒子靜電排斥 的效應降低所致，但 OT1405 之飽和劑量卻較 OS1405 低，原因為改 質單體之鏈長貢獻之立體障礙效應抵消主鏈上帶有負電荷的 AMPSA 與 MAA 比例下降時，粒子靜電排斥之降低效應。

圖 4-4-2 添加不同 PT1 比例的 PAMP-1(AMPSA/MAA=1/4)之水

泥漿擴散直徑，結果顯示 OT1405、OT141、OT142 飽和劑量依次為：

0.5wt%(20.3cm)、0.3wt%(20.3cm)及 0.2wt%(19.4cm)，發現流動性隨 著改質單體的比例增加，流動性愈佳，證實強塑劑中之單側鏈比例提 升，能有效發揮立障障礙力，使水泥顆粒均勻分散。

圖 4-4-3 為添加不同側鏈結構的 PAMP(AMPSA/MAA/PM =

1/4/0.5；M

—

w≒5.0×10

)之水泥漿擴散直徑，由圖可知 OF1405、EF1405 飽和劑量分別為：0.2wt%(20.0cm)、0.5wt%(21.1cm)。圖 4-4-4 為添 加不同側鏈結構的 PAMP(AMPSA/MAA/PM = 2/3/0.5；M —

w≒7.0×10

) 之水泥漿擴散直徑，由圖可知飽和劑量皆為：0.5wt%，但擴散直徑 EF2305 比 OF2305 少了 4cm 。綜合此兩者實驗結果，發現流動性並 沒有隨側鏈改質單體的結構改為雙側鏈，貢獻其立障障礙力而愈佳，

乃因單側鏈改質單體不僅有長側鏈提供立體阻障力，亦有羧酸基提供 靜電斥力之故。

4.4.2 強塑劑側鏈長度/結構對水泥漿體迷你坍度維持之影響

圖 4-4-5 為添加不同側鏈長度的 PAMP-1(AMPSA/MAA/PM-1 =

1/4/0.5；M

—

w≒5.0×10

)之坍度損失率，依結果顯示，在添加劑量同為 0.5wt%的情況下，OF1405 與 OS1405 坍度損失率分別為 77.0%、

80.0%，而 OT1405 坍度損失率為 28.1%；雖然圖 4-4-1 之結果顯示，

流動性以 OF1405 最佳，但經一小時以後，OF1405 的坍度維持性明

顯比 OT1405 差，原因在改質單體鏈長為 m = 9~15 的情況下，其側 鏈鏈長不足，當水泥水化後，表面吸附之聚合體以及短鏈的 AMPSA、

MAA 被水化產物包覆，所以無法提供預期的立體障礙力及靜電排斥 力。是故當改質單體側鏈長度增加至 m=24~25 時，水化後可提供足 夠立體障礙力，所以坍度維持性較佳。

圖 4-4-6 添加不同 PT1 比例的 PAMP-1(AMPSA/MAA=1/4)之坍 度損失率，結果顯示在添加劑量同為 0.5wt%的情況下，OT1405、

OT141、OT142 坍度損失率分別為 28.1%、15.2%、7.3%，以 OT142 為最佳；與圖 4-2-4 相較坍度損失率表現上皆比 OF1405/OF141/OF142 佳，乃因適當之側鏈長度，提供了足夠的立障障礙力，彌補側鏈鏈長 不足時被水化產物包覆造成坍度維持不佳的缺點。

圖 4-4-7 為添加不同側鏈結構的 PAMP(AMPSA/MAA/PM=1/4/

0.5；M

—

w≒5.0×10

)之坍度損失率，由圖可知添加劑量 0.8wt% 時，

坍度損失率皆由 80.0% 降至約 17.0%；與圖 4-4-3 相較，雖然初始流 動性以 OF1405 表現較佳，但坍度維持上兩者表現相當。圖 4-4-8 為 添加不同側鏈結構的 PAMP(AMPSA/MAA/PM=2/3/0.5；M —

w≒7.0×10

) 之坍度損失率，由圖可知添加劑量在 0.3wt%、0.5wt%時，OF2305 坍 度損失率為 62.1%、14.6%；EF2305 坍度損失率為 0.7%、-12.2%，

且 EF2305 在 0.4~0.5wt%劑量下，一小時後的擴散直徑有些許放大效

果；與圖 4-4-4 相較，雖然初始流動性因 OF2305 的單側鏈含羧基而

表現較佳，但坍度維持上 EF2305 明顯優於 OF2305。究其原因為雙 側鏈改質單體在水化後仍能提供足夠的立障障礙力，彌補單側鏈結 構、AMPSA 及 MAA 被水化產物包覆造成坍度維持不佳的缺點。

4.4.3 強塑劑側鏈長度/結構對水泥漿體吸附行為之影響

Yoshioka 等人的研究結果指出，當分子量小時，達穩定分散需吸 附較多有效側鏈；當分子量大時，吸附少量有效側鏈即可達穩定分散

[Yoshioka et al., 1997]

。

圖 4-4-9 為添加不同側鏈長度的 PAMP-1(AMPSA/MAA/PM-1=

1/4/0.5；M —

w≒5.0×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的吸附量，結果顯示 達飽和吸附前兩者吸附量相當，因此在水泥漿的初始流動性上，兩者 表現亦相當(圖 4-4-1)；OF1405 與 OT1405 分別於 20min、60min 達吸 附平衡，飽和吸附量分別為 2.7mg/g、3.9mg/g，乃因 OT1405 其側鏈 長度較長，故吸附達平衡需長時間，吸附量亦較多。由吸附量與吸附 平衡時間證明在固定磺酸基：羧酸基=1：4 的情況下，側鏈長度增至 m = 24~25，其立體障礙力有助於彌補羧酸基比例過高與鈣離子產生 交聯所造成的坍度損失(圖 4-4-5)。

圖 4-4-10 添加不同 PT1 比例的 PAMP-1(AMPSA/MAA=1/4；

SP=0.5wt%)在水泥表面的吸附量，結果顯示兩者皆因具長側鏈之

故，需 60min 始達吸附平衡；飽和吸附量 OT1405 > OT142 ( 3.9mg/g

> 3.3mg/g )，推其原因為 OT142 分子量較小，因此相對比較下吸附量 亦較少，雖然吸附量小於 OT1405，但在坍度維持上 OT142 優於 OT1405 (圖 4-4-6)，因此可以證實水泥漿體的坍度維持確實是經由改 質單體 PT1 比例的增加，發揮了立體障礙效益所致。

圖 4-4-11 為添加不同側鏈結構的 PAMP(AMPSA/MAA/PM = 1/4/0.5；M

—

w≒5.0×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的吸附量，由圖可知 達飽和吸附前，吸附量 EF1405 > OF1405，起初吸附於水泥粒子表面 的強塑劑，於水泥進行水化作用後即被包覆，無法有效發揮靜電斥力 及立體障礙力，為無效之添加，因此可解釋在水泥漿的初始流動性 上，OF1405 優於 EF1405 (圖 4-4-3)；OF1405 與 EF1405 分別於 20min、

30min 達吸附平衡，乃因 EF1405 其改質單體為雙側鏈結構，故吸附 達平衡需較長時間；飽和吸附量分別為 2.7mg/g、3.8mg/g。圖 4-4-12 為添加不同側鏈結構的 PAMP(AMPSA/MAA/PM = 2/3/0.5；M —

w≒7.0

×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的吸附量，由圖可知達飽和吸附前，吸

附量 EF2305 > OF2305，起初吸附於水泥粒子表面的強塑劑，於水泥

進行水化作用後即被包覆，無法有效發揮靜電斥力及立體障礙力，為

無效之添加，因此可解釋在水泥漿的初始流動性上，OF2305 優於

EF2305 (圖 4-4-4)；OF2305 與 EF2305 皆於 30min 達吸附平衡，飽和

吸附量分別為 2.6mg/g、2.9mg/g；由吸附量可證明後者在 60min 後的

坍度維持上優於前者。

圖 4-4-13 為 OT1405(M —

w=4.4×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的動 態吸附圖，由圖可知隨著吸附時間增加，波峰面積平均減少，且無偏 移現象，顯示各分子量平均吸附於水泥粒子表面，故流動性佳。圖

4-4-14 為 OT142(M —

w=2.3×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附 圖，結果顯示隨著吸附時間增加，OT142 的波峰面積逐漸往左偏移 減少，即 OT142 於水泥粒子表面，分子量小於 1.5×10

者吸附速度快，

但為不穩定的吸附狀態，故有助於發揮立體障礙力效益的大分子再逐 漸取代小分子，達到穩定的吸附狀態。

圖 4-4-15 為 EF1405(M —

w=5.1×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的動 態吸附圖，由圖可知吸附時間 10min 後，波峰面積隨逐漸往左偏移減

少與 OF1405(M —

w=5.5×10

)的動態吸附情形不同，乃因 EF1405 改質 單體為雙側鏈結構，因立障的阻礙故不利於小分子之吸附。圖 4-4-16

為 EF2305(M —

w=7.0×10

；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附圖，隨 吸附時間增加，波峰面積逐漸往左偏移減少，與 OF2305(M —

w=7.5×10

) 的動態吸附情形不同，乃因 EF2305 改質單體為雙側鏈結構，因立障 的阻礙故不利於小分子之吸附，亦即 EF2305 於水泥粒子表面的吸附 行為主要是吸附有助於發揮立體障礙力效益的大分子，不利於立障力

的小分子(M —

w < 9000)幾乎沒有吸附作用，是故坍度維持性佳。

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4

Superplasticizer ( wt% )

Spread Diameter ( cm )

OF1405 OS1405 OT1405 HP-100 HPC1000

圖 4-4-1 添加不同側鏈長度的 PAMP-1(AMPSA/MAA/PM-1=1/4/0.5；

M

—

w≒5.0×10

)之水泥漿擴散直徑

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4

Superplasticizer ( wt% )

Spread Diameter ( cm )

OT1405 (Mw=4.4K) OT141 (Mw=3.4K) OT142 (Mw=2.3K) HP-100 HPC1000

圖 4-4-2 添加不同 PT1 比例的 PAMP-1(AMPSA/MAA=1/4)

之水泥漿擴散直徑