聚羧酸系减水剂的合成及其结构与性能相关性研究

实验与研究　

聚羧酸系高效减水剂的合成及性能研究进展　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ａｎｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｐｏｌｙｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ　ｂａｓｅｄ　ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ　ｆｏｒ　ｃｅｍｅｎｔ　唐蓉萍伍家卫杨兴锴郭亚玲　（＿－ｚ－州石化职业技术学院，甘肃兰州７３００６０）　

摘要：概述了聚羧酸系高效减水剂的作用、类型、分子结构特点，讨论了聚羧酸系减水剂的合成方法、作用机理以　及分子结构与性能的关系研究进展，并指出了其研究与实际应用存在的问题。　

关键词：聚羧酸系减水剂；合成；结构与性能；作用机理　

Ａｂｓｔ　ｒａｃｔ：Ａｓ　ａ　ｎｅｗ　ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ，ｔｈｅｒｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ｔｙｐｅｓ　ａｎｄ　ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　ｓｔｒｃｔｕｒｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｒｉｓｔｉｃｓ　ｗｅｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｔｈｅ　ｌａｔｅｓｔ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｍｅｔｈｅｄｓ，ａｃｔｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｐｅｒｆｏｒｕｌａｎｃｅ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｍｓｏ，ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｐｐｅａｒｅｄ　ｉｎ　ｓｔｕｄｙ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ　ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ；ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｍｅｔｈｅｄ；ｓｔｒｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ａｃｔｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　中图分类号：ＴＵ５２８．０４２．２文献标志码：Ａ文章编号：１００３—８９６５（２０１０）０６—００６１—０６　

高效减水剂是指在保持混凝土坍落度基本相　

同的条件下可大幅度减少拌和用水量的外加剂，　其在混凝土配制中的作用主要有：（１）在不改变混　凝土组分的条件下，改善混凝土工作性；（２）在给　

聚羧酸系高性能减水剂应用中的几个问题

随着高性能混凝土技术的发展，特别是今后混凝土不但性能要高，而且必须向着绿色的，与环境和谐相处的可持续发展方向发展。聚羧酸系减水剂做为第三代减水剂，由于它在高性能混凝土中发挥了不可替代的优势，本身与环境友好的特点，在国内外已得到了普遍的认可。聚羧酸系减水剂从1986年日本触媒公司首次将产品打入市场至今也不过短短的20年时间。国内近几年来（进入21世纪以后），也给予极大的关注，最近这些年发展势头更加汹涌。仅仅四五年时间，进入商品领域的生产厂家由几家发展到了几十家。不少科研单位，高等院校都拥有了自主的知识产权，产品进入了各种工程用混凝土领域。国内发达地区近年建设的一些标志性工程几乎都使用了聚羧酸系高减水剂，如上海磁悬浮列车轨道梁工程，北京奥运主场馆工程、三峡工程、首都国际机场扩建工程、杭州湾跨海大桥工程，大小洋山深水港工程，北京——天津城际轨道交通工程等，都取得了满意的效果，同时也积累了许多的应用技术方面的经验，也发现了不少应用技术中的新问题。铁道部为即将开工的京沪高速铁路制定的高性能混凝土技术条件，空军的军用机场自密实水泥混凝土道面施工技术规范，在这些混凝土中也都考虑主要使用聚羧酸系高减水剂，为此，从06年就开展了相关的试验研究工作。

我们有机会接触到了一些聚羧酸系高性能减水剂应用技术工作，在叹服聚羧酸系高性能减水剂优越性能的同时，也发现了一些应用当中出现的各种问题，这些现象的出现对长期习惯于应用以萘系为主的高效减水剂的人会感到非常不合常理、或者叫做在我们的预料之外，这与我们对聚羧酸系高减水剂原来过高的期望值产生了差距。人们原本期望新的外加剂不但性能优越而且能解决混凝土其它组分的在的一些问题，因为聚羧酸系高减水剂的“适应性”很好。过去已经习惯了一种好的外加剂应当能解决一切混凝土性能方面的问题，当混凝土出现了性能方面的问题，人们首先向外加剂供应方提出要求，而外加剂厂商也习惯了立即用各种复配手段来满足要求，很少或不能去考虑其它方面的原因，只能在复配原料及相对参量上去做文章，往往是事倍而功半。那么如何正确的使用聚羧酸系高减水剂使之发挥更好的效果，笔者注意到了以下几个方面：

浅谈聚羧酸系高效减水剂的作用机理及合成工艺

近几十年来，我国的混凝土工程技术取得了很大进步，高性能混凝土、自密实混凝土的应用越来越广泛，因此，对高效减水剂的要求也越来越高。聚羧酸系高效减水剂是近几年发展的新型高效减水剂，其主要成分为聚羧酸盐或脂的聚合物，其分散能力强，减水率高，对水泥的适应性好，将是今后高效减水剂研究和发展的重点。研究开发新型的聚羧酸系减水剂受到国内外广泛关注，代表了高效减水剂的主要发展方向。

1、聚羧酸系高效减水剂的作用机理

聚羧酸系减水剂由于其优异性能而引起业内广泛的关注。为了有效开发这一类型的减水剂，对其减水机理的研究非常重要。减水剂分散减水机理主要包括以下几个方面。

1.1水化膜润滑作用。聚羧酸减水剂由于分子结构中存在具有亲水性的极性基，可使水泥颗粒表面形成一层具有一定机械强度的溶剂化水膜。水化膜的形成可破坏水泥颗粒的絮凝结构，释放包裹于其中的拌合水，使水泥颗粒充分分散，并提高了水泥颗粒表面的润湿性，同时对水泥颗粒及骨料颗粒的相对运动具有润滑作用，所以在宏观上表现为新拌混凝土流动性增大，和易性好。

1.2静电斥力作用。水泥颗粒的稳定性主要由静电斥力和范德华引力的平衡来决定。减水剂加入到新拌混凝土中，其中的负离子就会在水泥粒子的正电荷的作用下定向吸附在水泥颗粒表面，形成扩散双电层的离子分布，使得水泥颗粒表面带上电性相同的电荷，产生静电斥力，使水泥颗粒絮凝结构解体，颗粒相互分散，释放出包裹于絮团中的自由水，从而有效地增大拌合物的流动性。

1.3空间位阻作用。一般认为所有的离子聚合物都会引起静电斥力和空间位阻斥力两种作用力，聚羧酸类减水剂吸附在水泥颗粒表面，虽然使水泥颗粒的负电位降低较小，静电斥力较小，但是由于其主链与水泥颗粒表面相连，支链则延伸进入液相形成较厚的聚合物分子吸附层，从而具有较大的空间位阻斥力，所以在掺量较小的情况下便对水泥颗粒具有显著的分散作用。

1.4引气隔离“滚珠”作用。聚羧酸系减水剂由于能降低液气界面张力，具有一定的引气作用。减水剂加入混凝土拌合物中，不但能吸附在固液界面上，使混凝土拌合物中易于形成许多微小气泡。减水剂分子定向排列在气泡的液气截面上，使气泡表面形成一层水化膜。同时带上与水泥颗粒相同的电荷。气泡与气泡之间，气泡与水泥颗粒之间均产生静电斥力，对水泥颗粒产生隔离作用，从而阻止水泥颗粒之间凝聚。而且气泡的滚珠和浮托作用，也有助于新拌混凝土中水泥颗粒、骨料颗粒之间的相对滑动。因此，减水剂所具有的引气隔离滚珠作用可以改善混凝土拌合物的和易性。

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0 前言

聚羧酸高性能减水剂是应用于水泥混凝土中的一种水泥分散剂，早期开发的产品是以主链为甲基丙烯酸，侧链为羧酸基团和 MPEG(Methoxy polyethylene

glycol)的聚酯型结构，目前多为主链为聚合丙烯酸和侧链为聚醚 Allyl alcoholpolyethylene glycol 的聚醚型结构，聚羧酸减水剂是具有一定长度和数量的亲水性长侧链及带有多样性强极性活性基团主链组成的特殊分子结构表面活性剂。

聚羧酸减水剂产品在润湿环境下，其多个侧链支撑的向外伸展的梳齿结构为水泥粒子的进一步分散提供了充分的空间排列效应，能使水泥分散能力和保持的时间区别于其他类型的减水剂，从而满足混凝土施工流动性及其保持时间。聚羧酸减水剂的结构多样化使得此类产品的开发和发展更具有意义，工程师可以通过合成技术的“分子设计”方法，改变聚羧酸高效减水剂的梳形结构、主链组成，适当变化侧链的密度与---------------本文为网络收集精选范文、公文、论文、和其他应用文档，如需本文，请下载--------------

---------------本文为网络收集精选范文、公文、论文、和其他应用文档，如需本文，请下载-------------- 长度，在主链上引入改性基团调整或改变分子结构，而获得适用于不同需求的聚羧酸产品，实现产品的功能化和更佳的适应性。