聚醚型聚羧酸减水剂的侧链结构对其性能的影响

收稿日期：2018-05-07；修订日期：2018-06-28作者简介：周普玉，男，1974年生，河南兰考人，工程师，从事混凝土外加剂研发。

地址：北京市通州区宋庄镇葛渠北口中国建筑科学研究院建材楼301室，E-mail ：Zhoupy2002cn@ 。

新型聚醚EPEG 常温制备聚羧酸系高性能减水剂及其性能研究0引言聚羧酸减水剂具有低掺量、高减水率、低坍落度损失和绿色无污染等优点，是一种综合性能较好的高性能聚羧酸减水剂[1]，目前国内市售的聚羧酸减水剂主要包括酯类和醚类聚羧酸减水剂[2]。

酯类减水剂主要采用聚乙二醇单甲醚（MPEG ）和甲基丙烯酸（MAA ）/甲基丙烯酸甲酯（MMA ）等原材料，通过酯交换方法制备大单体，在引发剂作用下，与功能小单体进行聚合得到聚羧酸类减水剂[3]。

由于该反应过程工艺复杂，酯化过程较难控制，且容易影响产物性能，因而酯类减水剂的发展受到制约。

而对于醚类减水剂，通常以不饱和聚醚作为大单体，由于其操作流程简单、环保以及产物性能稳定等优点，逐渐成为聚羧酸减水剂发展的大趋势。

在醚类大单体中，国内外大多采用原材料来源广泛的异戊烯醇聚氧乙烯醚或甲基烯丙基聚氧乙烯醚[4]，该聚醚大单体与功能小单体聚合通常在40~70℃条件下反应3~5h ，所得到的聚羧酸减水剂性能稳定、低掺量、高减水率及良好的保坍性。

但是，上述减水剂的合成通常需要在加热的条件下才能反应，这在一定程度上提高了生产成本。

目前常温合成的聚羧酸减水剂还存在许多弊端[5]，聚羧酸减水剂的性能与其结构有密切的关系[6-7]，新型聚醚大单体C4（2+2）的单体分子结构活性高，常温条件下与功能小单体聚合反应1.5h ，所得聚羧酸高性能减水剂与异戊烯醇聚氧乙烯醚或甲基烯丙基聚氧乙烯醚制得的减水剂相比，具有低掺量、更高的减水率、保坍性能、低能耗且对环境无污染，可大大提高生产效率及产品性能。

周普玉（山西佳维新材料股份有限公司，山西运城044000）摘要：采用新型聚醚大单体（EPEG ）于常温条件，在引发剂作用下，1.5h 内发生自由基共聚反应，制得聚羧酸系高性能减水剂，该减水剂具有低掺量、高减水率、低坍落度损失、分子结构设计自由度大、生产工艺绿色化等优点。

文章编号:10044736(2005)01001505聚羧酸高效减水剂结构与性能关系的研究朱本玮1,奚　强2,高　洪2,邝生鲁2(1.武汉科技大学化工与资源环境学院,湖北武汉430081;2.武汉化工学院化工与制药学院,湖北武汉430074)摘　要:将丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠和马来酸酐聚乙二醇单甲醚单酯通过自由基聚合,合成了聚羧酸高效减水剂,研究了减水剂结构与性能之间的关系,提出了聚羧酸高效减水剂的作用机理.关键词:羧酸共聚物;高效减水剂;作用机理中图分类号:TU 529 文献标识码:A收稿日期:20040511作者简介:朱本玮(1967),男,湖北武汉人,工程师.研究方向:材料合成.0　引　言混凝土高效减水剂作为高性能混凝土的重要组成组分,对新拌混凝土的工作性能及硬化混凝土的物理机械性能具有重要的作用[1,2].目前,国内常用的以萘磺酸甲醛缩合物(FDN )、三聚氰胺甲醛缩合物等为主的高效减水剂在高性能混凝土的应用和发展方面起了重要的作用,但它们存在塌落度经时损失较大、减水率较小、难以配制高强度混凝土等问题,不能满足现代商品混凝土技术的发展要求[3].聚羧酸高效减水剂在80年代依据高分子合成科学的发展和水泥分散技术的研究成果而开发.自其在日本开发成功以来,聚羧酸减水剂因其良好的分散性、较高的减水率和塌落度经时损失小而受到混凝土行业科技人员的极大关注[4],虽然对聚羧酸减水剂的作用机理以及其结构、性能与机理之间的关系尚未统一[5].本文先以马来酸酐与聚乙二醇单甲醚为原料,合成了马来酸酐聚乙二醇单甲醚单酯.然后将丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠和马来酸酐聚乙二醇单甲醚单酯等原料,通过自由基聚合,合成了一系列具有较好分散性和流动保持性的聚羧酸减水剂,研究了减水剂的化学结构与性能之间的关系,并提出了聚羧酸减水剂的作用机理.1　实验部分1.1　试剂与原料过硫酸铵,CP ;甲基丙烯磺酸钠,工业品;聚乙二醇单甲醚(PEO ),相对分子质量分别为500、1000、1500、2000,工业品;丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、甲基异丁酮均为工业品.1.2　减水剂的制备1.2.1　马来酸酐聚乙二醇单甲醚单酯的制备　将马来酸酐与聚乙二醇单甲醚在一定温度下反应2～3h ,经酸值检查合格后冷却备用.1.2.2　聚羧酸减水剂的制备　将丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、马来酸酐聚乙二醇单甲醚单酯、甲基异丁酮按一定比例加入反应器,15%过硫酸铵甲基异丁酮溶液加入滴液漏斗.用氮气吹扫后,升温至反应温度,按时分批滴加引发剂,保温反应一定时间后冷却,真空脱除溶剂,加入水并用氢氧化钠中和后,得到棕黄色聚羧酸减水剂.1.3　性能测试　按GB 807787《混凝土外加剂匀质性试验方法》测试水泥净浆流动度,采用同掺法,水灰比为0.29,减水剂掺量为减水剂占水泥质量分数;按GB T 13461989《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》测净浆的凝结时间.水泥采用华新水泥厂的425号普通硅酸盐水泥.1.4　相对分子质量的测定用GPC 测定减水剂的相对分子质量.2　结果与讨论2.1　减水剂相对分子质量大小对水泥净浆净浆流动性的影响减水剂相对分子质量对流动度的影响见图1.从图1可知:减水剂的相对分子质量大小对初始流动度影响不大,但对流动度的经时损失有较大的影响;随着减水剂相对分子质量的增加,经时损失较小,但相对分子质量超过15000时,经时损失又重新变大.聚合物相对分子质量越低,越易第27卷第1期 武　汉　化　工　学　院　学　报 Vol.27　No.12005年01月 J.　Wuhan Inst .　Chem.　Tech. Jan.　2005于在气 液界面上取向,且在固 液界面取向后吸附过程是可逆的,不利于提高固 液界面的活性.聚合物相对分子质量增大,有利于提高固 液界面活性,吸附过程向不可逆方向转变,解吸附趋势小于低相对分子质量聚合物,对水泥颗粒的分散作用更强[6].聚合物相对分子质量超过一定值后,分子的链远超过分散质粒子的大小,在一定浓度范围就会产生絮凝作用,因而使分散作用下降.图1　减水剂相对分子质量对流动度的影响Fig .1　Effect of relative molecular massofsuperplasticizer on the fluidity聚合物分子骨架是亲油性的,但聚合物分子骨架上连接的基团是亲水性的,分子骨架越长,其亲油性越强.因此,在保持单体用量不变的情况下,控制聚合条件,可以调节聚羧酸减水剂的聚合程度(即分子骨架的亲油性)来平衡聚合物的亲油 亲水平衡,使其达到所要求的减水性能.2.2　甲基丙烯磺酸钠用量对水泥净浆流动性的影响保持其它原料的摩尔比例不变,通过改变甲基丙烯磺酸钠用量进行合成实验,得到一系列减水剂,考察甲基丙烯磺酸钠用量对减水剂性能的影响,结果见图2.图2　甲基丙烯磺酸钠用量对流动度的影响Fig .2　Effect of the dosage of the sulfic acid on thefluidity从图2可知:增加甲基丙烯磺酸钠的用量有利于分散性的提高,初始分散性随甲基丙烯磺酸钠用量的增加而逐渐变大,但超过一定值后初始流动度增加不大;甲基丙烯磺酸钠的用量对流动度保持没有影响.2.3　丙烯酸用量对水泥净浆流动性的影响将丙烯酸、甲基丙烯酸、和马来酸酐聚乙二醇单甲醚单酯的羧基都折算成丙烯酸的物质的量,考察丙烯酸用量对流动度的影响,结果见图3.图3　丙烯酸用量对流动度的影响Fig .3　Effect of content of acrylic acid on the fluidity 由图3可知:随丙烯酸用量增加,减水剂的初始流动度和经时损失变化不大.这是由于减水剂中的羧基(-COOH )在水泥浆体的碱性介质中与水泥水化产生的Ca 2+作用形成不稳定的络合物,降低了溶液中的Ca 2+浓度,延缓Ca (OH )2形成结晶,减少C -S -H 凝胶的形成,延缓了水泥水化[7].但由于丙烯酸的分数比较小,其物质的量的变化对其它基团的质量分数影响不大.2.4　PEO 的相对分子质量对水泥净浆流动性的影响PEO 的相对分子质量对水泥净浆流动性的影响见图4.图4　PEO 的相对分子质量对流动度的影响Fig .4　Effect of relative molecular mass of PEO on thefluidity从图4可以看出:(1)PEO 的相对分子质量对初始分散性有一定影响,这是由于在相同用量(),的相对分子质量越61武汉化工学院学报第27卷小,其它基团如磺酸基、羧基等的质量百分比就越高,减水剂分散效果就越好.(2)PEO的相对分子质量适宜大小对分散稳定性有利.PEO的相对分子质量过小,水泥浆流动性损失过快,但过大对其流动保持性不利.这是由于PEO分子中的醚基与水分子间的强氢键作用以及水分子间的缔合作用可形成亲水性很强的较厚的立体保护膜,增大了水泥颗粒间的距离,减少了分子间作用力,从而使水泥浆获得分散性与分散稳定性.当PEO的相对分子质量较小时,引入的聚氧乙烯支链较短,链中醚基与水分子缔合形成的溶剂化水膜较薄,立体斥力相对较弱,对水泥颗粒的分散作用不强;PEO 的相对分子质量较大时,支链增长,支链间的分子间作用增加,链中醚基与水分子缔合形成的溶剂化水膜较厚,不同水泥颗粒吸附的聚合物支链间的立体斥力相对较强,流动保持性增加.但是PEO的相对分子质量太大,其它基团如磺酸基、羧基等在分子中的质量百分比越小,且支链间可能发生缠结在水泥颗粒间形成桥接,反而影响了流动保持性[6].2.5　结构对固化和引气性的影响2.5.1　减水剂结构对固化时间的影响a.羧酸基用量对凝结的影响固定其它原料的摩尔比,改变羧酸的用量,合成4种不同羧酸用量的减水剂,在净浆流动度相同的情况下测定净浆的凝结时间,结果见表1.表1　羧酸用量对固化时间的影响Table1　Effect of the dosage of acid on the setting time净浆的凝结时间差 h羧酸用量 mol0.50.60.81.0初凝时间差33.23.33.3终凝时间差2.52.62.62.7 由于羧基单体的相对分子质量比较小,其用量的改变对减水剂分子中起主要作用的官能团的质量比影响不大,其用量的增加对凝结时间影响不大.b.PEO的相对分子质量对净浆凝结的影响固定其它原料的摩尔比,用不同相对分子质量的PEO合成4种减水剂,在净浆初始流动度相同的情况下测定净浆的凝结时间,结果见表2.表2　PEO的相对分子质量对固化时间的影响Table2　Effect of relative molecular mass of PEO on the setting time净浆的凝结时间差 hPEO的相对分子质量500100015002000初凝时间差1.52.53.03.4终凝时间差22.53.03.2 由表2可知:固化时间随PEO的相对分子质量的增加而减小.PEO的相对分子质量越大,减水剂初始分散性变差,在相同流动度时,用量增加,水泥颗粒表面水化膜层加厚,减缓水泥水化. 2.5.2　减水剂结构对减水剂引气性的影响　减水剂的质量浓度与表面张力的关系见图5.由图5可知:减水剂的表面张力越低,越易增加气 液界面的活性,也就易于在液相中引入气泡.减水剂分子吸附到气 液界面上,形成较牢固的液膜,加之分子中负电基团的作用,使液膜带上负电,气泡得以以较稳定的形式存在.带负电的空气气泡间以及与水泥颗粒间因具有静电斥力而分散,这种带负电的空气泡的作用类似与滚珠轴承,增加了水泥颗粒间的滑动力,提高了流动性.图5　减水剂的质量浓度与表面张力的关系Fig.5　Relationship between surface tension of superplasticizers and their mass fractions 聚羧酸减水剂减小水的表面张力稍强于萘系减水剂.这是由于其分子结构中带有亲水性极强、具有表面活性的长侧链.PEO的相对分子质量和质量分数对引气量的影响分别见图6和图7.图6　PEO的相对分子质量对引气量的影响Fig.6　Effect of relative molecular mass of PEO on the air amount由图6可知,随PEO的相对分子质量的增加,减水剂的引气性增加.这与随PEO的相对分子质量增大,表面活性能力增加一致.由图7可知:减水剂分子中PEO的质量分数对减水剂的引71第1期朱本玮等:聚羧酸高效减水剂结构与性能关系的研究气性影响较大,减水剂分子中PEO 的质量分数越大,单个分子中表面活性的成分相对越多,引气量越大.在PEO 的质量分数小于30%时,引气性小于3%,属于非引气减水剂.图7　PEO 的质量分数对引气量的影响Fig .7　Effect of mass fraction of PEO on the airamount2.6　聚羧酸减水剂作用机理探讨2.6.1　静电斥力作用　减水剂掺入新拌混凝土中后,减水剂分子定向吸附在水泥颗粒表面,部分极性基团指向液相.由于亲水极性基团的电离作用,,并且电荷量随减水剂浓度增大而增大直至饱和,从而使水泥颗粒之间产生静电斥力,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.磺酸根(-SO 3)静电斥力作用较强;羧酸根离子(-COO )静电斥力作用次之;羟基(-OH )和醚基(-O -)静电斥力作用最小.FDN 与聚羧酸减水剂水泥浆以及纯水泥浆的Φ电位见图8.图8　Φ电位Fig .8　Φelectric potential由图8可知:萘系减水剂的起始电位比较大,但随时间的延长很快就减小,60min 损失54.5%,其对水泥颗粒的分散能力变小,即其对水泥浆体的流动性保持能力逐渐减小;聚羧酸减水剂的起始电位虽然不大,但其经时变化比较小,60min 损失仅22%,其对水泥浆体的流动性保持能力较好.2.6.2　空间位阻作用　水泥颗粒表面的水化膜和减水剂与水泥水化产物相互作用示意图分别见图9、10.图9　水泥颗粒表面的水化膜示意图Fig .9　Illustration of hydrizing membrance on thesurface fo cerment particle图10　减水剂与水泥水化产物相互作用示意图Fig .10　Illustration of the inaction of superplasticizerwith hydrizing product og cement particle聚羧酸减水剂吸附在水泥颗粒表面,在水泥颗粒表面形成一层有一定厚度的聚合物加强水化膜.水化膜层的强度取决于聚合物的亲水能力和亲水侧链的长度、亲水基团的浓度.当水泥颗粒靠近,吸附层开始重叠,即在颗粒之间产生斥力作用,重叠越多,斥力越大.这种由于聚合物吸附层靠近重叠而产生的阻止水泥颗粒接近的机械分离作用力,称之为空间位阻斥力.具有枝链的共聚物高效减水剂(如交叉链聚丙烯酸、羧基丙烯酸与丙烯酸酯共聚物、含接枝聚环氧乙烷的聚丙烯酸共聚物等等)吸附在水泥颗粒表面,其主链与水泥颗粒表面相连,枝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使阻斥力作用,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.同时,聚合物亲水性长侧链在水泥矿物水化产物中仍然可以伸展开,这样聚羧酸减水剂受到水泥的水化反应影响就小,可以长时间地保持其分散效果,使塌落度损失减小.因此81武汉化工学院学报第27卷聚羧酸减水剂能保持水泥浆流动度不损失主要与水泥粒子表面减水剂高分子吸附层的立体斥力有关,是立体排斥力保持其分散系统的稳定性[8].3　结　语a .采用丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、马来酸酐聚乙二醇单甲醚单酯合成了聚羧酸高性能减水剂.b.在聚合物中,随甲基丙烯磺酸钠单体比例增加,聚羧酸减水剂的初始分散性提高,但对流动性保持无影响.c .羧基用量对减水剂的初始流动度影响不大,随用量的增加,流动度经时损失稍变小,缓凝作用增强,初凝和终凝时间稍延长.d .PEO 的相对分子质量对初始分散性和分散保持性很重要,选用适当相对分子质量的PEO 合成的减水剂,其初始分散性和流动保持性较好.PEO 的质量分数对减水剂的引气性影响较大,引气量随其质量分数的增加而增大,但仍属于非引气性减水剂.e .聚羧酸减水剂分散稳定作用是空间位阻和静电斥力相互作用的结果,静电斥力提供初始分散性,空间位阻提供流动保持性.参考文献:[1]　李崇智,冯乃谦,李永德.聚羧酸类高性能减水剂的研究进展[J ].化学建材,2001,(6):3841.[2]　郭保文,杨玉启,尉家臻.新型羧酸系高效减水剂合成研究[J ].山东建材学院学报,1998,12(S 1):8992.[3]　游长江,丁　超,胡国栋,等.聚羧酸类高效减水剂的研究进展[J 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glycol )monomethyl ether and maleic anhydride .The effects of structure of superplasticizer on its properties were discussed ,and the mechanism of polycarboxylate superplasticizer was proposed .Key words :copolymers of polycarboxylic acid type ;superplasticizer ;merchanism本文编辑:传一点91第1期朱本玮等:聚羧酸高效减水剂结构与性能关系的研究。

萘系高效减水剂与聚羧酸系减水剂的性能比较一、混凝土减水剂概述及作用机理减水剂是一种重要的混凝土外加剂，能够最大限度地降低混凝土水灰比，提高混凝土的强度和耐久性。

减水剂分为普通减水剂和高效减水剂，减水率大于5%小于10%的减水剂称为普通减水剂，如松香酸钠、木质素磺酸钠和硬脂酸皂等；减水率大于10%的减水剂称为高效减水剂，如三聚氰胺系、萘系、氨基磺酸系、改性木质素磺酸系和聚羧酸系等。

在众多高效减水剂中，具有梳形分子结构的聚羧酸系高效减水剂因其减水率高、坍落度保持性能良好、掺量低、不引起明显缓凝等优异性能，成为近年来国内外研究和开发的重点。

减水作用是表面活性剂对水泥水化过程所起的一种重要作用。

减水剂是在不影响混凝土工作性的条件下，能使单位用水量减少；或在不改变单位用水量的条件下，可改善混凝土的工作性；或同时具有以上两种效果，又不显著改变含气量的外加剂。

目前，所使用的混凝土减水剂都是表面活性剂，属于阴离子表面活性剂。

水泥与水搅拌后，产生水化反应，出现一些絮凝状结构，它包裹着很多拌和水，从而降低了新拌混凝土的和易性（又称工作性，主要是指新鲜混凝土在施工中，即在搅拌、运输、浇灌等过程中能保持均匀、密实而不发生分层离析现象的性能）。

施工中为了保持所需的和易性，就必须相应增加拌和水量，由于水量的增加会使水泥石结构中形成过多的孔隙，从而严重影响硬化混凝土的物理力学性能，若能将这些包裹的水分释放出来，混凝土的用水量就可大大减少。

在制备混凝土的过程中，掺入适量减水剂，就能很好地起到这样的作用。

For personal use only in study and research; not for commercial use混凝土中掺入减水剂后，减水剂的憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面，而亲水基团指向水溶液，构成单分子或多分子层吸附膜。

由于表面活性剂的定向吸附，使水泥胶粒表面带有相同符号的电荷，于是在同性相斥的作用下，不但能使水泥－水体系处于相对稳定的悬浮状态，而且，能使水泥在加水初期所形成的絮凝状结构分散解体，从而将絮凝结构内的水释放出来，达到减水的目的。

聚羧酸高性能减水剂的优势和缺陷徐衍亮发布时间：2021-08-12T09:22:03.767Z 来源：《基层建设》2021年第16期作者：徐衍亮[导读] 混凝土材料从20世纪开始已经发展成为一种重要建筑材料，通过改进配制方法和施工技术可以使混凝土具有优良的性能。

中铁十局集团第二工程有限公司河南省郑州市 450000摘要：混凝土材料从20世纪开始已经发展成为一种重要建筑材料，通过改进配制方法和施工技术可以使混凝土具有优良的性能。

与此同时，对高性能混凝土外加剂也提出了更为苛刻的要求，在这种历史背景下，聚羧酸高性能减水剂的出现完全顺应了工程领域对高性能混凝土的发展的要求。

本文对聚羧酸高性能减水剂的优势和缺陷进行探讨。

关键词：减水剂；聚羧酸；组分1减水剂的发展历程性能优良的混凝土仰赖于各类外加剂的发展，特别是高性能减水剂的发展。

到目前为止，减水剂的发展可以分为三个阶段：第一阶段的减水剂包括木质素磺酸盐系和腐殖酸盐，第二阶段具有代表性的高效减水剂是萘系和三聚氰胺系减水剂。

21世纪又出现了第三代聚羧酸系高性能减水剂，该类减水剂通过与其他减水剂复配使用，可以获得高性能混凝土。

相对于前两代减水剂，高性能聚羧酸系减水剂显现出卓越的性能，在建筑工程领域应用极为广泛，进入了黄金发展期，它也同时代表了目前混凝土外加剂领域的发展方向。

第一阶段的减水剂的缺点是减水率比较低，常用于强度等级低的混凝土中，如果掺量过高有可能会导致引气缓凝时间延长甚至不凝现象。

另外，引气量过高也影响混凝土的强度，容易造成工程事故，特别是在冬天施工时应该尤为注意缓凝引气对混凝土的影响。

第二阶段的减水剂的减水率较高，同时没有缓凝引气等的副作用，即使是过量添加也对混凝土的性能没有太大的影响。

但需要注意的是萘系减水剂会导致混凝土坍落度损失过快过大，这配制高工作性混凝土时会带来很大不便，另外在生产萘系减水剂时由于原料萘的易升华、甲醛的易挥发等原因会对环境造成不利影响。

酸醚比对聚羧酸减水剂共聚物组成及性能影响夏亮亮;倪涛;刘昭洋;王进春【摘要】采用丙烯酸与醚类大单体TPEG-3000,通过自由基共聚制备系列不同酸醚比的聚羧酸减水剂,并通过GPC方法与水泥净浆及混凝土试验测试减水剂的组成和性能.结果表明:当酸醚比由3∶1增至8∶1时,减水剂的分子质量先增大后减小,分子质量分布变宽,而产物转化率受酸醚比的影响较小;当酸醚比为6∶1时,减水剂中锚固基团较多,吸附速率快,分散能力强,体系释放出较多的自由水,掺减水剂水泥水化速率较快,混凝土既具有较大的坍落度,也具有较高的早期强度.【期刊名称】《新型建筑材料》【年(卷),期】2017(044)001【总页数】3页(P94-96)【关键词】聚羧酸减水剂;酸醚比;共聚物组成;性能【作者】夏亮亮;倪涛;刘昭洋;王进春【作者单位】四川长安育才建材有限公司,四川成都610200;四川长安育才建材有限公司,四川成都610200;四川长安育才建材有限公司,四川成都610200;四川长安育才建材有限公司,四川成都610200【正文语种】中文【中图分类】TU528.042.2聚羧酸类减水剂具有减水率高、掺量低、保坍性优异及对环境友好等特点，同时聚羧酸类减水剂分子具有可设计性，因此发展潜力巨大[1]。

在合成聚羧酸类减水剂时，常用丙烯酸等小单体与醚类大单体进行自由基聚合，聚合物分子结构中包含主链上—COO-等吸附基团及由醚键组成的长侧链。

吸附基团主要起锚固及静电斥力作用，长侧链醚键可与水分子形成氢键，生成立体水化膜，进而产生空间位阻作用，减水剂吸附在水泥颗粒表面，通过静电斥力与空间位阻作用分散水泥颗粒。

研究表明，酸醚比影响减水剂分子的结构密度、分子质量及其分布，进而对减水剂性能产生较大的影响[2]。

本研究利用醚类大单体与丙烯酸类小单体在一定条件下合成一系列不同酸醚比的聚羧酸减水剂，并利用凝胶色谱仪（GPC）测试减水剂相对分子质量及其分布、反应转化率；同时，通过水泥净浆与混凝土试验，研究酸醚比对聚羧酸减水剂性能的影响。

影响聚羧酸减水剂性能的几大主要因素聚羧酸系减水剂作为第三代减水剂，其性能优越、节能环保，在高性能混凝土中拥有巨大的优势，近几年发展势头更加迅猛，在国内外得到了大规模的应用。

然而在实际应用中，因材料变化PC优异的减水和保坍性能变化显著，呈现出业内公认的PC系敏感性问题。

当前，影响聚羧酸减水剂性能的主要因素大致有以下几方面：一、水泥特性1、水泥品种及用量：水泥熟料的化学组成、形态以及生产工艺等都会影响减水剂效果。

2、水泥的碱含量：水泥的碱含量对减水剂的适应性会产生很大的影响。

随着水泥碱含量的增大，减水剂的适应效果变差导致坍落度损失增大。

3、水泥的细度：水泥颗粒对减水剂分子具有比较强的吸附性，在水泥浆体中，水泥颗粒越细，比表面积越大，对减水剂分子的吸附量也越大。

4、水泥的新鲜程度：水泥越新鲜，减水剂与其适应性越差，这是因为新鲜水泥的正电性较强，对减水剂的吸附能力较大的缘故。

另外，用刚出磨的还未来得及散失热量的水泥配制混凝土时，往往伴随减水率低，坍落度损失过快等现象。

水泥的温度越高，减水剂与其适应性越差，混凝土坍落度损失越快。

二、沙子含泥量当砂子的含泥量较高时，聚羧酸系减水剂的减水率会明显降低。

与萘系减水剂一般通过增加掺量来解决不同，聚羧酸系减水剂在增加掺量时性能提升不明显，很多情况下流动性还没有达到要求，混凝土已经开始泌水了。

根据文献报道，这是由于泥土遇水膨胀，与聚羧酸减水剂发生了堆层吸附现象，造成聚羧酸减水剂性能丧失。

三、用水量或掺量大多数采用聚羧酸系减水剂制备的混凝土拌合物，其状态对用水量十分敏感。

反映混凝土拌合物性能的指标通常有流动性、粘聚性和保水性，在实际试验时，通常还用露石起堆、泌水离析、起堆扒底等术语来描述混凝土拌合物的状态。

商品混凝土搅拌站由于对集料含水率检测控制不严，很容易在生产中造成用水量过多而导致混凝土拌合物泌水、离析。

聚羧酸减水剂对其掺量变化敏感，其存在饱和掺量，饱和掺量下聚羧酸减水剂性能发挥最优。

全国中文核心期刊聚醚类聚羧酸减水剂合成工艺及性能研究郑立新（武汉科技大学城建学院，湖北武汉４３００６５）摘要：采用烯丙基聚乙二醇（ＡＥＯ）、马来酸酐、乙烯基磺酸钠为聚合单体，水溶液自由基聚合合成一系列聚醚类聚羧酸减水剂，研究了合成工艺对减水剂性能的影响规律。

结果表明，当烯丙基聚乙二醇与马来酸酐质量比为３～５，引发剂用量为单体总质量的６％～７％，反应温度为７５～８５℃时，合成的聚羧酸减水剂在掺量为水泥质量的１％时，水泥净浆流动度可达２７０ｍｍ。

分散性和分散当接枝共聚分子量为８００～１２００的ＡＥＯ时，水泥净浆流动度相对较大；当接枝共聚分子量为３５０～５００保持性受ＡＥＯ分子量的影响，的ＡＥＯ时，分散保持性较好。

浆体凝结时间随ＡＥＯ分子量的增加而缩短，分子量越小，缓凝效果越好。

关键词：聚羧酸减水剂；烯丙基聚乙醇；马来酸酐；聚醚；分散性；凝结时间中图分类号：ＴＵ５２８．０４２．２文献标识码：Ａ文章编号：１００１－７０２Ｘ（２００８）０５－００４８－０３ＳｔｕｄｙｏｎｓｙｎｔｈｅｓｉｓｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｐｏｌｙｅｔｈｅｒｋｉｎｄｐｏｌｙｏｃａｒｂｏｘｙａｃｉｄｗａｔｅｒｒｅｄｕｃｉｎｇａｇｅｎｔＺＨＥＮＧＬｉｘｉｎ（ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｅｒｉｅｓｏｆｐｏｌｙｅｔｈｅｒｋｉｎｄｐｏｌｙｏｃａｒｂｏｘｙａｃｉｄｗａｔｅｒｒｅｄｕｃｉｎｇａｇｅｎｔｉｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｔａｋｉｎｇａｌｌｙｌｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ（ＡＥＯ），ｍａｌｅｉｃａｎｈｙｄｒｉｄｅ，ｓｏｄｉｕｍｖｉｎｙｌｓｕｌｆｏｎａｔｅａｓｍｏｎｏｍｅｒｏｆｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｂｙａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｆｒｅｅｒａｄｉｃａｌｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ．Ｓｔｕｄｙｉｓｍａｄｅｏｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｙｎｔｈｅｓｉｓｐｒｏｃｅｓｓｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｗａｔｅｒｒｅｄｕｃｉｎｇａｇｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅｍａｓｓ（ＡＥＯ）ｔｏｍａｌｅｉｃａｎｈｙｄｒｉｄｅｉｓ３￣５，ｄｏｓａｇｅｏｆｉｎｉｔｉａｔｉｎｇａｇｅｎｔｉｓ６％￣７％ｏｆｍｏｎｏｍｅｒｔｏｔａｌｍａｓｓ，ｒａｔｉｏｏｆａｌｌｙｌｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌａｎｄｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓ７５￣８５℃，ｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｐｏｌｙｏｃａｒｂｏｘｙａｃｉｄｗａｔｅｒｒｅｄｕｃｉｎｇａｇｅｎｔｉｓ１％ｏｆｃｅｍｅｎｔｍａｓｓ，ｔｈｅｗｈｅｎｆｌｕｉｄｉｔｙｏｆｎｅａｔｃｅｍｅｎｔｐａｓｔｅｃａｎｒｅａｃｈｔｏ２７０ｍｍ．ＡＥＯｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｔｈｅｄｉｓｐｅｒｓｉｖｉｔｙａｎｄｒｅｔｅｎｔｉｖｉｔｙ，ｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｏｆｇｒａｆｔｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｉｓ８００￣１２００ｏｆＡＥＯ，ｔｈｅｆｌｕｉｄｉｔｙｏｆｎｅａｔｃｅｍｅｎｔｐａｓｔｅｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｇｒｅａｔ，ａｎｄｗｈｅｎｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔｏｆｇｒａｆｔｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｉｓ３５０￣５００ｏｆＡＥＯ，ｒｅｔｅｎｔｉｖｉｔｙｉｓｂｅｔｔｅｒ．Ｔｈｅｓｅｔｔｉｎｇｔｉｍｅｏｆｐａｓｔｅｓｈｏｒｔｅｎｓｗｉｔｈｔｈｅｔｈｅｓｍａｌｌｅｒｔｈｅｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔ，ｔｈｅｂｅｔｔｅｒｔｈｅｒｅｔａｒｄｅｄｓｅｔｔｉｎｇ．ｉｎｃｒｅａｓｅｏｆＡＥＯｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔ，ａｌｌｙｌｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ（ＡＥＯ）；ｍａｌｅｉｃａｎｈｙｄｒｉｄｅ；ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ；ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｉｔｙ；Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｌｙｏｃａｒｂｏｘｙａｃｉｄｗａｔｅｒｒｅｄｕｃｉｎｇａｇｅｎｔ；ｓｅｔｔｉｎｇｔｉｍｅ聚羧酸减水剂以其优良的分散性和分散保持性而成为未来减水剂发展的主要方向［１－３］。