新型聚羧酸系高性能陶瓷减水剂的合成及应用

聚羧酸减水剂的复配技术与应用分析摘要：随着混凝土化学外加剂的飞速发展，聚羧酸系减水剂的性能也越来越趋于成熟，因其自身具有的良好的减水和保坍作用，其在工程实际中的应用愈加广泛，本文就聚羧酸减水剂在生产应用中的复配与应用问题进行分析，为保证混凝土工程质量具有现实意义。

关键词：混凝土；聚羧酸减水剂；复配；应用1聚羧酸系减水剂聚羧酸系减水剂属于高性能减水剂，其主要构成物质是接枝聚合物，试剂呈浅褐色，具流动性，梳形分子结构，分散性能好。

聚羧酸系减水剂掺加到混凝土中，本身不跟水泥发生化学反应，也不会产生新的水化产物。

其作用机理是减水剂分子在水泥颗粒上的吸附作用，极性较弱的长链吸附在水泥颗粒的表面上，而使水泥颗粒带负电荷的是极性部分。

聚羧酸减水剂作为新型高性能减水剂，具有掺量低、减水率高、分散性好、生产过程无污染、碱含量和氯离子含量低，混凝土收缩小等优点，克服了其他减水剂的一些弊端。

由于聚羧酸系减水剂在高性能混凝土中发挥了不可替代的优势，在工程上应用范围越来越广。

2聚羧酸减水剂的复配技术聚羧酸减水剂的复配方案包括聚羧酸减水剂的不同母液之间的组合使用，以及聚羧酸减水剂母液与缓凝、引气、状态调节剂等功能组分（常指小料）的物理性复配。

2.1聚羧酸减水剂母液的复配聚羧酸减水剂属于高性能减水剂，通过根据混凝土的实际拌合状态决定附加某些小料的方法来改善性能，笔者认为前提是通过母液的复配来达到基本的要求，然后通过小料进行微调。

母液的复配，可以使产品的分子侧链密度得到调节，取长补短，产品设计的多元化是良好复配的基础，也可以引入具有特殊性能的母液以改善质量。

如引入保坍性良好的母液，或者引入缓释型的保坍剂。

当需要降低成本时，可采用引入经济型的聚羧酸减水剂。

母液的复配有些是性能的加权平均，有些可获得1+1>2的叠加效应。

单个母液所不能达到的效果，或许多种母液组合能发挥所需要的作用。

混凝土的坍落度损失是聚羧酸减水剂面临的最重要的问题，母液（含保坍剂）的复配是满足保坍性的最好手段，并能较好适应混凝土原材料（特别是砂）的质量优劣或者波动等。

聚羧酸高性能减水剂应用中的问题及复配技术导言建筑行业一直被视为污染环境的重点行业之一，近十几年来，中国建设规模愈来愈大，与此同时现代化大型工程都对混凝土的综合性能提出愈来愈高的要求。

因此，混凝土必须要往绿色、经济、高强、耐久等方向去发展。

所以说包括高效减水剂在内的混凝土外加剂在今后的工程中也将扮演着重要的角色。

减水剂的发展一般可以分为三个阶段：以木钙为代表的第一代普通减水剂阶段；以萘系为代表的第二代高效减水剂阶段和以聚羧酸系为代表的第三代高性能减水剂阶段。

由于前两代木质素磺酸盐系普通减水剂和萘系高效减水剂自身材料和性能的局限性，已经不能够满足现代化建设工程实际的要求。

而在20世纪90年代，所兴起的聚羧酸高效减水剂由于其良好的技术特性和环保优点，从而非常符合现代化混凝土工程的建设。

聚羧酸系减水剂有害物质含量低、掺量少但减水率高、保坍性能好，减小收缩且提高强度，这些优良的特性使其迅速占据了减水剂的市场，大幅度的应用到实际工程中去。

我国的三峡工程、北京电视中心、杭州湾跨海大桥等重大基础设施的混凝土工程中都使用了聚羧酸系减水剂，从其在这些工程中出不难看出，聚羧酸系减水剂在我国未来有很大的发展空间，未来聚羧酸系减水剂的应用趋势势必从过去的重大工程转向一般工程、普通工程中去。

聚羧酸减水剂的国内外研究现状1.国外研究现状率先研发推广应用聚羧酸减水剂的是日本。

早在1986年，日本触媒公司最先成功研发出具有一定比例的亲水性官能团的聚羧酸系高效减水剂，该减水剂以其高减水率和低坍损迅速引起了业内人士的关注。

随后逐渐应用在实际混凝土工程中。

在1995时，日本的聚羧酸系高效减水剂用量已经远远超过了萘系减水剂，大约占市场份额的80%。

日本将聚羧酸系高效减水剂命名为高效能AE减水剂，，且分别1995年和1997年先后纳进JISA6024国家标准和行业标准。

欧美[国家对聚羧酸高性能减水剂的研究起步都晚于日本，美国等国家更加偏向于研究使用聚羧酸高效减水剂以后新拌混凝土的减水性能、坍损情况、以及混凝土泌水等问题，但其整体的使用量是远远小于日本，大约仅占两成左右。

新型聚羧酸系高效减水剂的合成及应用性能周忠群;陈小平;申迎华;马玉刚【期刊名称】《混凝土》【年(卷),期】2011(000)005【摘要】采用多元共聚,通过分子优化设计引入羧基、磺酸基、羟基和聚氧乙烯基功能性基团,合成一种新型聚羧酸系高效减水剂.试验制备最佳的合成工艺为:单体的摩尔比n(MAA):n(MPEGMAA):n(SMAS)=1.00:1.05:0.75,反应温度为80℃,反应时间为3h,引发剂用量为总单体质量的7%,液体总浓度为25%,投料时间为1～2 h.应用结果表明:新型聚羧酸系减水剂在低掺量为0.45%,减水率可达到40%,具有高分散性和良好的保坍性,并且不含氯离子和甲醛,对环境友好.另外,对聚羧酸系减水剂进行红外光谱结构表征.【总页数】3页(P70-72)【作者】周忠群;陈小平;申迎华;马玉刚【作者单位】广东石油化工学院化工研究所,广东,茂名,525000;太原理工大学化学与化工学院,山西,太原,030024;广东石油化工学院化工研究所,广东,茂名,525000;太原理工大学化学与化工学院,山西,太原,030024;广东石油化工学院化工研究所,广东,茂名,525000【正文语种】中文【中图分类】TU528.042.2【相关文献】1.新型聚羧酸系高效减水剂的合成及性能研究 [J], 张红柳;张福强;张志斌;韩恩山;周会青2.常温合成聚羧酸系减水剂的技术与应用性能 [J], 杜维上;孙振平;傅乐峰;邓最亮;邹其;王绍华3.新型聚羧酸系高效减水剂的合成实验研究 [J], 李宁;刘涛4.合成温度对聚羧酸系高效减水剂性能的影响 [J], 熊秋闵;郭秀娟;党葳;陈晓彬;关基灿;李广州;徐函5.聚羧酸系高效减水剂合成工艺的优化研究 [J], 戚龙娟;王立艳;李修固;盖广清因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

聚羧酸减水剂母液合成
聚羧酸减水剂母液是一种高效的混凝土减水剂，可以显著提高混凝土的流动性和减少水泥用量。

其主要成分是聚羧酸及其衍生物，通常用于混凝土的施工中。

聚羧酸减水剂母液的合成主要包括以下步骤：
1. 选取适当的羧基单体和交联剂，通过聚合反应合成聚羧酸基聚合物。

2. 将聚羧酸基聚合物与适量的水进行混合，加入适量的碱性物质（如氢氧化钠），进行中和反应。

3. 将中和后的聚羧酸减水剂母液进行过滤、调节pH值和粘度等参数，最终得到合格的聚羧酸减水剂母液。

需要注意的是，在合成过程中需要控制反应条件，如温度、压力、反应时间、添加剂量等，以保证产品质量和性能。

同时，在使用聚羧酸减水剂母液时，也需要按照规定的用量和方法进行施工，以达到最佳效果。

聚羧酸类高性能减水剂的合成及复配-- 谢谢聚羧酸类高性能减水剂的合成及复配主要针对目前市场常用羧酸工艺北京科峰技术发展有限公司潘科锋一。

合成总述目前市场所使用聚羧酸类高性能减水剂人们习惯性的分为醚类和酯类。

酯类一般是指用不同分子量的MPEG(甲氧基封端的聚氧乙烯醚)在浓硫酸或者对甲苯磺酸等催化剂作用下与含有不饱和键的羧酸进行酯化。

形成所谓的“大单体”。

然后再用“大单体”和其他含有不饱和键的小分子单体在酸性条件下进行开链共聚，生成聚羧酸类高性能减水剂醚类是指直接用一定分子量的含有不饱和键封端的聚氧乙烯醚直接与其他含有不饱和键的小分子量单体在酸性条件下直接共聚成聚羧酸类高性能减水剂。

目前市场上这种醚大概分为三种:1，APEG(烯丙基封端聚氧乙烯醚).2，HPEG(异丁烯醇封端聚氧乙烯醚)。

3，TPEG(异戊烯醇封端聚氧乙烯醚) 一。

酯类聚羧酸高性能减水剂合成工艺一般酯类聚羧酸高性能减水剂合成所用MPEG的分子量都是在600-1200左右;也有专门跟厂家订做分子量600。

800.1000的。

MPEG是环氧乙烷在碱性条件下，用甲醇做起始剂生产的。

一般成品都经过用醋酸中和后PH值在7左右。

所用含有不饱和键的酸一般为:(甲基)丙烯酸;衣糠酸;马来酸(酐);富马酸等。

目前使用最多的是甲基丙烯酸和衣糠酸。

催化剂一般使用浓硫酸和对甲苯磺酸酯化反应是可逆反应。

在隔绝空气或者厌氧条件下进行。

在酯类聚羧酸高性能减水剂合成中，酯化的好坏对最终产品的性能起决定作用，是控制的关键～酯化温度一般在125-135度。

由于在此温度下MAA有可能自聚。

所以要在反应中加对苯二酚或者吩噻嗪等做阻聚剂。

酯化后聚工艺比较灵活。

一般都在去离子水介质中自由聚合。

国内目前以过硫酸铵(APS)做引发剂参与共聚的小高分子也很多。

比如:(甲基)丙烯酸(AA，MAA);烯丙基磺酸钠(AS);甲基烯丙基磺酸钠(MAS);丙烯酰胺;2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸钠(AMPS);(甲基)丙烯酸甲酯;丙烯酸羟乙酯;醋酸乙烯酯等参考实例:MPEG1000酯化和聚合工艺配方 1.主要原料: MPEG1000;对苯二酚;对甲苯磺酸;甲基丙烯酸(MAA，分子量86);甲基丙烯磺酸钠(MAS，分子量158.2);过硫酸铵(APS) 2.酯化配方: 摩尔比:MAA/MPEG 4/1 对苯二酚用量为MAA 重量的1% 对甲苯磺酸用量为MPEG1000重量的2% 注意:酯化反应是可逆反应。

·79·聚羧酸减水剂的合成及性能研究 高淑星（山东易和环保科技有限公司，山东 济南 201100）1 引言聚羧酸减水剂与传统的减水剂相比，性价比更高，更适用于现代建筑工程中。

聚羧酸减水剂在使用过程中体现出少掺量、高性能的产品特色，既可以使建筑外体美观牢固、不易燃、不易爆，安全适用于火车和汽车运输;同时，聚羧酸减水剂还是绿色环保产品，可应用于居住及办公场所等。

2 聚羧酸减水剂简述聚羧酸减水剂是一种水泥分散剂，主要与水泥混凝土配合应用于建筑工程中，这种新一代的高性能减水剂深受建筑工程市场好评。

聚羧酸减水剂2003年由国外引进，2007年聚羧酸减水剂产量增加，直至2017年大幅增加，年均产量在700×104 t。

目前，我国是聚羧酸减水剂使用量最大的国家。

2.1 聚羧酸减水剂的结构聚羧酸减水剂由主链和众多的支链组成，属于梳型分子结构，它采用自由基水溶液共聚方法合成。

聚羧酸减水剂中的聚羧酸高性能减水剂带有羧基（-COOH）等活性亲水基团及聚氧化乙烯链基等不饱和单体，主要原料有甲基丙烯酸、丙烯酸等，其分子结构转变为静电斥力效应和空间位阻效应共同作用结构，放弃了最初的单一静电斥力效应结构，最终形成立体分散系统。

聚羧酸减水剂最初在生产中采用酯类大单体减水剂为原料，导致较多的生产缺陷，如设备使用复杂不易操作、生产周期长、供应市场能力弱等问题，随着科研技术的发展，在多次试验和实践中，逐渐使用成本低、效率高的醚类大单体，使聚羧酸系减水剂的生产过程变得简化且效率高。

2.2 聚羧酸减水剂的合成2.2.1 聚羧酸减水剂母液的合成不饱和聚醚大单体在引发剂的作用下产生共聚，将带有活性基因的枝连接到主链上，采用不同品种的聚醚大单体、丙烯酸为主要原料，常温合成或加热合成。

2.2.2 聚羧酸减水剂的复配以聚羧酸减水剂母液为原料，根据需要适量添加缓凝、引气、消泡、防冻、保水等多种成分，溶解混合过程。

2.2.3 聚羧酸减水剂的合成方法聚羧酸减水剂的合成方法主要包括原位聚合接枝法、先聚合后功能化法和单体直接共聚法。

聚羧酸系高性能减水剂一、简介water-reducing admixture是指在混凝土和易性及水泥用量不变条件下，能减少拌合用水量、提高混凝土强度；或在和易性及强度不变条件下，节约水泥用量的外加剂。

根据其减水及增强能力，分为普通减水剂（又称塑化剂）及高效减水剂（又称超塑化剂），并又分别分为一等品、合格品。

按组成材料分为：（1）水质素磺酸盐类；（2）多环芳香族盐类；（3）水溶性树脂磺酸盐类。

普通减水剂宜用于日最低气温5℃以上施工的混凝土。

高效减水剂宜用于日最低气温0℃以上施工的混凝土，并适用于制备大流动性混凝土、高强混凝土以及蒸养混凝土。

目前市场上常用的几种减水剂为：萘系高效减水剂，脂肪族高效减水剂，氨基超速高性能减水剂，减水激发剂，葡萄糖酸钠，木质素磺酸钠，木质素磺酸该，膨胀剂等。

聚羧酸系高性能减水剂聚羧酸系高性能减水剂是目前世界上最前沿、科技含量最高、应用前景最好、综合性能最优的一种混凝土超塑化剂(减水剂)。

聚羧酸系高性能减水剂是羧酸类接枝多元共聚物与其它有效助剂的复配产品。

经与国内外同类产品性能比较表明，聚羧酸系高性能减水剂在技术性能指标、性价比方面都达到了当今国际先进水平。

一、性能特点1、掺量低、减水率高，减水率可高达45%；2、坍落度轻时损失小，预拌混凝土坍落度损失率1h小于5%，2h小于10%；3、增强效果显著，砼3d抗压强度提高50～110％，28d抗压强度提高40～80％，90d抗压强度提高30～60％；4、混凝土和易性优良，无离析、泌水现象，混凝土外观颜色均一。

用于配制高标号混凝土时，混凝土粘聚性好且易于搅拌；5、含气量适中，对混凝土弹性模量无不利影响，抗冻耐久性好；6、能降低水泥早期水化热，有利于大体积混凝土和夏季施工；7、适应性优良，水泥、掺合料相容性好，温度适应性好，与不同品种水泥和掺合料具有很好的相容性，解决了采用其它类减水剂与胶凝材料相容性差的问题；8、低收缩，可明显降低混凝土收缩，抗冻融能力和抗碳化能力明显优于普通混凝土；显著提高混凝土体积稳定性和长期耐久性；9、碱含量极低，碱含量≤0.2%，可有效地防止碱骨料反应的发生10、产品稳定性好，长期储存无分层、沉淀现象发生，低温时无结晶析出；11、产品绿色环保，不含甲醛，为环境友好型产品；12、经济效益好，工程综合造价低于使用其它类型产品，同强度条件下可节省水泥15-25%。