聚羧酸减水剂相关知识

一般认为，聚羧酸系减水 剂通过主链吸附在水泥颗粒 上，羧基等离子基团吸附在 水泥颗粒上起锚固作用，聚 氧乙烯基侧链悬挂于溶液中 ，并多少盘绕在一起。吸附 量增大，其分散能力越大， 水泥浆流动性越大。
CO O CO O -
CO O -
水泥颗粒
CO O -
二、减水剂发展历程及减水机理
影响聚羧酸系减水剂分散性能和保持性的分子 结构因素：
掺入一定减水剂后，减 水剂的憎水基团会定向吸附 在水泥颗粒的表面，而亲水 基团指向水溶液，构成单分 子或多分子吸附膜，起到吸 附分散、润湿、润滑作用， 因此只要加入较少量的水就 可以使混凝土的和易性得到 明显的改善。
二、减水剂发展历程及减水机理
不同系列的减水剂，作用机理不完全相同，新一 代的聚羧酸减水剂由于分子结构的特殊性（梳形）， 空间位阻起到的作用更大。
一、相关术语和基础知识
水泥定义：
粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中 硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结 在一起。
通常说的水泥指的是由硅酸盐水泥熟料、石灰石、矿渣、石 膏等磨细而成的水硬性胶凝材料。
一、相关术语和基础知识
水泥熟料的生产过程示意图：
水泥生料
煅烧
石灰石
（2）用“酯化大单体”和其他含有不饱和键的小分 子单体(如：丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等) 在酸性条件下进行开链共聚，生成聚羧酸酯类高性能减 水剂。
由于酯类减水剂合成工艺复杂，酯化率低，产品不 稳定，且能耗高，成本高，因此近年来逐渐被淘汰。
三、聚羧酸减水剂的合成及检测
醚类聚羧酸减水剂的合成： 直接用一定分子量的含有不饱和键封端的聚氧乙烯醚
在疏水性的分 子主链段上引入一 定比例的阴离子基 团（如羧基、磺酸 基等）来提供电子 斥力，侧链上引入 亲水性的聚氧乙烯 长链段形成梳形聚 合物。
CH3
CH3
H2C C
CH2 C
COONa
COO(CH2CH2O)nCH3 n
主链（约20nm） 侧链（约7nm）
二、减水剂发展历程及减水机理
聚羧酸减水剂的减水机理：
三、聚羧酸减水剂的合成及检测
聚羧酸减水剂根据主链支链连接方式的不同一般分 为酯类和醚类。
酯类减水剂合成分两步： （1）用不同分子量的甲氧基聚氧乙烯醚（MPEG，也
叫聚乙二醇单甲醚）在浓硫酸或对甲苯磺酸等催化剂的 作用下与含不饱和键的羧酸（如丙烯酸、甲基丙烯酸、 富马酸、衣糠酸等）进行酯化，形成“酯化大单体”；
土性能的物质。通常情况下，外加剂掺量不大于水 泥用量的5%（有时掺量也会超过5%，如膨胀剂、防 冻剂等）
一、相关术语和基础知识
减水剂： 是指在混凝土拌和物坍落度基本相同的条件下，
用来减少拌合用水量和增强作用的外加剂。
• 减少混凝土拌和物拌合用水量， 提高混凝土强度。
• 改善混凝土的孔结构，提高其密 实度。
+
粘土
CaO+CO2 SiO2+ Al2O3+Fe2O3+H2O
水泥熟料主要矿物组成
3CaO·SiO2(硅酸三钙C3S) 2CaO·SiO2(硅酸二钙C2S) 3CaO·Al2O3 (铝酸三钙C3A) 4CaO·Al2O3·Fe2O3(铁铝酸 酸四钙C4AF)
熟料中， C3S和C2S占75%左右， C3A和C4AF占22% 左右。
• 减少混凝土拌和物泌水、离析现 象，延缓拌和物凝结时间等。
• 可节约水泥用量，降低工程成本 • 提高建设工程中的混凝土质量，
提高其使用年限。
二、减水剂发展历程及减水机理
减水剂发展历程：
二、减水剂发展历程及减水机理
减水机理：
水泥在加水搅拌过程中会产生一些 絮凝状结构，大量的拌合水被包裹在内 部，不能为浆体的流动性做贡献，因此 需要的拌水量增加，导致混凝土的性能 下降，如强度降低、抗渗性变差等。
• 矿物外加剂：是指以氧化硅 、氧化铝和其他有效矿物为 主要成分，常用材料有：粉 煤灰、磨细矿渣、硅灰、磨 细沸石粉、偏高岭土、硅藻 土、烧页岩、沸腾炉渣等。
• 粉煤灰：是从煤燃烧后的烟 气中收捕下来的细灰，主要 氧化物组成为:SiO2、Al2O3、 FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等 。在混凝土中掺加粉煤灰节 约了大量的水泥和细骨料； 减少了用水量；并改善了拌 合物的工作性。
引发剂： 过硫酸盐：过硫酸钾、过硫酸铵 氧化还原体系：双氧水-抗坏血酸 偶氮二异丁腈（AIBN）
分子量调节剂： 巯基乙酸、巯基丙酸
三、聚羧酸减水剂的合成及检测
投料方式： 将活性较低的大单体放入釜底，活性较高的小单体和
聚醚），如：TPEG2400（F-108、OXAB501）
注：异丁烯醇——2-甲基-2-丙烯-1醇（也有叫2-甲基烯丙醇）； 异戊烯醇——3-甲基-2-丁烯-1醇（也有叫二甲基烯丙醇）。
三、聚羧酸减水剂的合成及检测
小单体： 马来酸酐MA、富马酸、丙烯酸AA、丙烯磺酸钠AS、
甲基丙烯磺酸钠MAS、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、醋酸 乙烯酯等。
——“大单体”，和含有不饱和键的小分子单体——“小 单体”，在酸性条件下共聚而成。
大单体（由聚醚大单体厂家直接提供）： APEG：烯丙醇封端聚氧乙烯醚，如：APEG1200、
APEG2400(F54、540) HPEG：异丁烯醇封端聚氧乙烯醚（有的叫国产封端改
性聚醚），如：HPEG2400(GPEG、SPEG、VPEG、HM004) TPEG：异戊烯醇封端聚氧乙烯醚(有的叫国外封端改性
一、相关术语和基础知识
水泥的水化：
一、相关术语和基础知识
水泥水化来自百度文库程引起的一系列变化：
流变性能 （流动性、凝结、硬化、蠕变）
热焓 （水化热）
水泥水化
组成 （化学和矿物组成）
体积 （化学收缩）
微观结构 （孔隙率、形貌）
一、相关术语和基础知识
混凝土外加剂定义： 是在拌制混凝土过程中掺入，用以改善混凝
聚羧酸减水剂 相关知识
TS
聚羧酸减水剂相关知识
一、相关术语和基础知识 二、减水剂发展历程及减水机理 三、聚羧酸减水剂的合成及检测 四、大单体各项指标对减水剂合成 的影响 五、销售部反馈的客户问题
一、相关术语和基础知识
混凝土
• 集料：要说明的是目前不少 地区的集料已经面临资源枯 竭，因此人们积极寻找替代 品，如海砂及海卵石、工业 废渣（冶金渣）、二次集料 等。