聚醚型水泥减水剂的合成和性能研究[设计、开题、综述]

BI YE SHE JI（20 届）聚醚型水泥减水剂的合成和性能研究所在学院专业班级化学工程与工艺学生姓名学号指导教师职称完成日期年月摘要：近年来，随着建筑行业的发展，减水剂作为水泥的主要外加剂应用也越来越广，其主要作用是减少混凝土的用水量，增加强度，同时提高混凝土的耐久性，在改善混凝土性能，提高建筑水平起到了重要作用。

减水剂主要经历了3个阶段，从最开始的木质磺酸系减水剂，到萘系减水剂，现在已经发展到了第三代聚羧酸类减水剂，这类新型减水剂较前两类有了很好的提高，而且实现了减水剂的分子设计，为减水剂的发展奠定了重要的理论基础，它主要分为聚醚型和聚酯型两大类，这次主要研究的是聚醚型减水剂。

聚醚型高性能减水剂除具有高性能减水(最高减水率可达35% )、改善混凝土孔结构和密实程度等作用外，还能控制混凝土的塌落度损失，更好地控制混凝土的引气、缓凝、泌水等问题。

它与不同种类的水泥都有相对较好的相容性，即使在低掺量时, 也能使混凝土具有高流动性，并且在低水灰比时具有低粘度及塌落度经时变化小的性能。

关键词：聚醚；混凝土；减水剂；聚醚型。

Abstract：In recent years, with the development of the construction industry, superplasticizer as the main application of cement admixture is becoming more and more wide, its main effect is to reduce water consumption, increase strength of concrete, and enhance the durability of concrete, concrete performance in improving, improve the building level played an important role.superplasticizer main experienced three stages, from the beginning of the woodiness sulfonic acid naphthalene water-reducing agent, to fasten superplasticizer, now it has developed into a third generation of clustering water-reducing agent carboxylic acid, this new class of superplasticizer relatively before two kinds raise is very good, and fulfilling the molecular design, reducing agent for superplasticizer development provides important theoretical foundation, it mainly divided into polyether type and polyester type two kinds big, the main research is polyether type superplasticizer. Polycarboxylate superplasticizer addition to high-performance water-reducing (the highest water rates up to 35%), improving the density of concrete pore structure and degree of effects, but also control of concrete slump loss, better control of air-entraining concrete, retarding, bleeding and other problems. It is with different types of cement have relatively good compatibility, even at low dosage, they can make concrete with high fluidity, and low water-cement ratio, have low viscosity and the slump by the time change a small performanceKeywords：Polycarboxylate；concrete；superplasticizer.目录摘要 (1)Abstract (1)一绪论 (3)1 选题背景、意义 (3)1.2 减水剂的概念和作用原理 (5)2 相关研究的最新成果和动态 (6)2.1 减水剂的研究发展 (7)2.2 国外聚羧酸类减水剂的发展 (8)2.3 国内聚羧酸类减水剂的发展 (9)3 聚羧酸类减水剂的合成方法 (10)二实验部分 (12)1 烯丙基聚乙二醇醚的合成 (12)1.1 仪器与材料 (12)1.2 实验步骤 (13)三结果与分析 (14)1 烯丙基聚乙二醇醚表征 (14)2 中和反应实验表征............................................................................... ..15结论 (17)致谢 (18)参考文献 (19)一、绪论1.选题背景、意义1981年日本Nippon Shobubai和Degussa开始研制聚羧酸减水剂并于1986年首先把产品打入市场。

日本学者和德国学者将聚羧酸减水剂分为甲基丙烯酸类，马来酸酐共聚物类，聚酰胺、聚酰亚胺PC和两性PC类。

按照支链和主链的连接方式，目前市场上绝大多数聚羧酸减水剂为前两类，第一类为甲基丙烯酸和甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯大分子单体共聚物，第二类为马来酸酐和烯丙基醇聚乙二醇类大分子共聚物。

其分子结构的形状是相同的，两类聚合物都为梳型接枝长链大分子结构，分子主链带有密集的羧酸基团，分子支链为非离子聚乙二醇链。

支链和主链的连接方式在甲基丙烯酸类为酯健，在马来酸酐类为醚键。

由于支链的单元间都是醚键相连，有些国家将此类外加剂叫做聚醚类超塑化剂。

国内聚羧酸减水剂主流产品和国外一样，但起步较晚，主要原因是国内原材料单甲氧基聚乙二醇供应不上，单甲氧基聚乙二醇国内没有商业化，供应厂家依靠进口，也有研究人员用聚乙二醇取代单甲氧基聚乙二醇，但由于在大分子制备过程中易产生交联，性能较差，质量不稳定。

国内近10多年来,新型高效减水剂和超塑化剂的研发主要产品还是萘磺酸盐甲醛缩合物，磺化三聚氰胺甲醛缩合物和木质素磺酸钙(木钠)氨基磺酸盐缩合物等。

对聚羧酸系减水剂的研究，无论是从原材料选择、生产工艺或是提高性能方面都起步较晚，虽然国内研究者通过分子途径探索聚羧酸系减水剂产品已取得一定成效，但从国内公开发表的相关文献及中国专利看，国内对聚羧酸系减水剂产品的研发大多处于实验研制阶段，真正形成产品的厂家还很少，远不能满足高性能混凝土发展的需要。

近年来, 混凝土外加剂的研究与生产已趋向朝着高性能、无污染方向发展。

混凝土减水剂是混凝土外加剂中应用面最广、使用量最大的一种。

具有梳形分子结构的聚羧酸系高效减水剂因其减水率高、保坍性能好、掺量低、无污染、缓凝时间少、成本低等优异性能, 适宜配制高强超高强混凝土、高流动性及自密实混凝土, 成为国内外混凝土外加剂研究开发的热点[1-2]。

目前我国离工业化应用还有相当大的差距, 许多国外大的外加剂公司竭力想占据中国市场, 因而我们必须加大对新型聚合物减水剂的研究, 以便在混凝土外加剂市场竞争中处于有利地位。

1.2 减水剂的基本概念和作用原理。

减水剂可以增加水化效率，减少单位用水量，增加强度，节省水泥的用量，可以使混凝土易于搅拌，防止了混凝土成分的离析；改变水泥的精细结构，防止混凝土建筑结构漏水，增加了耐久性；也可以增加其耐腐蚀性能等等，混凝土减水剂的研究水平对混凝土的性能有决定性的影响，因此这促使人们加强了对混凝土减水剂的分析和研究。

1.2.1减水剂的基本概念减水剂得名是由于艾布拉姆斯发表了著名的计算混凝土强度的水灰比（W/C）理论，这一理论促使了减水剂的诞生。

减水剂一般是由表面活性物质所组成，当把减水剂加入到混凝土当中之后，表面活性物质的疏水性基团就会吸附在水泥颗粒的表面，防止了水泥颗粒在水化过程中由于带有不同的极性而相互的吸引，而使水泥颗粒表面带有同种的电性而相互排斥，达到分散的作用，进一步使得混凝土所包裹的游离水分子释放出来，从而减少了搅拌混凝土拌合所用的水量，即减小了水灰比，水灰比的减小使得混凝土的强度越大，耐久性，混凝土的力学性能也更加的好。

并且使混凝土在减税，保坍，增强，收缩及环保等方面具有更好的性能。

1.2.2减水剂的作用机理分散作用：水泥加水拌合后，由于水泥颗粒分子引力的作用，使水泥浆形成絮凝结构，使10%～30%的拌合水被包裹在水泥颗粒之中，不能参与自由流动和润滑作用，从而影响了混凝土拌合物的流动性。

当加入减水剂后，由于减水剂分子能定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有同一种电荷（通常为负电荷），形成静电排斥作用，促使水泥颗粒相互分散，絮凝结构破坏，释放出被包裹部分水，参与流动，从而有效地增加混凝土拌合物的流动性。

润滑作用：减水剂中的亲水基极性很强，因此水泥颗粒表面的减水剂吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化水膜，这层水膜具有很好的润滑作用，能有效降低水泥颗粒间的滑动阻力，从而使混凝土流动性进一步提高。

空间位阻作用：减水剂结构中具有亲水性的聚醚侧链，伸展于水溶液中，从而在所吸附的水泥颗粒表面形成有一定厚度的亲水性立体吸附层。

当水泥颗粒靠近时，吸附层开始重叠，即在水泥颗粒间产生空间位阻作用，重叠越多，空间位阻斥力越大，对水泥颗粒间凝聚作用的阻碍也越大，使得混凝土的坍落度保持良好。

接枝共聚支链的缓释作用：新型的减水剂如聚羧酸减水剂在制备的过程中，在减水剂的分子上接枝上一些支链，该支链不仅可提供空间位阻效应，而且，在水泥水化的高碱度环境中，该支链还可慢慢被切断，从而释放出具有分数作用的多羧酸，这样就可提高水泥粒子的分散效果，并控制坍落度损失。

减水剂是一种表面活性剂，其分子由亲水基团和憎水基团两个部分组成，它加入水溶液中后，其分子中的亲水基团指向溶液，憎水基团指向空气、固体或非极性液体并作定向排列，形成定向吸附膜，降低水的表面张力和二相间的界面张力。