聚羧酸高效减水剂的结构与性能关系研究

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聚羧酸系高效减水剂的合成及性能研究进展

凝土组分的条件下，改善混凝土工作性；（）给２在
定工作条件下，减少水灰比，提高混凝土的强度
和耐久性；（）保证混凝土浇注性能和强度的条３在
件下，减少水和水泥用量，减少徐变、干缩、水
含功能性官能团的活性单体与主链接枝共聚得到。
ｓｒｔｒｎｄｉｓｐｅｆｕｌｎｃｅｅｄｓｕｓｅＭｓｔｏｅｓａｐｅｒｄｉｓｕｄｎｄａｌｃｔｏｎｗｅｅｐｏｉｅｏｕｔｔｕｃｕｅａｔｒｏｒａｅｗｒｉｃｓｄ．ｏ，ｈｅｐｒｂｌｍｐａｅｎｔｙａｐｐｉａｉｒｎｔｄ
根据主链上设计的大单体（分子结构中摩尔分在数大于５％）构单元的不同，一般将聚羧酸系０结高效减水剂分为聚丙烯酸盐（或酯）、聚马来酸类（）、聚（酐类甲基）丙烯酸（）马来酸共聚物酯和
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７０６）３００
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，论了聚羧酸系减水剂的合成方法、作用机理以讨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
１１．可聚合单体直接共聚法及特点先制备具有聚合活性的大单体，然后将一定

聚羧酸系高效减水剂的研究和应用

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。
在国外，聚羧酸类减水剂的研究已有相当长的历史，其应用技术已经成熟。日本是研究和使用聚羧酸类减水剂最多也是最成功的国家，1995年以后聚羧酸系减水剂在日本的使用量就超过了传统的萘系减水剂，1998年底聚羧酸系减水剂产品已占所有高性能AE减水剂产品总数的60%以上，其主要生产厂商有花王、竹本油脂、日本制纸、藤泽药品等[1]。对聚羧酸系减水剂的研究主要集中在新拌混凝土有关性能和硬化混凝土的力学性能及高强高性能混凝土在工程中的应用技术。目前聚羧酸系减水剂可使混凝土的水灰比下降到0.25以下，而水泥用量仍可保持在500kg/m3，同时它的坍落度可保持200mm以上，完全满足施工要求。近年来，北美和欧洲的一些研究者的论文中也有许多关于研究开发具有优越性能的聚羧酸系减水剂的报道，主要是商业开发和推广，如Grance公司的Adva系列、MBT公司的pheomixTOOFC牌号、Sika公司的Viscocrete3010等[2]。
4.2支链PEO对产物性能的影响
Uchikawa[18]和Yoshioka等[19]发现聚羧酸系减水剂的PEO侧链对水泥颗粒分散性和分散保持性有重要的影响，侧链聚合度越小，水泥浆体的流动性损失越快，由于空间位阻效应，所合成的带有聚氧乙烯侧链的高效减水剂随着侧链的增长，减水剂的空间立体作用增加，因此对水泥颗粒的分散效果更好，流动保持性也增加，但是PEO侧链过大时，支链间可能发生缠结，在水泥颗粒间形成桥接，反而影响流动性保持性[20]。Kinoshita[21]研究了甲基丙烯酸乙二醇接枝共聚物类聚羧酸系高效减水剂，认为具有不同长度的聚乙二醇能同时达到较高的流动性和流动度保持性能。该甲基丙烯酸乙二醇接枝共聚物含有羧酸官能团、磺酸基官能团和烷氧基聚乙二醇官能团，含有长侧链聚乙二醇的聚羧酸减水剂有较高的立体排斥力，分散时间短，有较好的分散性和流动度，但流动性保持性能差；含有短侧链聚乙二醇的聚羧酸系减水剂分散时间长，流动保持性能好。Sakai[22]发现主链较短支链较长的聚羧酸系减水剂的分散性能要好于主链较长而支链较短的聚羧酸系减水剂。Nawa等[23]研究了普通硅酸盐水泥掺加具有不同聚氧乙烯基侧链长度、不同支链位置的聚羧酸型超塑化剂后，流动度受温度（10～30℃）影响的规律，结果表明，侧链长度越长，掺加有该减水剂的水泥浆的分散性受温度的影响越小。因此，在主链上具有适当长度PEO侧链的接枝共聚物既能获得所需的流动性，也能获得流动性的保持性。

聚羧酸高性能减水剂

目录1.减水机理 (2)2.优良的性能 (3)2.1 减水剂的匀质性分析 (3)2.2 水泥水化热－电性能分析 (4)2.3 早强效应 (5)2.4减水性能分析 (5)2.5 环保分析 (7)聚羧酸高性能减水剂聚羧酸系高性能混凝土减水剂是20世纪80年代中期由日本首先开发应用的新型混凝土减水剂。

它主要是通过不饱和单体在引发剂作用下共聚，将带活性基团的侧链接枝到聚合物的主链上，使其同时具有高效、控制坍落度损失和抗收缩、不影响水泥的凝结硬化等作用。

聚羧酸系高性能减水剂是完全不同于萘磺酸盐甲醛缩合物NSF和三聚氰铵磺酸盐甲醛缩合物MSF减水剂，即使在低掺量时也能使混凝土具有高流动性，并且在低水灰比时也具有低粘度和坍落度保持性能。

它与不同水泥有相对更好的相容性，是高强高流动性混凝土所不可缺少的材料。

聚羧酸系混凝土减水剂是继木钙和萘系减水剂之后发展起来的第三代高性能化学减水剂，与传统减水剂相比主要具有以下几个突出的优点:a.高减水率：聚羧酸高性能减水剂减水率可达25-40％。

b. 高强度增长率：很高的强度增长率，尤其是早期强度增长率较高。

c.保坍性优异：极好的保坍性能，可保证混凝土极小的经时损失。

d.匀质性良好：所配混凝土有非常好的流动性，容易浇注和密实，适用于自流平、自密实混凝土。

e. 生产可控性：可通过对聚合物分子量、侧链的长短、疏密及侧链基团种类的调整来调节该系列减水剂的减水率、保塑性和引气性能。

f.适应性广泛：对各种纯硅、普硅、矿渣硅酸盐水泥及各种掺合料制混凝土均具有良好的分散性及保塑性。

g.低收缩性：能有效提升混凝土的体积稳定性，较萘系减水剂混凝土28d收缩降低了20%左右，有效的减少了混凝土开裂带来的危害。

h.绿色环保：无毒性、无腐蚀性，不含甲醛及其他有害成分。

1.减水机理聚羧酸高性能减水剂是运用分子结构设计原理，以DLVO电荷排斥理论和空间位阻效应理论为基础，将带有不同功能的活性基团接枝到主链上聚合而成。

聚羧酸系减水剂的研究现状与发展趋势

聚羧酸系减水剂的研究现状与发展趋势聚羧酸系减水剂是混凝土添加剂中的一种重要成员，具有优异的分散性和流动性，能够有效减少混凝土的水灰比，提高混凝土的强度和耐久性，因此在工程建设中得到广泛应用。

随着现代工程建设的发展，对混凝土性能要求越来越高，聚羧酸系减水剂也在不断地发展和完善。

本文将对聚羧酸系减水剂的研究现状和发展趋势进行探讨。

1. 聚羧酸系减水剂的种类和特点聚羧酸系减水剂是一类由聚羧酸高分子化合物制成的减水剂，其分子结构具有丰富的羧基和疎水基团，能够与水泥颗粒发生强烈的吸附作用，形成高度分散的胶体颗粒，从而改善混凝土的流动性和分散性。

根据其分子结构和性能特点的不同，聚羧酸系减水剂可分为缩微粉聚羧酸系减水剂、液态聚羧酸系减水剂和固体聚羧酸系减水剂等多种形式。

目前，聚羧酸系减水剂已经成为混凝土中不可或缺的重要添加剂，被广泛应用于各类重要工程建设中，如高层建筑、大型桥梁、高速公路、地铁隧道等。

在实际应用中，聚羧酸系减水剂不仅能够显著降低混凝土的水灰比，提高混凝土的流动性和抗渗性，还能够控制混凝土的凝结时间和提高混凝土的强度等方面发挥积极作用。

目前，针对聚羧酸系减水剂的研究主要集中在以下几个方面：(1) 新型聚羧酸系减水剂的合成和性能改进。

随着材料科学和化学工程技术的不断进步，新型聚羧酸高分子化合物的合成技术和改性方法不断涌现，以提高聚羧酸系减水剂的分散性、流动性和稳定性，以适应不同混凝土工程的需求。

(2) 聚羧酸系减水剂与水泥混合体系的相互作用机制研究。

混凝土是复杂的多相体系，聚羧酸系减水剂与水泥、矿物掺合料等各种材料之间的相互作用机制对其性能表现起着关键作用。

深入研究聚羧酸系减水剂在混凝土中的分子尺度相互作用机制，对于指导聚羧酸系减水剂的合理应用具有重要的理论和实用意义。

(3) 聚羧酸系减水剂在不同混凝土体系中的应用性能研究。

由于混凝土在不同工程条件下具有不同的性能要求，且受到原材料和环境条件的影响较大，因此需要深入研究聚羧酸系减水剂在各种不同混凝土体系中的应用性能，以便更好地指导其在实际工程中的应用。

聚羧酸减水剂的物理结构对其分散性影响研究

聚羧酸减水剂的物理结构对其分散性影响研究摘要：随着经济和科技水平的快速发展，聚羧酸高性能减水剂因在高标号混凝土中以其强度高、和易性好、自身重小的特点，可以有效降低混凝土用水量，但不能有效解决低水胶比带来的混凝土粘度大的问题，因此，利用聚羧酸减水剂分子结构可设计性强等特点，合成了一种具有良好工作性能的降粘型聚羧酸减水剂，改善了高强混凝土的扩展度，加快了混凝土的流速。

关键词：聚羧酸减水剂；物理结构；分散性影响研究引言混凝土的质量是保证建筑工程质量的关键，从工程实践角度，混凝土应具有优异的拌合物性能、力学性能、耐久性能等，然而随着优质砂石等资源性材料日益匮乏，可获取的高质量原材料越来越少。

随着市场的变化及行业竞争的加剧，劣质材料的应用呈上升态势，如何使用低质原料拌和高性能高质量混凝土是混凝土外加剂研究的重中之重。

聚羧酸减水剂是混凝土行业中广泛使用的一种水泥分散剂，其能够减少拌和混凝土过程水的使用量，改善混凝土的各种性能。

同时，混凝土的强度取决于水和水泥的比例（水灰比），水灰比越小，混凝土材料的强度越高。

聚羧酸减水剂还能够显著提高混凝土的强度。

1试验1.1原料及仪器（1）减水剂合成试验。

乙二醇单乙烯基醚（GPEG－2000），工业品；聚乙二醇（PEG800），工业品；对苯二酚（HQ），分析纯；噻吩嗪（PTN），分析纯；浓硫酸，分析纯；甲基丙烯酸（MAA），工业品；丙烯酸（AA），工业品；抗坏血酸（VC），化学纯；过硫酸铵（APS），化学纯。

DF－101S集热式磁力搅拌器；DW－1型电动搅拌器；电子分析天平；NJ－160A水泥净浆搅拌机；蠕动泵。

（2）水泥净浆试验与混凝土试验。

水泥：平顶山大地水泥有限公司，P·O42．5；砂：中砂，细度模数2．8，水洗晒干；石：5～20mm连续级配碎石；粉煤灰：平顶山姚电II级粉煤灰；水：自来水。

1.2试验方法先将一定量的TPEG与去离子水加入烧瓶中，搅拌升温到指定温度。

化学工程

残留量,考察了催化剂的用量,原料配比,溶剂用量,反应时间及反应温度对反应转化率和产物色泽的影响,较适宜的反应条件为:n(含氢硅油):n(烯丙基聚醚)=1:1.2,催化剂用量为20g/g,反应时间为5h,温度为120,甲苯用量为反应物质量的30%。

图5表1参6(沈鸿君摘)T U528.042200612416聚羧(磺)酸系高性能减水剂作用机理及分子结构设计刊/张长松,石蔚云(安阳工学院化工系)!广东化工.-2006,33 (3).-14~17综述了聚羧(磺)酸系高效减水剂的作用机理,讨论了作用机理与分子主、支链基团之间的关系,从分子单元结构出发,提出高效减水剂分类方法,指出了未来减水剂的研究方向。

表1参36(许德联摘)T U528.042200612417聚羧酸系高性能减水剂的构性关系研究刊/马保国,谭洪波#(武汉理工大学)!化学建材.-2006,22(2).-36~38T U528.042200612418两性羧酸类接枝共聚物混凝土超塑化剂的性能研究刊/张月星,冉千平#(江苏省建筑科学研究院江苏苏博特新材料公司)!化学建材.-2006,22(2).-43~46从羧酸类接枝共聚物外加剂吸附作用机理和两性聚电解质溶液理论着手,设计和合成了一种掺量低,饱和点高、减水率高、增强效果好的两性羧酸类接枝共聚物超塑化剂。

当掺量为0.2%时,减水率达到30%;掺量为0.40%时,减水率高达40%;增大掺量,减水率可以进一步提高。

混凝土强度增长比较稳定,而且该共聚物能够有效改善水泥硬化产物的孔结构和大大降低水化热和温度,有利于提高混凝土的耐久性。

图4表3参8(许德联摘)TU528.042200612419聚羧酸高效减水剂的结构与性能关系研究刊/冯中军,傅东峰#(上海三瑞化学有限公司)!化学建材.-2006,22(2). -39~42以过硫酸铵和双氧水为复合引发体系,用不饱和单体直接共聚,得到一类主链为羧基、酯类、酰胺基,侧链为聚乙二醇醚基的新型聚羧酸高效减水剂,研究了共聚物的结构对分散性能的影响。

聚羧酸系减水剂结构与作用机理

聚羧酸系减水剂结构与作用机理1 结构: 聚羧酸类减水剂是由各种乙烯类单体经共聚合反应获得的一类在主链上含有阴离子(如羧基、磺酸基)及其他极性基团(如羟基、醚、酰胺、胺)等的水溶性高分子，具有很多良好的使用性能。

其化学结构可表示为式中X为CH2、CH2R等，Y为CH2、CO 等，Z为O、NH等，R1为CH3、CH3CHOH等,R2为CH2CH2等，R3为C1～4，,M1、M2分别代表H、碱金属离子；M3代表H、碱金属离子、铵离子、有机胺。

主链上-COOH-和-SO3-提供静电斥力，梳形聚合物侧链触向水泥粒子各个部位，起着立体阻碍的重要作用，决定分散系统的稳定性，保持水泥浆体流动性。

由于主链长，极性基团多，静电斥力强，空间分子结构庞大，侧链多也较长，空间位阻大，从而对水泥粒子具有良好的分散、减水、稳定作用使得水泥浆用水量小而流动性好，粘聚性大而不易分层。

2 作用机理: 聚羧酸系减水剂在水泥粒子表面上以接枝共聚物的齿型吸附形态达到稳定的分散效果主要取决于被吸附聚羧酸分子的静电排斥力作用和立体排斥力作用。

根据DLVO理论，水泥粒子表面的Zeta电位大小与水泥粒子的分散性密切相关。

静电排斥力的分散稳定性取决于水泥粒子相互接近时产生的静电排斥力与范德华力之和的粒子间作用势能。

聚羧酸系减水剂主链中的活性基团链段，通过离子键、共价键氢键以及范德华力等相互作用，紧紧地吸附在强极性的水泥粒子表面上，并改变其表面电位；带活性基团的侧链嵌挂在主链上，当吸附于固体颗粒表面时，形成具有一定厚度的溶剂化层，同时传递一定的静电斥力。

根据Machor熵效应理论,立体效应斥力取决于表面活性剂的结构和吸附形态或者吸附层厚度等。

聚羧酸系减水剂对水泥粒子产生梳状吸附，并且其分子中含有多个醚键，由于与水分子形成氢键作用，从而形成亲水性立体保护膜。

由立体效应理论可推测，其侧链长度越长分散性越高，形成的立体保护膜厚度就越厚。

但在一般商品混凝土配合比条件下，长侧链聚合物并未显示出减水性增大的效果。

聚羧酸高性能减水剂

目录1.减水机理 (2)2.优良的性能 (2)2.1 减水剂的匀质性分析 (2)2.2 水泥水化热－电性能分析 (3)2.3 早强效应 (3)2.4减水性能分析 (4)2.5 环保分析 (4)聚羧酸高性能减水剂聚羧酸系高性能混凝土减水剂是20世纪80年代中期由日本首先开发应用的新型混凝土减水剂。

聚羧酸系高性能减水剂是完全不同于萘磺酸盐甲醛缩合物NSF 和三聚氰铵磺酸盐甲醛缩合物MSF减水剂，即使在低掺量时也能使混凝土具有高流动性，并且在低水灰比时也具有低粘度和坍落度保持性能。

它与不同水泥有相对更好的相容性，是高强高流动性混凝土所不可缺少的材料。

b. 高强度增长率：很高的强度增长率，尤其是早期强度增长率较高。

c.保坍性优异：极好的保坍性能，可保证混凝土极小的经时损失。

d.匀质性良好：所配混凝土有非常好的流动性，容易浇注和密实，适用于自流平、自密实混凝土。

e. 生产可控性：可通过对聚合物分子量、侧链的长短、疏密及侧链基团种类的调整来调节该系列减水剂的减水率、保塑性和引气性能。

f.适应性广泛：对各种纯硅、普硅、矿渣硅酸盐水泥及各种掺合料制混凝土均具有良好的分散性及保塑性。

g.低收缩性：能有效提升混凝土的体积稳定性，较萘系减水剂混凝土28d收缩降低了20%左右，有效的减少了混凝土开裂带来的危害。

h.绿色环保：无毒性、无腐蚀性，不含甲醛及其他有害成分。

聚羧酸系高性能减水剂的构性关系研究_马保国

图４磺酸基用量对水泥净桨流动度的影响
２．４减水剂结构表征利用傅立叶红外光谱技术，对聚合物的合成与
意大利Ｘ４０４的红外光谱图进行比较，见图５。
图５Ｘ４０４，ＰＣ的红外光谱
在红外图谱中可以明显地发现聚氧烷基（２５００ｃｍ－１￣３３００ｃｍ－１）、磺酸基团（１０３９ｃｍ－１、６１９ｃｍ－１）、羧基（１５７７ｃｍ－１、１２４８ｃｍ－１）、羟基（１０９９ｃｍ－１）等官能团的特征振动，合成得到聚合物结构与分子设计预期的结果相符。由图５分析可以看出（其结果见表１），二者官能团的特征峰相近，表明合成减水剂分子结构与Ｘ４０４相似。
样品以丙酮与异丙醇沉淀聚合物，过滤干燥后用ＫＢＲ晶片涂膜制样，采用ＰＥ５８０Ｂ型红外光谱仪测定。２结果与讨论２．１丙烯酸与聚乙二醇酯化合成聚乙二醇单丙烯酸酯２．１．１酯化温度对酯化率的影响
温度是影响有机合成反应重要因素，温度过低或过高均不利于酯化反应。温度过低，酯化反应速率缓慢，酯化率低；而温度过高，酯化率虽高，但丙烯酸活性大，丙烯酸单体的不饱和双键及形成的酯化产物的不饱和双键有可能被氧化，难以接枝共聚。同时，丙烯酸的沸点为１４１℃，但酯化反应生成酯化水与甲苯形成恒沸物，其沸点为８５℃，当酯化温度超过１００℃，丙烯酸开始挥发。因此，最终酯化温度为８５￣９０℃，这样既利于酯化水的蒸发，加速酯化平衡反应向产物方向进行，也保证丙烯酸在反应物中的浓度。２．１．２反应时间对酯化率的影响
ＡＡ＋ＰＥＡ＋ＡＭＰＳ → ＰＣ共聚物１．２．４水泥净浆流动度及流动度损失
称取水泥３００ｇ，水８７ｇ，采用截锥圆模（φ上＝３６ｍｍ，φ下＝６４ｍｍ，ｈ＝６０ｍｍ）测定掺减水剂的净浆流动度及３０ｍｉｎ、６０ｍｉｎ的净浆流动度损失。减水剂的掺入量均以固含量计算。１．２．５红外光谱分析

聚羧酸系高性能减水剂

3.2、钙离子的影响
1 g / L Ca2 + PC溶液在pH值为12.6，结果本实验测定的阴离子电荷密度显着减少（图4）。这种混凝土类型的PC中因其优异的坍落度保持性能。由于羧酸基团之间的强相互作用的效果钙离子。
3.3、水泥孔隙的影响
在水泥孔隙中PC的阴离子的电荷密度甚至是更多的减少。再次，PC影响最高侧链密度。显然，这影响钙络合和离子缩合。反离子凝结在聚电解质是众所周知的具有高离子强度的液体发挥了重大作用，如水泥孔隙溶液。这种方式，反离子可以减少并解决了PC和粘合剂表面之间的静电引力，因此其吸附的影响行为。聚乙烯氧化物通过醚氧自由电子与Ca2 +在羧酸基团的缺失。因此，阴离子电荷的聚羧酸系可以进一步降低
本研究中使用的方法是用滴定实验测定聚合物电解质高效减水剂阴离子的电荷密度。这方法是基于流动电流的测量通过吸附在聚合物表面分子产生的移动电荷。第一、通过加入一个带相反电荷的聚电解质。第二、聚电解质复合物中和形成的电荷。
3、实验测定聚羧酸PC样品特定的阴离子的电荷密度各种条件影响
3.1、pH值对PC的阴离子的影响
实验研究聚羧酸系高性能减水剂的阴离子电荷密度在水泥孔隙里的影响
目录
摘要
1. 引言 2、材料与方法 3、实验测定聚羧酸PC样品特定的阴离子
的电荷密度各种条件
4、结论
摘要
聚羧酸系减水剂具体的阴离子电荷密度可以与一个阳离子的聚电解质通过滴定法实验确定在这项研究中，测量多数聚羧酸盐阴离子的电荷密度以甲基丙烯酸甲酯化学成分为依据，在水溶液里pH分别为7和12.6。而阴离子电荷减少的变化，取决于的聚羧酸盐结构。聚合物分子链之间产生物理的空间阻碍作用，防止水泥颗粒的凝聚。

聚羧酸减水剂的合成及性能研究

·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。

聚羧酸减水剂分子结构

聚羧酸减水剂分子结构
聚羧酸减水剂是一种在混凝土和水泥制品中常用的化学添加剂，用于控制水泥浆体的流动性和减少混凝土的水分含量。

它是由一种或多种聚羧酸分子组成的聚合物。

聚羧酸减水剂的分子结构通常具有以下特点：
主链：聚羧酸减水剂的主链通常是由碳和氧原子组成的聚合物链，其中含有大量的羧酸官能团（-COOH）。

側鏈：在主链上会有一些侧链分支，通常是由碳、氧和氢原子组成，也可能包含其他官能团。

这些侧链可以调节分子的极性、亲水性和溶解性，从而影响减水剂的性能。

功能基团：聚羧酸减水剂的分子中通常含有羧酸官能团（-COOH）、羧酸酯官能团（-COOR）和羧酸酰胺官能团（-CONR2），它们与水泥颗粒表面发生化学反应，改变水泥浆体的流动性和黏度。

需要注意的是，由于聚羧酸减水剂的种类繁多，不同的产品可能具有不同的分子结构。

上述描述是一般情况下聚羧酸减水剂的分子结构特点，具体产品的结构可以根据不同的化学配方和制造工艺而有所差异。

聚羧酸减水剂、调粘剂和成核早强剂的结构与性能研究

聚羧酸减水剂、调粘剂和成核早强剂的结构与性能研究新拌混凝土工作性的好坏决定了混凝土能否顺利施工且对后期性能也至关重要。

目前混凝土的种类及施工方法有泵送、现浇、自密实、水下、喷射以及碾压等,其对流变要求各不相同。

新拌混凝土被认为是宾汉姆流体,最重要的两个参数是屈服应力和粘度。

通过水灰比来调整混凝土的流变性受制于强度以及成本的要求,范围有限。

随着外加剂技术的发展,减水剂和粘度调节剂（VMA）的组合,在理论上可以设计满足各种流变要求的混凝土。

但前提是对减水剂特别是聚羧酸减水剂（PCE）（其为目前工程中最常用的类型）以及VMA的结构与性能已经明晰。

从已有文献来看,PCE、VMA等结构性能关系的结论仍未明确。

另外关于高温下使用（如固井工程）的PCE的研究也非常缺乏。

在混凝土中引入PCE或VMA后,二者均会明显抑制水泥水化产物的成核过程因而有缓凝作用。

因此在解决工作性的前提下,能够促进水泥早期水化的外加剂,成为迫切需要解决的问题（如预制构件）。

最近出现了把C-S-H成核剂外加到水泥浆里来促进水泥水化的方法,其早强效果显著且对后期强度无不利影响,从机理上适合解决PCE和VMA带来的缓凝作用。

但从已有文献来看,成核剂的制备方法及其作用机制还不很清楚。

合成一系列结构不同的PCE,通过显微镜观察在高水灰比的水泥浆体中颗粒的分散形态来揭示PCE结构与性能的关系。

用动态激光散射（DLS）测试溶液中Ca<sup>2+</sup>对PCE流体力学半径的影响。

二价阳离子和非吸附聚合物（NAP）对PCE减水性能的影响。

结果表明PCE 结构中的侧链不仅是为了增加空间位阻,更是有效地抑制了Ca<sup>2+</sup>桥接用而导致的水泥颗粒团聚絮凝,侧链越长、侧链密度越大,效果越强。

二价阳离子会降低PCE的分散性能,而NAP则能增加PCE的减水性能。

合成了一系列结构的VMA或FLA（降失水剂,用于降低水泥浆失水）。

聚羧酸系高性能减水剂的研究现状及发展趋势

参考内容
引言
引言
聚羧酸系减水剂是一种高性能外加剂，在混凝土制备过程中发挥着重要的作用。其具有高减水率、高保坍性、高强度增长等特点，被广泛应用于各种建筑工程中。然而，聚羧酸系减水剂对水泥分散性及水化过程的影响仍需进一步探讨。本次演示将通过实验研究聚羧酸系减水剂对水泥分散性及水化过程的影响，以期为混凝土制备提供理论指导。
3.应用范围
3.应用范围
聚羧酸系高性能减水剂广泛应用于各种混凝土工程中，如高速公路、桥梁、隧道、地铁等。在制备高强度、高流动性混凝土时，聚羧酸系高性能减水剂能够显著提高混凝土的工作性能和耐久性。此外，聚羧酸系高性能减水剂还应用于石膏制品、陶瓷制品、耐火材料等领域。
未来发展趋势
未来发展趋势
功能可控型聚羧酸减水剂的研究
1、聚羧酸减水剂的概述和特点
1、聚羧酸减水剂的概述和特点
聚羧酸减水剂是一种高效、环保的混凝土添加剂，主要用于改善混凝土的性能。与传统的减水剂相比，聚羧酸减水剂具有更高的减水率、更好的分散性和更强的适应性，能够显著提高混凝土的强度、耐久性和流动性。此外，聚羧酸减水剂还具有生产效率高、环保性能好等特点，具有很大的发展潜力。
结论
结论
本次演示对功能可控型聚羧酸减水剂的研究与应用进行了详细的阐述。通过对其制备方法、性质及其应用领域的介绍，分析了其优势和不足。并结合实际案例说明了其在建筑、化学、石油等领域的应用前景。总之，功能可控型聚羧酸减水剂作为一种高性能、环保型的混凝土添加剂，具有广泛的应用前景。相信在未来的发展中，其必将在各个领域发挥越来越重要的作用。
实验结果与分析
此外，我们还发现聚羧酸系减水剂的掺量对混凝土的性能有很大影响。当掺量较低时，减水剂的作用效果不明显，而当掺量较高时，混凝土的强度和耐久性有所降低。因此，选择合适的掺量对于制备高性能混凝土至关重要。

聚羧酸系高性能减水剂的研究现状与展望

ｄｖｌｐｅｔｉｔｒ．ｎｔｉｐｐｒｒｓａｃｔｔｓｏｅｐｌｃｒｏｙａｅｔｐｉｈｐｒｏｍａｃｔｒｒｄｃｎｇｎｅｅｏｍｎｓｏｙＩｓａｅ，ｅｅｒｈｓａｕｆｔｏｙａｂｘｌｔ— ｅｈｇｅｆｒｎｅｗａｅ－ｕｉｇａｅｔｈｈｈｙｅ
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ＡｂｔａｔＴｅｐｌｃｒｏｙａｅｔｅｈｇｅｆｒｎｅｗｔ－ｄｃｎｇｎｓｔｅｔｉｊｒｂｅｋｈｏｇｓｓｃ：ｈｏｙａｂｘｌ — ｐｉｈｐｒｍａｃａｅｒｕｉｇａｅｔｉｈｈｒｍａｏｒａｔｒｕｈｉｉｒｔｙｏｒｅｄｎｔ
ｗａｅ－ｅｕｉｇａｅｔｓｐｔｏｗａｄｔｒｒｄｃｎｇｎｕｒｒ．ｗａｆ
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聚羧酸系高性能减水剂的作用机理及分子结构

混凝土减水剂的减水机理是个颇为复杂的问题。

关于高性能减水剂的作用机理,已有很多学者研究,但作为指导生产和实践的有关理论,仍然存在着不同的解释,自然不利于减水剂的实践和开发工作,因此,客观地需要一套系统的科学理论,对减水剂减水机理进行理性的解释,这些理论无疑会涉及到官能团、结构、表面物理化学性质等方面的知识。

笔者根据自己在混凝土减水剂的应用及其相关理论的研究和认识,进行了初步的归纳整理,将表面化学和混凝土减水剂的作用有机地联系起来，希望对读者有所帮助。

减水剂的减水机理主要可归纳为在固—液界面上的吸附—分散作用和润湿、润滑作用。

2.1吸附—分散作用水泥浆体体系的不稳定性在于它们有大的相界面和界面能，因而有自动减小界面、粒子相互聚结的趋势；另一方面，因分散相的粒子小，布朗运动虽然可以使粒子难以下沉，但一旦碰撞将使它们加速聚集。

作为亲液型粒子的水泥粒子表面覆盖有溶剂化层，可以有效防止粒子的聚集，同时大部分粒子表面也带有电荷，粒子之间也存在着电性斥力，从而使得粒子难以聚集。

当部分粒子表面的溶剂化层消失后，由于颗粒之间分子引力的作用就会形成聚羧酸系高性能减水剂的作用机理及分子结构The mechanism and molecular structure of PCA water-reducing agent马振珠岳汉威（中国建筑材料检验认证中心,北京100024）摘要：介绍了聚羧酸系高性能减水剂在水泥颗粒表面的吸附—分散作用和润湿、润滑等特性，从而进一步研究了这些性质与其减水性能之间的关系。

从分子构型及表面化学的角度对其减水性能进行了物理和化学方面的分析。

对其分子结构做了初步的探讨，旨在进一步理解它的作用机理。

关键词：聚羧酸高性能减水剂；分子构型；表面化学Abstract:Introduced the characteristics,which belonged to PCA,of adsorption-dispersion and wetting-lubricationin the cement surface in order to go on researching the relationship between it’s nature and performance.Analysed thePerformance of reducing-water by molecular structure and surface chemistry with physics and chemistry.Explored themolecular structure preliminary aimed to understand its mechanism.Key words:PCA;molecular structure;surface chemistry中图分类号：TU528.042.2文献标识码：B文章编号：1003-8965（2009）02-0017-03水泥与混凝土17絮凝状结构，使得不少拌合水被包裹在其中。

SN-JG聚羧酸高性能减水剂的主要性能及与其他类别减水剂的对比试验研究

Ｕ刖吾
含量均较低，甲醛含量。无
聚羧酸高性能减水剂是由含有羧基能减水剂与其他Ｎ— Ｇ减水剂对水泥的适应性试验
２１掺量与净浆流动度的关系．
单体和其他单体共聚而成，混凝土在减水、坍、使保
聚羧酸高性能减水剂的主要性能及与其他类别减水剂的对比试验研究
吕昌裕张广芝王光敏郇德刚戚帅
中国水电十一局有限公司混凝土外加剂厂（７００４２０）
摘要：主要介绍ＳＪ聚羧酸高性能减水剂对多种水泥的适应性及掺入Ｓｊ减水剂混凝土的主要性Ｎ－ＧＮ－Ｇ
合站。
外加剂掺量为折固掺量。自产外加剂采用同含量为４％的Ｓ — Ｇ聚羧酸高性能减水剂．比外加剂选０ＮＪ对取国内某知名外加剂企业的聚羧酸减水剂以及传
统的氨基磺酸盐系高效减水剂和萘系高效减水剂。
从上列三个图表可以看出，基磺酸盐系减水氨剂一般在０２％．％的折固掺量下才表现出较．５０３０高的水泥净浆流动度，系要在０８萘．％以上，比聚对羧酸减水剂和ＳＪ聚羧酸高性能减水剂均在Ｎ— Ｇ０１％～．％的折固掺量下试验水泥的净浆流动度．６Ｏ１８就基本超过２０ｍｍ，试验数据表明聚羧酸减水剂０

聚羧酸系高效减水剂

合成工艺优化
改进合成工艺，降低生产成本，提高生产效率，实现大规模生产。
作用机理研究
深入研究聚羧酸系高效减水剂的作用机理，为新产品研发提供理论支持。
市场前景与竞争格局
市场需求持续增长
随着基础设施建设的不断推进，聚羧酸系高效减水剂的市场需求将持续增长。
产品质ห้องสมุดไป่ตู้竞争
各厂家在产品质量上展开竞争，通过提高产品质量和性能来获取更大的市场份额。
合成工艺流程
2. 将混合液加热至一定温度，加入链转移剂；
4. 反应结束后，将产物冷却至室温，调节pH值至中性；
1. 将单体、催化剂、引发剂等原料混合均匀；
3. 继续加热并保持一定时间，使聚合反应进行；
5. 经过滤、干燥等步骤，得到聚羧酸系高效减水剂成品。
合成影响因素与控制方法
聚羧酸系高效减水剂
汇报人： 2023-11-17
目录
• 聚羧酸系高效减水剂概述 • 聚羧酸系高效减水剂的合成与制备 • 聚羧酸系高效减水剂的性能与测试方法 • 聚羧酸系高效减水剂的应用领域与效果 • 聚羧酸系高效减水剂的发展趋势与挑战 • 聚羧酸系高效减水剂的案例分析与应用实
践
01
聚羧酸系高效减水剂概述
催化剂和引发剂用量
催化剂和引发剂用量不当可能导致聚合反应进行不均匀，影响产物质量。控制方法为选择合适的催化剂和引发剂用量。
03
聚羧酸系高效减水剂的性能与测试方法
物理性能测试
颗粒度
聚羧酸系高效减水剂的颗粒度应符合规范要求，以确保其在使用过程中具有良好的分散性和流动
性。
密度
聚羧酸系高效减水剂的密度应稳定，且与混凝土的配合比设计相匹配，以确保混凝土的抗压强度

国内聚羧酸系高效减水剂的研究进展

ｏ过自制单体丙烯酸聚乙二醇单酯、Ｊ通丙烯基
３聚羧酸系高效减水剂的合成方法
聚羧酸系减水剂是在引发剂作用下，通过不
饱和单体接枝共聚而成。所用的不饱和单体主要
有：不饱和酸及其酸酐；聚烯烃及其衍生物（、醚醇、磺酸盐等）聚苯乙烯磺酸盐和（；甲基）丙烯酸据聚合物分子设计原理，大分子长链上引入含在盐、酯等。聚羧酸系减水剂的分子结构设计是在有能对水泥颗粒提供分散和流动的基团，研究了分子的主链或侧链上引入活性基团（磺酸基、羧
减水剂的研究进展。
关键词：聚羧酸系减水剂；高效减水剂；研究进展中图分类号：Ｕ５８０２Ｔ２．．４２文献标志码：Ａ文章编号：０９１１（０００ —０７０１０－８５２１）１３ —３０
目前，混凝土仍然是主要建筑材料，传统的混凝土将被高性能混凝土、绿色混凝土所替代。在
铵离有机系甲醛缩合物、氨基磺酸系高效减水剂、聚羧酸离子、子、胺。
ห้องสมุดไป่ตู้
系高效减水剂。近年来，在很多现代化混凝土工
程中，萘系等传统高效混凝土由于技术性能的局限性，已不能很好的满足工程需要。在国内外备受关注的新一代减水剂—— 聚羧酸系高性能减水剂，由于真正做到了依据分散水泥作用机理设
混凝土工程的需要。因此，聚羧酸系高性能减水剂正逐渐成为配制高性能混凝土的首选外加剂。
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，在水
收稿日期：０９１．９２０．２１