聚羧酸系减水剂的合成原理与复配技术11
浅谈聚羧酸系高效减水剂的作用机理及合成工艺
浅谈聚羧酸系高效减水剂的作用机理及合成工艺近几十年来，我国的混凝土工程技术取得了很大进步，高性能混凝土、自密实混凝土的应用越来越广泛，因此，对高效减水剂的要求也越来越高。
聚羧酸系高效减水剂是近几年发展的新型高效减水剂，其主要成分为聚羧酸盐或脂的聚合物，其分散能力强，减水率高，对水泥的适应性好，将是今后高效减水剂研究和发展的重点。
研究开发新型的聚羧酸系减水剂受到国内外广泛关注，代表了高效减水剂的主要发展方向。
1、聚羧酸系高效减水剂的作用机理聚羧酸系减水剂由于其优异性能而引起业内广泛的关注。
为了有效开发这一类型的减水剂，对其减水机理的研究非常重要。
减水剂分散减水机理主要包括以下几个方面。
1.1水化膜润滑作用。
聚羧酸减水剂由于分子结构中存在具有亲水性的极性基，可使水泥颗粒表面形成一层具有一定机械强度的溶剂化水膜。
水化膜的形成可破坏水泥颗粒的絮凝结构，释放包裹于其中的拌合水，使水泥颗粒充分分散，并提高了水泥颗粒表面的润湿性，同时对水泥颗粒及骨料颗粒的相对运动具有润滑作用，所以在宏观上表现为新拌混凝土流动性增大，和易性好。
1.2静电斥力作用。
水泥颗粒的稳定性主要由静电斥力和范德华引力的平衡来决定。
减水剂加入到新拌混凝土中，其中的负离子就会在水泥粒子的正电荷的作用下定向吸附在水泥颗粒表面，形成扩散双电层的离子分布，使得水泥颗粒表面带上电性相同的电荷，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。
1.3空间位阻作用。
一般认为所有的离子聚合物都会引起静电斥力和空间位阻斥力两种作用力，聚羧酸类减水剂吸附在水泥颗粒表面，虽然使水泥颗粒的负电位降低较小，静电斥力较小，但是由于其主链与水泥颗粒表面相连，支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位阻斥力，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。
1.4引气隔离“滚珠”作用。
聚羧酸系减水剂的聚合反应工艺及动力学
聚羧酸系减水剂的聚合反应工艺及动力学摘要：提供了用水溶液聚合法制备羧酸系高效减水剂的方法，以马来酸酐与聚乙二醇酯化生成聚乙二醇羧酸酯大分子单体，然后加入2 - 丙烯酰胺- 2 - 甲基丙烯磺酸钠和甲基丙烯酸，在过硫酸盐的引发下共聚得到聚羧酸系减水剂。
研究了共聚单体的配比，测定了反应温度、时间对反应的关系，确定了反应速度常数，得到了聚合过程的动力学方程。
聚羧酸盐混凝土减水剂是一种新型的化学高效减水剂，与传统的萘系减水剂相比，它具有低掺量、高减水、高保塌、高增强、与水泥适应性强、生产和使用无污染等优点，在日本等发达国家已得到广泛应用[ 1 ]。
在我国还只有少数厂家生产聚羧酸盐混凝土减水剂，因而目前在混凝土工程上大量使用的还是萘系减水剂[ 2 ]。
本研究以高分子材料分子设计原理为指导，以绿色化学为基础，综合利用DLVO电荷排斥效应、Mackor空间位阻效应以及浸透润湿作用在梳型聚合物主链上引入一定比例的官能团如羧基（—COOH）、磺酸基（—SO3H）等来提供电荷斥力，同时在支链上引入多个聚氧烷基烯类基团[ —（CH2 CH2O）m —R ] ，其醚键的氧与水分子形成强力的氢键，并形成亲水性立体保护膜，该保护膜既具有分散性，又具有分散保持性[ 3 ]。
通过调整聚合物主链上各官能团的相对比例、聚合物主链和接枝侧链长度以及接枝数量的多少，达到结构平衡的目的[ 4 ]。
在进行聚羧酸系减水剂的合成试验中，探讨出最佳工艺条件，得到了聚合阶段的反应动力学方程。
1 实验部分1.1 工艺流程聚羧酸系减水剂合成工艺流程如图1所示1.2 反应方程式第一步，马来酸酐（MA）与聚乙二醇（ PEG）酯化。
第二步，马来酸聚乙二醇酯大分子单体与甲基丙烯酸（MAA）、2 - 丙烯酰胺基- 2 -甲基丙烯磺酸钠（AMPS）共聚。
1.3 合成方法先以一定侧链长度的聚乙二醇跟过量的马来酸酐在通氮条件下反应生成混合单体（ P A）n，如用分子量为400， 1 000，2 000，6 000的聚乙二醇时，其聚合度（通常称为链长n）分别为9、23、45、136，生成的混合单体分别记为PA9， PA23， PA45， PA136。
浅谈聚羧酸高性能减水剂的合成及复配技术综述
浅谈聚羧酸高性能减水剂的合成及复配技术综述本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！0 前言聚羧酸高性能减水剂是应用于水泥混凝土中的一种水泥分散剂，早期开发的产品是以主链为甲基丙烯酸，侧链为羧酸基团和MPEG(Methoxy polyethylene glycol)的聚酯型结构，目前多为主链为聚合丙烯酸和侧链为聚醚Allyl alcoholpolyethylene glycol 的聚醚型结构，聚羧酸减水剂是具有一定长度和数量的亲水性长侧链及带有多样性强极性活性基团主链组成的特殊分子结构表面活性剂。
聚羧酸减水剂产品在润湿环境下，其多个侧链支撑的向外伸展的梳齿结构为水泥粒子的进一步分散提供了充分的空间排列效应，能使水泥分散能力和保持的时间区别于其他类型的减水剂，从而满足混凝土施工流动性及其保持时间。
聚羧酸减水剂的结构多样化使得此类产品的开发和发展更具有意义，工程师可以通过合成技术的“分子设计”方法，改变聚羧酸高效减水剂的梳形结构、主链组成，适当变化侧链的密度与长度，在主链上引入改性基团调整或改变分子结构，而获得适用于不同需求的聚羧酸产品，实现产品的功能化和更佳的适应性。
聚羧酸减水剂产品除了母液合成技术中“分子设计”方法外，也通过添加缓凝剂、引气剂、消泡剂、增稠剂、抗泥剂等小料的方法，使其适应不同季节、不同材料和配合比的混凝土施工需要，最终获得性能优异的复合型高效减水剂。
对于大中型的聚羧酸厂家，从聚羧酸合成技术入手研制混凝土所需要的优质聚羧酸减水剂、获得不同类型的功能型母液是必须的选择，对于复配为主的聚羧酸减水剂应用型小厂，应该能够掌握母液间的复配及辅助小料的物理性复配，由母液特点和小料的物理性复配来解决技术问题。
1 聚羧酸高性能减水剂的合成聚羧酸减水剂产品于2005 年前后陆续投放市场之后，经历了早期的APEG 聚醚类、酯类产品到甲基烯基聚醚的更新，目前，APEG 聚醚类、酯类产品几乎已退出了市场。
聚羧酸减水剂母液配方
聚羧酸减水剂母液配方聚羧酸减水剂是一种常用的混凝土添加剂，可以显著降低混凝土的水泥用量，改善混凝土的工作性能和耐久性。
聚羧酸减水剂母液是聚羧酸减水剂的一种浓缩形式，通过稀释后添加到混凝土中起到减水增稠的作用。
本文将从配方的角度介绍聚羧酸减水剂母液的制备方法及其配方的调整。
一、聚羧酸减水剂母液的制备方法聚羧酸减水剂母液的制备方法主要包括以下几个步骤：首先，选择合适的聚羧酸减水剂，通常根据混凝土的性能要求和施工条件来选择适当的减水剂。
其次，将聚羧酸减水剂加入到水中，并通过搅拌使其充分溶解。
最后，经过过滤和调整pH值等工艺步骤，得到聚羧酸减水剂母液。
二、聚羧酸减水剂母液的配方调整聚羧酸减水剂母液的配方调整是为了满足不同混凝土的使用要求。
在进行配方调整时，需要考虑以下几个因素：1. 减水剂用量：根据混凝土的强度要求和施工工艺，合理确定减水剂的用量。
减水剂的用量过多会导致混凝土流动性差，用量过少则无法达到减水的效果。
2. 凝胶时间：凝胶时间是指混凝土从开始搅拌到开始凝胶的时间。
根据混凝土的施工要求，可以适当调整凝胶时间，延长或缩短凝胶3. 增稠效果：聚羧酸减水剂母液可以增加混凝土的黏稠性和塑性，提高抗渗性能。
在配方调整时，可以根据混凝土的用途和要求，调整增稠效果。
4. 其他性能调整：聚羧酸减水剂母液还可以通过添加其他助剂来调整混凝土的性能，如增加抗裂性能、改善耐久性等。
聚羧酸减水剂母液的配方优化是为了提高混凝土的性能和施工效果。
在配方优化中，需要考虑以下几个方面：1. 减水效果与黏稠性之间的平衡：减水剂的添加可以降低混凝土的水胶比，提高混凝土的强度和耐久性。
但是减水剂的添加也会使混凝土的流动性增加，降低混凝土的黏稠性。
因此，在配方优化时，需要平衡减水效果和黏稠性，以达到最佳的施工效果。
2. 凝结时间的控制：凝结时间的控制是为了满足不同施工工艺和混凝土的要求。
在配方优化时，可以通过调整凝结时间来适应不同的施工条件。
专家解析聚羧酸系减水剂作用机理及制备原理
专家解析聚羧酸系减水剂作用机理及制备原理我们知道，目前聚羧酸减水剂在混凝土工程中的应用越来越广泛。
聚羧酸减水剂与传统的减水剂萘磺酸和磺化三聚氰胺缩合物相比，他们能在低掺量下赋予混凝土高分散性、流动性及高分散体系稳定性防止坍落度损失。
同时，工业萘价格上涨、萘系减水剂生产周期长、环境污染严重等问题日益突出也使聚羧酸系减水剂的应用势在必行。
不过你知道聚羧酸系减水剂作用机理及制备原理有关聚羧酸减水剂研究进展特别是对该类减水剂制备原理、作用机理、等方面综述报道较少。
青岛鼎昌小编现在邀请专家对聚羧酸系减水剂的制备原理、作用机理、发展前景等方面研究进展做一综述。
1、聚羧酸系减水剂制备原理聚羧酸盐高性能减水剂是由带有磺酸基、羧基、氨基以及含有聚氧乙烯侧链等的大分子化合物，在水溶液中，通过自由基共聚原理合成的具有梳型结构的高分子表面活性剂。
主要原料：甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸甲酯、甲氧基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯、乙氧基聚乙二醇丙烯酸酯、烯丙基醚等，在聚合过程中可采用的引发剂为：过硫酸盐水性引发剂、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁氰;链转移剂有：3-巯基丙酸、巯基乙酸以及异丙醇等。
合成方法：在配有电动搅拌器、温度计、滴液装置的反应容器中，通过缓慢滴加聚合单体溶液、引发剂溶液和链转移剂溶液。
在选用聚合单体时，应充分考虑其竞聚率。
反应温度可根据具体的反应单体类型来决定，一般可以选择0-60℃这一温度区间内的温度作为反应温度。
在1-2小时内滴加完单体溶液，继续保温反应1h，补水(中和)后出料。
2、聚羧酸系减水剂作用机理聚羧酸盐高性能减水剂是一种新型减水剂，具有许多突出的优点，但其作用机理目前尚未完全清楚，以下是其中的一些观点：(1)缓凝作用，主要由于羧基充当了缓凝成分，R-COO～与Ca2 离子作用形成络合物，降低溶液中的Ca2 离子浓度，延缓Ca(OH)2形成结晶，减少C-H-S凝胶的形成，延缓了水泥水化。
聚羧酸减水剂的复配
聚羧酸减水剂的复配
聚羧酸减水剂是一种常用的混凝土添加剂，它能够显著降低混凝土的用水量，提高混凝土的流动性和可泵性，同时还能够改善混凝土的力学性能。
在混凝土施工过程中，聚羧酸减水剂的复配是非常重要的环节，它直接影响着混凝土的质量和性能。
聚羧酸减水剂的复配是指将聚羧酸减水剂与其他混凝土添加剂进行配比和混合的过程。
在复配过程中，需要考虑到混凝土的用水量、初凝时间、凝结时间、强度发展等因素，以及聚羧酸减水剂与其他添加剂之间的相容性。
复配过程中需要注意的一点是避免使用不同品牌或型号的聚羧酸减水剂进行混合，因为不同品牌或型号的聚羧酸减水剂可能具有不同的性能和配比要求，混合使用可能会导致混凝土性能的不稳定。
在复配过程中还需要注意聚羧酸减水剂的用量控制。
使用过多的聚羧酸减水剂可能会导致混凝土的流动性过大，影响混凝土的抗渗性和抗冻性；使用过少的聚羧酸减水剂则可能无法达到预期的减水效果，影响混凝土的强度和耐久性。
因此，在复配过程中需要根据具体的施工要求和混凝土性能要求，合理控制聚羧酸减水剂的用量。
复配过程中还可以考虑添加其他的混凝土添加剂，如缓凝剂、早强剂、粉煤灰等，以进一步改善混凝土的性能。
但是，在使用其他添加剂时也需要注意相容性和配比要求，避免出现不良的化学反应或
影响混凝土的性能。
聚羧酸减水剂的复配是混凝土施工过程中非常重要的一环。
合理的复配可以提高混凝土的性能，保证工程质量。
因此，在进行聚羧酸减水剂的复配时，需要考虑混凝土的要求，合理控制用量，并注意与其他添加剂的相容性，以获得最佳的施工效果。
聚羧酸减水剂复配计算方法
减水剂复配方法:
1、母液固含40%,则固含为6%的减水剂1吨里复配母液需=(1000/40)*6=150kg.
简单记忆25kg母液为1个固含.也就是配7个固含直接算25*7=175的母液即可.
至于其他小料，如夏天每吨减水剂复配葡钠20‰，即每吨加葡钠20kg 即可。
2、在搅拌站试配时复配少量的外加剂算法为：复配固含为6%的减水剂400g，母液需=（6%/40%）*400=60g。
简单记忆，每配400g多少固含的外加剂，即加母液固含*10即可。
例配400g固含为8的外加剂加母液80g。
如果配500g固含为8的外加剂加母液=（80/400）*500=100.
同理可复配其他重量外加剂
至于小料：如夏天每吨减水剂复配葡钠20‰，则复配400g减水剂时加葡钠=400*20‰=8g。
同理，复配800g减水剂，纤维素掺量为1.5‰，则加纤维素=800*1.5‰=1.2g。
聚羧酸高性能减水剂的复配和应用通用课件
高性能混凝土
高性能混凝土是一种新型的建筑材料，具有高强度、高耐 久性和高工作性能等特点，广泛应用于高层建筑、大跨度 桥梁、海洋工程等领域。
随着基础设施建设和房地产市场的不 断发展，对聚羧酸高性能减水剂的需 求将继续增长，市场前景广阔。
竞争格局的挑战
随着技术的不断进步和市场的日益竞 争，聚羧酸高性能减水剂企业将面临 来自国内外同行的竞争压力，需要不 断提升自身实力和创新能力。
THANKS
2
聚羧酸高性能减水剂的应用能够减少资源消耗和 环境负荷，符合可持续发展的要求。
3
聚羧酸高性能减水剂的发展和应用对于推动混凝 土技术的进步和革新具有重要意义。
聚羧酸高性能减水剂的发展历程
01
聚羧酸高性能减水剂的研究始于20世纪80年代，经过几十年的 发展，已经成为一种成熟的混凝土外加剂。
02
随着环保意识的提高和技术的不断进步，聚羧酸高性能减水剂
复配过程中的注意事项
01
在复配过程中，应注意各组分的相容性和稳定性， 避免出现沉淀或分层现象。
02
应根据工程需求和实际情况选择合适的配方和原料 ，以确保混凝土的性能和质量。
03
在复配过程中，应注意安全，避免吸入有毒气体或 接触刺激性物质。
03
聚羧酸高性能减水剂的应用领 域
混凝土预制构件
预制构件是建筑行业中的重要组成部分，聚羧酸高性能减水 剂在混凝土预制构件中的应用可以提高混凝土的流动性、硬 化速度和抗压强度，从而提高预制构件的质量和耐久性。
的合成工艺和性能得到了不断提高和完善。
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缓慢释放型聚羧酸系减水剂（SRPC）
R R R R
[ CH
2
C C
] [CH
O
C
] [CH
O C ONa
C
] [CH
O
C
]
C O
O C O
C H2 O
ONa
EO =CH2CH 2O R =H; CH3 m <= 25
n >=25
(EO)m
CH3
(EO)m
CH3
(EO)n
CH3
聚羧酸系高性能减水剂
减水剂的吸附分散
木钙 － － 萘系 － － 三聚氰胺
传统减水剂 系－ຫໍສະໝຸດ 氨 基磺酸系 （ 多支 链型）
新型减水剂
－ － － －
聚羧酸系 （ 梳形）
cement particle
+
slipping layer stern layer
solution
• 静 电 斥 力
+ + + + + + + +
cement particle adsorpting layer dispersing layer
混凝土外加剂科学技术
生产合成 与原理 外加剂 混凝土外加剂 组成材料 前沿技术
混凝土外加剂 应用技术
混凝土 应用环境 工程应用 与适应性
复配技术
报告内容1—聚羧酸减水剂合成原理
1.聚羧酸系减水剂的前景 2. 聚羧酸系减水剂的生产原材料 3.聚羧酸系减水剂的分子结构与合成原理 4.聚羧酸系减水剂的分散保持作用 5.聚羧酸系减水剂的性能设计
引发体系
引发剂： • 过硫酸盐； • 双氧水＋抗坏血酸或甲醛合次亚硫酸钠； • 偶氮AIBN
4.聚羧酸系减水剂的分散保持作用
本质问题：混凝土外加剂与细粉的适应性 吸附剂与吸附质之间的关系问题 • 吸附剂：水泥基矿物细粉 • 吸附质：混凝土外加剂 换言之，本质的两方面： 吸附剂吸附性强弱问题 吸附质被吸附难易程度问题
聚羧酸系减水剂与高性能混凝土不可分
• 聚羧酸系减水剂的应用已从过去的重大工 程重点部位到现在的一般重点工程、普通 工程重点部位 • 聚羧酸系减水剂取代传统萘系减水剂的趋 势越来越明显。
2. 聚羧酸系减水剂的生产原材料
• • • • 甲氧基聚乙二醇MPEG 烯丙基聚乙二醇 APEG 丁烯基聚乙二醇 BPEG 甲基丁烯基聚乙二醇 TPEG
+
缓释型聚羧酸系减水剂 挑战低碳混凝土技术
• 粉煤灰、矿渣也将是稀缺原料，传统的矿物掺 和料被流化床炉底灰、粘土类石粉、石灰石类 石粉所取代，矿物超细粉吸附性强；砂石原料 为机制砂石骨料或混合骨料，骨料中的含泥量、 石粉含量高。 • 缓释型聚羧酸系减水剂的分子结构中含有较少 的羧酸基、磺酸基，多数为非离子型的酯基， 具有较高的抗吸附能力，通过在混凝土碱性环 境中不断反应，缓慢释放更多具有减水效果的 减水组分，补充水泥浆体中减水剂的有效含量， 可以防止减水剂残余有效浓度下降过快。
1.聚羧酸系减水剂的发展前景
• 高性能的聚羧酸系减水剂普遍受欢迎 • 聚羧酸系减水剂与高性能混凝土不可分 • 聚羧酸系减水剂的分子结构与性能多变， 理论可行性 • 生产与应用绿色环保 • 实践与理论之间桥梁
聚羧酸减水剂优越性能
• • • • • • • • • • 高减水： 30%~40%，易实现C80、C100混凝土 高保塌：1~ 2h坍落度损失小 高耐久： 100年工程指定使用 高增强： 3d强度达30%，7d达到60% 低掺量： 10%=40%萘系减水剂 低含氯： 含氯率≤0.01% 低含碱： 含碱率≤0.1% 低收缩： 相对于萘系，收缩率低20% 适应C10～C100混凝土 无毒、无害、环保
聚羧酸系减水剂的合成原理 与复配技术
• 李崇智
• Tel:13311109726; 010－68322505(O) • lichongzhi@
• 北京建筑工程学院土木与交通学院
• School of Civil and Traffic Engineering • Beijing University of Civil Engineering and Architecture • 2010.10.16 北京
• 高效减水组分的分子结构中羧酸基、磺酸 基比例高，易于吸附，可以保证达到混凝 土初始工作性的基本用量，防止新拌混凝 土出现离析泌水问题 • 缓释组分的分子结构中含有较少的羧酸基、 磺酸基，多数为非极性的酯基，具有较高 的抗吸附能力，碱性环境下缓慢释放有减 水效果的组分补充减水剂含量，防止残余 浓度下降过快。
solution
吸附质被吸附难易程度问题
• 减水率一定，被吸附量与时间关系决定不 同性能减水剂适应性问题
水泥粒子
位阻 斥力
-+
- - -+
+
+ +
静电斥力
+
溶液
-
+
PEO侧链 滑移面
+
+
溶剂化 包 裹层
弱极性基 - - 阴离基团 - - 减水剂主 链 - + + + + +- 水泥粒子 表 面 水泥粒子 + 紧密层
小分子单体
• • • • • • • • • • 丙烯酸AA 甲基丙烯酸MAA 马来酸酐MAL 丙烯酰胺AM 甲基丙烯酸甲酯MMAA 丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯 醋酸乙烯酯 甲基丙烯磺酸钠MAS 丙烯磺酸钠SAS 2－丙烯酰胺－2甲基丙磺酸AMPS
3.聚羧酸系减水剂的分子结构 与合成原理
R R R R
[ CH
2
C C
] [CH
O
C
]
O
[CH
C ONa
C
]
O
[CH
C
]
C O
O C O
C H2 O
ONa
EO =CH 2CH 2O
3 R = H; CH m <= 25
(EO)m
CH 3
(EO)m
CH 3
(EO)n
CH 3
n
>=25
酯类聚羧酸（polycarboxylate,PC） 醚类聚羧酸（polyether,PE）
专业厂家：奥克、皇马、科隆、台界、佳化、 众鑫、东大、海安……
大单体
• 聚乙二醇 单（甲基）丙烯酸 酯 • 甲氧基聚乙二醇单（甲基）丙 烯酸酯 • 烯丙基聚乙二醇 APEG • 烯丙基聚乙二醇单甲醚 AMPEG • 甲基丁烯基聚乙二醇 TPEG • 甲基丙烯酰胺聚乙二醇 MAPEG • 甲基丙烯羟乙酯聚乙二醇 MAPEG
2
1
3
1,linear backbone 2,polar side chain
3,non-polar side chain
• 1，主链线性中心层 • 2，长侧链溶剂化扩散层 • 3，短侧链绒化紧密层
分子结构单元与吸附分散关系
• 主链：疏水性，长度增加，包裹紧密，防水渗 透，缓凝 • 短侧链：疏水性增加表面活性，HLB值，消泡作 用；非离子亲水性基团延缓吸附作用，通过羧 酸衍生物在水泥浆碱性环境中发生皂化反应， 重新释放羧酸基团，具有再吸附作用；阴离子 基团具有强吸附锚固作用 • 长侧链：为非离子型聚乙二醇长侧链，形成亲 水性外膜
5.聚羧酸系减水剂的性能设计
• 工艺选择 • 强缓凝型 • 高减水型 • 早强型 • 复配技术
聚羧酸系减水剂 高性能母料
交流问题
• 何谓聚羧酸系高性能减水剂？ • 聚羧酸系减水剂高性能母料有哪几种？ • 聚羧酸系减水剂的主要原材料有哪些，减水 剂有哪些品种？ • 合成原理和主要工艺参数有哪些？