HPWR聚羧酸系高性能减水剂的现状与发展方向探讨

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2024年聚羧酸系减水剂市场调研报告

2024年聚羧酸系减水剂市场调研报告

2024年聚羧酸系减水剂市场调研报告1. 研究背景在建筑工程中,减少水泥用量和提高混凝土性能是减少成本和提高工程质量的关键。

聚羧酸系减水剂作为一种可以控制混凝土流动性和提高强度的化学添加剂,近年来在建筑行业得到广泛应用。

2. 市场概况2.1 市场规模根据调研数据分析,聚羧酸系减水剂市场规模逐年增长。

2019年,全球聚羧酸系减水剂市场规模达到XX亿美元,并预计在2025年将增长至XX亿美元。

2.2 市场主要参与者聚羧酸系减水剂市场上存在着多家知名企业,包括公司A、公司B、公司C等。

这些企业在产品研发、生产和销售方面具有一定的竞争优势,并拥有广泛的市场份额。

3. 市场驱动因素3.1 建筑行业的发展随着城市化进程的加速和基础设施建设的推进,对建筑材料的需求不断增长。

作为一种优质的混凝土添加剂,聚羧酸系减水剂得到了广泛的应用。

3.2 环保要求的提高聚羧酸系减水剂具有低碳、低毒、低挥发性等优点,符合现代建筑对于环保要求的趋势。

这也促使市场对聚羧酸系减水剂需求的增加。

4. 市场挑战4.1 技术门槛较高聚羧酸系减水剂的生产和应用需要一定的技术支持,包括技术研发和市场应用。

对于一些中小型企业来说,面对技术门槛较高的市场,存在一定的挑战。

4.2 市场竞争激烈由于聚羧酸系减水剂市场份额较小,竞争激烈,企业需要在产品研发、质量控制和市场营销等方面不断创新,以保持竞争优势。

5. 市场前景5.1 市场需求增长随着建筑行业的发展和环保要求的提高,聚羧酸系减水剂市场需求将不断增长。

特别是在高速公路、桥梁和高层建筑等大型工程中的应用,将成为市场增长的主要驱动力。

5.2 技术创新与推广随着技术的不断发展和创新,聚羧酸系减水剂的性能将进一步提升,广泛应用于各种建筑工程中。

同时,企业需要加强市场推广,提高产品知名度和市场份额。

6. 研究方法本报告采用了市场调研、数据分析和专家访谈等方法,综合对聚羧酸系减水剂市场进行全面的研究和分析。

聚羧酸系高性能减水剂现状与技术问题

聚羧酸系高性能减水剂现状与技术问题

聚羧酸系高性能减水剂发展现状与技术难题从2000年左右起我国混凝土工程界逐渐认识聚羧酸系减水剂,到现在广大铁路系统混凝土工程和越来越多的海工工程、隧道重点工程以及市政重点工程的全面推荐应用,聚羧酸系减水剂的用量快速递增,如下图。

我国聚羧酸系减水剂年用量的统计(包括进口和国产产品,按20%浓度计算)与此同时,我国生产聚羧酸系减水剂的企业也在快速增加,比如上海市2002至2005年间只有1家企业能生产聚羧酸系减水剂,2006年也只有3家企业新建聚羧酸系减水剂生产线,而据称2007年上海拥有聚羧酸系减水剂生产线的外加剂企业已增加到18家。

仅2007年一年间,贵州、云南、广西等边远地区因大型铁路交通、隧道和水利工程的兴起,也先后建立起10余条聚羧酸系减水剂生产线。

所以,近二、三年来我国聚羧酸系减水剂在生产线的建设和产量方面取得可喜的成绩。

的确,聚羧酸系减水剂作为继萘系、密胺系、脂肪族系和氨基磺酸盐系减水剂之后研制生产成功的新型高效减水剂,以其在掺量较低时(固体掺量0.15%-0.25%)就能产生理想的减水和增强效果、对混凝土凝结时间影响较小、坍落度保持性较好、与水泥和掺合料适应性相对较好、对混凝土干缩性影响较小(指通常不过分增加干缩)、生产过程中不使用甲醛和不排出废液、SO42-和Cl-含量低等突出特点,从一开始就受到研究者和部分应用者的推崇。

目前,我国制定的《聚羧酸系高性能减水剂》JG/T 223-2007标准已于2007年12月1日起开始实施,而我国铁道部科学技术司早在2006年9月印发的《客运专线高性能混凝土用外加剂产品检验细则》,主要就是为强制使用聚羧酸系减水剂实施的一次重要举措。

已经修定完成的《混凝土外加剂》GB8076标准中,也对两种类型的聚羧酸系高性能减水剂的性能指标和试验方法做出了明确规定。

然而,我国聚羧酸系减水剂在实际工程应用中却也同时表现出越来越多、越来越复杂的技术问题,亟需通过大量的研究工作指导解决。

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

聚羧酸系减水剂的研究现状与发展趋势聚羧酸系减水剂是一种在建筑材料领域广泛应用的化学添加剂,可以显著降低混凝土和水泥浆体系的黏性,从而达到减少水灰比、提高混凝土强度和改善工作性能的效果。

随着我国建筑行业的快速发展,聚羧酸系减水剂的使用量也在不断增加,并且已成为混凝土搅拌站和混凝土制品生产企业的必备品。

本文将对聚羧酸系减水剂的研究现状和未来发展趋势进行全面分析,以期为相关行业的从业人员和研究工作者提供参考。

聚羧酸系减水剂是近年来被广泛应用的一类高性能减水剂,其主要特点是对混凝土具有显著的减水和增稠效果,可显著减少水灰比,改善混凝土的流动性和可泵性,提高混凝土的强度和耐久性,同时还能显著改善混凝土的工作性能和耐久性。

聚羧酸系减水剂主要应用于普通混凝土、高性能混凝土、自流平混凝土、高韧性混凝土、自密实混凝土等各种类型的混凝土材料中。

在我国,聚羧酸系减水剂已被广泛应用于桥梁、高层建筑、地铁、隧道等重大工程项目中,并且取得了显著的经济和社会效益。

目前,国内外对聚羧酸系减水剂的研究主要集中在以下几个方面:1. 减水剂的分子设计和合成技术:随着化学合成技术的不断进步,聚羧酸系减水剂的分子设计和合成技术也在不断完善。

近年来,国内外已有不少研究机构对聚羧酸系减水剂的分子结构和性能进行了深入研究,提出了一系列新的分子设计思路和合成方法,如基于乙烯基聚醚酮单体的合成方法、基于有机高分子合成的方法等,为聚羧酸系减水剂的研发和应用提供了新的思路和方法。

2. 减水剂的性能研究和应用技术:随着对混凝土性能要求的不断提高,对聚羧酸系减水剂的性能研究也日益深入。

目前,国内外已有许多研究机构对聚羧酸系减水剂的分散性、减水率、流动性、分散稳定性、复合性能等进行了系统研究,并取得了一系列重要研究成果。

针对不同类型和配合比的混凝土材料,研究人员还提出了一系列针对性的应用技术和施工工艺,为混凝土生产和施工提供了新的思路和方法。

在聚羧酸系减水剂的研究领域,我国的研究水平已经达到了国际先进水平,并且取得了不少重要研究成果。

聚羧酸系高效减水剂的研究进展及发展现状

聚羧酸系高效减水剂的研究进展及发展现状

聚羧酸系高效减水剂的研究进展及发展现状引言近年来,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聚羧酸系减水剂的研究进展日本于1981年开始研制聚羧酸系高效减水剂,并于1986年将产品打入市场。

目前,聚羧酸系高效减水剂的研究仍以日本发展较快,到2001年为止,聚羧酸系减水剂用量在AE减水剂中已超过了80%,主要生产厂商有日本的花王、竹本油脂、日本制纸、藤泽药品[3]等。

美国高效减水剂的发展比日本晚,目前美国正从萘系、蜜胺系减水剂向聚羧酸系高效减水剂发展[4],主要生产厂家有MASTE公司、GRACE公司等。

另外国外还有意大利的MADI公司、瑞士SIKA公司等。

国内对聚合物水泥减水剂的研究起步较晚,研发的产品大多处于试验室研制阶段,可供合成聚羧酸系减水剂选择的原材料也极为有限,转向实际生产还有一定的距离。

2聚羧酸系减水剂的合成方法聚羧酸系减水剂的主要原料有不饱和酸,如马来酸酐、马来酸和丙烯酸、甲基丙烯酸等可聚合的羧酸,聚链烯基烃、醚、醇等烯基物质,聚苯乙烯磺酸盐或酯和(甲基)丙烯酸盐、酯、苯二酚、丙烯酰胺等[5],合成方法大体上有可聚合单体直接共聚、聚合后功能化法和原位聚合与接枝等几种。

.2.1可聚合单体直接共聚这种合成方法一般是先制备具有聚合活性的侧链大单体(通常为甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯),然后将一定配合比的单体混合在一起直接采用溶液聚合而得成品。

这种合成工艺看起来很简单,但前提是要合成大单体,中间分离纯化过程比较繁琐,成本较高。

中国聚羧酸系减水剂行业市场环境分析

中国聚羧酸系减水剂行业市场环境分析

中国聚羧酸系减水剂行业市场环境分析聚羧酸系减水剂是一种常见的混凝土外加剂,具有优化混凝土性能、减少水泥用量和改善施工操作性的作用。

近年来,聚羧酸系减水剂市场发展迅速,但市场环境也面临一些挑战和机遇。

本文将对聚羧酸系减水剂市场环境进行分析。

1. 市场规模和增长趋势聚羧酸系减水剂市场呈现出快速增长的趋势。

随着建筑业的发展和对混凝土性能要求的提高,聚羧酸系减水剂的需求量不断增加。

据市场研究机构数据显示,聚羧酸系减水剂市场规模已经达到XX亿元,并且呈现出稳定增长的趋势。

2. 市场竞争格局目前,聚羧酸系减水剂市场存在较为激烈的竞争。

市场上主要存在着多家知名的聚羧酸系减水剂生产企业,它们通过不断研发创新、提高产品质量和推广营销活动来争夺市场份额。

此外,进入门槛相对较低,也促使市场上出现了一些小规模的生产企业,增加了市场竞争的激烈程度。

3. 技术创新与发展趋势在聚羧酸系减水剂市场中,技术创新是企业竞争的关键因素之一。

随着科技和工艺的不断进步,聚羧酸系减水剂的性能和效果得到了不断提升。

越来越多的企业开始关注绿色环保和节能减排的要求,研发出更加环保、高效的聚羧酸系减水剂产品,以满足市场需求。

4. 政策环境和市场机遇政策环境对于聚羧酸系减水剂市场的发展起到重要的影响。

随着国家对建筑业的支持力度不断加大,政策鼓励使用高性能减水剂,这为聚羧酸系减水剂市场提供了良好的机遇。

此外,新型城镇化建设的推进也促进了聚羧酸系减水剂市场的增长。

5. 市场挑战和发展前景尽管聚羧酸系减水剂市场发展迅猛,但仍然面临一些挑战。

一方面,市场竞争激烈,企业需要不断提升产品质量和技术水平,以在市场中保持竞争优势。

另一方面,聚羧酸系减水剂市场仍然存在价格竞争和低附加值产品的问题,企业需要加强品牌建设和市场细分,以获取更高的市场份额。

展望未来,聚羧酸系减水剂市场有着广阔的发展前景。

随着技术的不断进步、政府政策的支持以及市场需求的不断提升,聚羧酸系减水剂市场将迎来更大的发展机遇。

2024年聚羧酸减水剂市场发展现状

2024年聚羧酸减水剂市场发展现状

2024年聚羧酸减水剂市场发展现状引言近年来,随着建筑行业的迅猛发展,聚羧酸减水剂作为一种重要的建筑材料,得到了广泛的应用。

本文将对聚羧酸减水剂市场的发展现状进行分析和总结,以期为相关研究和实践提供参考。

聚羧酸减水剂的定义和分类聚羧酸减水剂是一种常用的混凝土外加剂,主要用于调节混凝土的流动性和延迟凝结时间。

根据其分子结构和性能,聚羧酸减水剂可分为常规型、超塑型、高性能型等多个类别。

聚羧酸减水剂市场规模近年来,聚羧酸减水剂市场规模逐年扩大。

根据行业数据统计,目前我国聚羧酸减水剂市场的年销售额已超过亿元人民币。

随着建筑行业的快速发展,预计聚羧酸减水剂市场规模还将进一步增长。

聚羧酸减水剂市场发展趋势1.技术创新:聚羧酸减水剂行业在技术创新方面取得了显著的进展,不断推出更加高效、环保的产品。

例如,聚羧酸减水剂的分散性能和抗渗性能得到了显著提升。

2.市场竞争:随着市场规模的扩大,聚羧酸减水剂市场的竞争也日益激烈。

企业需要加强产品研发和品牌推广,提高自身的市场竞争力。

3.绿色发展:在环保意识日益增强的背景下,聚羧酸减水剂行业也在朝着绿色发展方向努力。

企业需要关注产品的环境影响,并推动绿色生产和可持续发展。

聚羧酸减水剂市场面临的挑战1.技术壁垒:聚羧酸减水剂行业技术要求较高,企业需要具备一定的技术实力和研发能力才能在市场竞争中占据优势。

2.法律法规限制:建筑行业受到很多法律法规的约束,聚羧酸减水剂作为建筑材料也需要符合相关的标准和规定,这对企业的生产和销售提出了一定的挑战。

3.市场需求变化:随着建筑行业需求的变化和技术进步,市场需求也在不断变化。

企业需要及时掌握市场动态,并灵活调整产品结构和销售策略。

建议与展望针对聚羧酸减水剂市场发展中的问题和挑战,提出以下建议: 1. 加强技术研发和创新能力,提高产品性能和质量,增强市场竞争力。

2. 关注环保需求,推动绿色生产和可持续发展,满足市场对环保产品的需求。

3. 加强行业协作,促进技术共享和合作创新,提高整个行业的整体竞争力。

2024年聚羧酸减水剂市场分析现状

2024年聚羧酸减水剂市场分析现状

2024年聚羧酸减水剂市场分析现状一、引言聚羧酸减水剂是一种广泛应用于混凝土和水泥制造业的化学添加剂。

它能够有效地改善混凝土的流动性和耐久性,使得混凝土的工作性能得到提升。

本文将对聚羧酸减水剂市场的现状进行分析。

二、市场规模聚羧酸减水剂市场在过去几年经历了快速增长,并且有望在未来几年继续保持较高的增长率。

据统计数据显示,2019年全球聚羧酸减水剂市场规模达到了XX亿美元。

美国、中国和欧洲地区是聚羧酸减水剂市场的主要消费地区。

三、市场驱动因素 1. 基础设施建设项目的增加:随着全球城市化进程的加速,基础设施建设项目大量增加,这促使了聚羧酸减水剂市场的增长。

例如,交通道路、桥梁、隧道等项目的兴建,都需要大量的混凝土,而聚羧酸减水剂能够提高混凝土的性能,因此需求量大增。

2.环境意识的提高:聚羧酸减水剂相对于传统的减水剂来说,对环境影响较小。

它能够减少混凝土中的水泥用量,降低碳排放,减少对环境的负面影响。

随着环境保护意识的提高,越来越多的工程项目开始选择使用聚羧酸减水剂。

3.技术创新:聚羧酸减水剂行业在技术研发方面取得了显著的进展。

新型的聚羧酸减水剂能够更好地满足混凝土在不同环境条件下的需求,提高混凝土的耐久性和性能。

技术创新的推动下,聚羧酸减水剂市场将得到进一步发展。

四、竞争格局聚羧酸减水剂市场存在着一定的竞争格局。

目前,市场上有着众多的聚羧酸减水剂供应商,其中包括国际大型企业和中小型企业。

这些供应商通过技术创新、产品质量和价格竞争来争夺市场份额。

同时,市场上的竞争也推动了聚羧酸减水剂的不断发展和进步。

五、市场前景与挑战聚羧酸减水剂市场具有较好的发展前景。

随着基础设施建设项目的增加以及环境保护意识的提高,聚羧酸减水剂的需求将继续增长。

同时,技术创新也将推动市场的发展。

然而,聚羧酸减水剂市场也面临一些挑战。

首先,行业竞争激烈,不同供应商之间的价格竞争可能会对利润产生压力。

其次,市场对产品质量和环保性能的要求越来越高,供应商需要不断提高产品质量和环保性能,以满足市场需求。

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聚羧酸系减水剂(HPWR)的发展现状与发展方向探讨聚羧酸减水剂是一种重要的混凝土外加剂,是新型建筑材料支柱产业的重要产品之一。

自上世纪80年代起,国外就开始着手研发聚羧酸系减水剂。

它以石油化工产品为原料,以极高的减水率,极好的坍落度保持性和优异的增强效应,逐渐受到混凝土工程界的亲睐。

聚羧酸减水剂研究的最终目标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,使其同时具有高效减水、控制坍落度损失和抗收缩、不影响水泥的凝结硬化等作用。

本文将概述国内外聚羧酸减水剂的研究和发展状况,探讨聚羧酸减水剂结构与性能之间的关系及其作用机理的研究成果,并分析聚羧酸减水剂研究中存在和亟待解决的一些问题,希望对我国从事聚羧酸系减水剂研究、应用的同行有所启发。

1聚羧酸系减水剂的发展1.1国外情况国外学者一开始通过所合成的反应性活性高分子作为混凝土坍落度损失控制剂,后来才真正意义上做到在分散水泥的作用机理上设计出各种最有效的分子结构,使外加剂的减水分散效果、流动性保持效果得以大大提高。

1986年日本专家首先研制成功聚羧酸系减水剂,9 0年代中期正式工业化生产,并开始在建筑施工中应用。

该类减水剂大体分为烯烃/顺丁烯二酸酐聚合物和丙烯酸/甲基丙烯酸脂聚合物等。

据报道,1995年后聚羧酸系减水剂在日本的使用量就已超过了萘系减水剂,且其品种、型号及品牌名目繁多。

尤其是近年来大量高强度、高流动性混凝土的应用带动了聚羧酸系减水剂的技术发展和应用水平。

目前日本生产聚羧酸系减水剂的厂家主要有花王、竹木油脂、NMB株式会社和藤泽药品等,每年利用此类减水剂生产的各类混凝土为1000万m3左右,并有逐年递增的发展趋势。

与此同时,其它国家对聚羧酸系减水剂的研究与应用也逐渐加强.虽然日本是研发应用聚羧酸系减水剂最早也是最为成功的国家,但目前北美和欧洲也十分重视对聚羧酸系减水剂的研究。

从最近的文献可知,聚羧酸系减水剂的研究已由第一代甲基丙烯酸/烯酸甲酯共聚物,到第二代丙烯基醚共聚物,又发展到第三代酰胺/酰亚胺型,而且专家们正在着手研发第四代聚酰胺-聚乙烯乙二醇支链的新型高效减水剂。

1.2国内情况国内最早研制应用聚羧酸系高性能减水剂的是上海市建筑科学研究院,其聚羧酸系减水剂LEX-9已成功地应用于上海磁悬浮列车轨道梁工程、东海大桥和杭州湾大桥等工程。

由于国内近年来对聚羧酸系减水剂的研究有所重视,这方面的研究论文有所增加。

清华大学土木工程系2000年起就开始进行聚羧酸系高性能减水剂合成方法的系列试验研究;其他如华南理工大学、华东理工大学、大连理工大学、同济大学、复旦大学、山东建筑工程学院、南昌大学环境与化学工程学院、中国建筑材料科学研究院、江苏省建筑科学研究院近年来也相继开展了聚羧酸系高性能减水剂结构、机理、制备、性能评价与应用的探索研究,取得一定成绩。

在应用上,同济大学孙振平等人把聚羧酸减水剂应用在钢管混凝土桥拱的施工中,其所用的倒灌顶升泵送施工是一种新方法。

他们针对上海赵家沟主桥桥型特点和对混凝土性能的要求,利用经特殊改性的聚羧酸系减水剂,配制了坍落度可保持8h不损失的补偿收缩自密实混凝土。

采用这种高性能混凝土,避免了钢管拱内混凝土的沉降和混凝土硬化体与管壁间的空隙,施工效果良好。

华南理工大学材料科学与工程学院对比研究了聚羧酸型高效减水剂和萘系高效减水剂配制的混凝土工作性能和强度性能。

结果表明,聚羧酸型减水剂的减水率远高于萘系减水剂,用聚羧酸型减水剂配制的混凝土坍落度损失较小,而且对混凝土强度无不良影响。

在配制低水灰比混凝土时,宜选用聚羧酸型减水剂。

上海市建筑科学研究院研究了聚羧酸高性能减水剂的性能及在混凝土中的应用。

经实验证实,聚羧酸系高性能减水剂可以用来配制C30~C80商品泵送混凝土、80小时超缓凝商品泵送混凝土和具有高耐久性的海工混凝土。

并且研究了掺有聚羧酸高性能混凝土减水剂的大掺量复合掺合材料混凝土和高强高性能混凝土的性能,尤其反映了其收缩与徐变变化规律。

目前,江苏省建筑科学研究院、中国建筑科学研究院等单位均相继研制成功并投产聚羧酸系减水剂。

为控制聚羧酸系减水剂的产品质量,由中国建筑科学研究院主持,众多单位参与制订的聚羧酸系高性能减水剂产品标准,也即将发布实施。

2聚羧酸系减水剂的特性聚羧酸系高性能减水剂是一种性能独特、无污染的新型高效减水剂,是配制高性能混凝土理想的外加剂。

聚羧酸系减水剂的分子通式如图1。

图1聚羧酸系减水剂分子结构示意图与其它高效减水剂相比,聚羧酸系减水剂的分子结构主要有以下几个突出的特点:l)分子结构呈梳形,主链上带有较多的活性基团,并且极性较强。

这些基团有磺酸基团(-SO3H),羧酸基团(-COOH),羟基基团(-OH),聚氧烷基烯基团(-(CH2CH2O)m-R)等。

各基团对水泥浆体的作用是不相同的,如磺酸基的分散性好;羧酸基除有较好的分散性外,还有缓凝效果;羟基不仅具有缓凝作用,还能起到浸透润湿的作用;聚氧烷基类基团具有保持流动性的作用。

2)侧链带有亲水性的活性基团,并且链较长,其吸附形态主要为梳形柔性吸附,可形成网状结构,具有较高的立体位阻效应,再加上羧基产生的静电排斥作用,可表现出较大的立体斥力效应。

3)分子结构自由度相当大,外加剂合成时可控制的参数多,高性能化的潜力大。

通过控制主链的聚合度、侧链(长度、类型)、官能团(种类、数量及位置)、分子量大小及分布等参数可对其进行分子结构设计,研制生产出能更好地解决混凝土减水增强、引气、缓凝、保水等问题的外加剂产品。

由于上述独特的结构,聚羧酸系减水剂表现出一系列非常优异的性能,特别是掺量低,分散性高。

其减水率高达30%以上,采用很小的掺量(0.2%-0.5%)就可以赋予混凝土较高的流动性。

总体来说,聚羧酸系减水剂与其它种类的高效减水剂相比,在性能和生产方面具有以下优点:1)掺量小,减水效果好。

2)坍落度保持性好。

掺加一般的聚羧酸系减水剂,混凝土坍落度可保持两个小时甚至更长时间基本不损失;3)对水泥凝结时间影响较小。

以萘系、密胺系减水剂为主复配而成的泵送剂一般复合有缓凝剂,而采用聚羧酸系减水剂作为泵送剂一般不需要复配缓凝剂,便可直接使用。

4)与水泥的适应性较好。

5)增强效果潜力大。

6)低收缩,一定的引气量。

7)总碱含量低。

8)掺加聚羧酸系减水剂,可增加矿渣粉或粉煤灰代替水泥的百分比,从而提高混凝土绿色化水平。

9)聚羧酸系减水剂主链合成的原料来源较广,单体通常有丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、(甲基)丙烯酸乙醋、乙酸乙烯醋和烯丙基磺酸钠等;10)聚羧酸系减水剂的分子结构自由度大,生产工艺方面可控制的参数多,高性能化的潜力大;11)聚合途径多样化,如可利用共聚、接枝、嵌段等,其合成工艺相对较简单;12)由于不使用甲醛,生产过程不会对环境造成污染。

3聚羧酸系减水剂在应用过程中存在的问题聚羧酸系减水剂最大的缺点为其具有较高的引气作用,目前一般采用的后加消泡剂方法。

存在消泡剂分散不良的问题,会引起含气量的波动,最终会引起混凝土强度的波动。

聚酯类聚羧酸系减水剂需要消泡剂来避免不必要的引气,而减水剂和消泡剂相溶性较差,总有部分消泡剂从水中分离出来飘浮在表面。

另一个问题是聚羧酸系减水剂在高温条件下难以延长凝结时间,选择合适的缓凝剂是当前必须解决的问题。

最后一个问题是其减缩效果不理想,混凝土的减缩剂的掺量在0.5%以上才能有效,减缩效果为10%~20%左右,而聚羧酸总有效掺量在0.3%~0.5%左右,减缩效果不可能太大,理论值能达到5%~10%就很不错了。

4聚羧酸系减水剂的合成方法聚羧酸系减水剂的合成主要是以丙烯酸(甲基丙烯酸)为主链接枝聚氧乙烯基EO或聚氧丙烯基PO支链,或以烯丙醇类为主链接枝EO或PO支链,也有以马来酸酐为主链接枝EO或PO支链的。

目前合成聚羧酸系减水剂所选的单体主要有以下四种:1)不饱和酸——如马来酸酐、马来酸和丙烯酸、甲基丙烯酸等;2)聚丙烯基物质——聚丙烯基烃及其含不同官能团的衍生物等;3)聚苯乙烯磺酸盐或酯等;4)(甲基)丙烯酸盐、酯或酰胺等。

具体采用的合成方法主要有以下三种:4.1先酯化后聚合就是先将脂肪族羧酸单体,通常是丙烯酸或甲基丙烯酸单体,与聚乙二醇醚进行酯化反应,在聚醚上引入活性双键,缩合成分子量在200至3000之间的活性大单体,然后由该大单体与各种羧酸单体共聚而得。

清华大学的李崇智用过量的丙烯酸与不同分子量的聚乙二醇部分酯化,得到系列的聚乙二醇单丙烯酸酯,再与(甲基)丙烯酸及(甲基)丙烯磺酸钠共聚,所合成减水剂的水泥净浆流动度1h基本无变化。

华东理工大学包志军等的合成方法如下:第一步在四口烧瓶中依次按配比加入聚乙二醇单甲醚、对苯二酚、对甲苯磺酸和甲基丙烯酸,加热搅拌,并升温至110℃,反应5小时,得到大分子单体(MAMPEC);第二步同时滴加MAMPEG、丙烯酸和过硫酸铵水溶液经共聚反应后得成品,该产品在0.8%掺量时的减水率达25.1%。

国内的研究者大多采用此种方法。

此方法的优点是各官能团的摩尔比率可任意调节,分子设计多样性。

但也有缺点,一是功能性大分子单体的合成难度大,未形成商品化生产,二是(甲基)丙烯酸活性较大,极易发生聚合,所以在酯化反应时,必然要加入阻聚剂。

此时,若阻聚剂含量过小,则聚合在第一步就会发生,使得一部分单体酯化不完全,产物分子量、侧链都会相对减少,这必然会影响到流动性;若阻聚剂量过大,在第一步中虽然能充分起到阻聚作用,但过量的阻聚会影响之后的聚合,使得产物的转化率和分子量都会降低,从而减小流动度。

另外,该方法中间产物需经分离提纯后转入第二个反应釜进行共聚合反应,工艺比较复杂,操作不方便,成本较高,影响了该成果转化为工业化生产。

4.2先聚合后酯化第一步将一种或几种羧酸类单体在溶液中均聚或共聚成高聚物,分子量由几千至几万不等,第二步由该高聚物与单甲氧基聚乙二醇醚在催化剂作用下发生缩合反应,在高分子主链上引入聚醚侧链。

同济大学的王国建等采用该途径,具体步骤如下:在带有搅拌器和冷凝管的三颈瓶中,加入配方量的丙烯酸、苯乙烯和丙烯酸丁酯,以醋酸乙酯为溶剂,偶氮二异丁腈为引发剂,加热回流反应6小时,得到黄色共聚产物。

在共聚产物中加入一定量的端羟基聚氧乙烯基醚及适量催化剂进行酯化反应,反应过程中常压蒸馏出醋酸乙酯和水的共沸物反应4~6小时,得到棕黄色接枝产物。

在接枝产物中加入适量的醋酸乙酯,并在常温下滴加浓硫酸进行磺化反应,滴加结束后反应2小时,得到深棕色磺化产物。

再加入一定量的Na0H溶液快速搅拌直至磺化产物完全溶解,得到最终产品。

该合成方法的优点是工艺简单,所有反应在一个反应釜中完成,且操作方便,成本低。

但也有很多问题,最大的难题是难于找到一种合适的溶剂作为聚合反应的介质。

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