2-1(2)聚羧酸盐高效减水剂的现状与发展趋势
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。
ｓｒ ｔ ｒ ｎｄｉｓｐｅ ｆ ｕ ｌｎｃ ｅ ｅｄ ｓｕｓｅ Ｍ ｓ ｔ ｏ ｅ ｓａ ｐｅ ｒ ｄ ｉ ｓｕｄ ｎｄ ａ ｌｃ ｔｏｎ ｗ ｅｅｐｏｉ ｅ ｏｕｔ ｔｕｃ ｕ ｅａ ｔ ｒｏｒ ａ ｅｗ ｒ ｉｃ ｓｄ． ｏ， ｈｅｐｒ ｂｌｍ ｐ ａｅ ｎ ｔ ｙ ａ ｐｐ ｉａｉ ｒ ｎｔｄ
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 ７ ０ ６ ） ３ ０ ０
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。
聚羧酸系高效减水剂的研究进展
水剂 。北 美和 欧洲 各 国这些 年 的研 究重 点也 逐 步 向 聚羧 酸系 减水 剂转 移， 要侧 重于 商 品开发 和推 广。 主
国 外 比 较 著 名 的 产 品 有 ： 瑞 士 ＳＩ Ａ 公 司 的 Ｋ Ｂ Ｓ Ｃ Ｅ Ｅ １０ Ｎ，美 国 ＭＡＳ Ｅ公 司 的Ｓ 一Ｎ、 Ｉ Ｏ ＯＡ Ｔ ／２ ０ Ｔ Ｐ８ ＧＲ Ｂ公司 的￥ ０ Ｄ Ｗ ， 大利ＭＡ 公 司 的Ｘ４ ４ ＡＣ ２、 ／ 意 ＤＩ ０
减水剂 是混凝 土工 程 中应 用最 广泛 的外加剂 品 种，其 用量 占到外 加剂 总 用量 的 ８ ％ 以上 。混凝 土 ０ 减水 剂 的主要 功能就 是在 保持 混凝 土拌 合物 坍落 度 的前 提下 ，减少拌 合过 程 中 的用水 量 、改 善 混凝 土
拌 合物 的流变性 能 及提 高水 泥混 凝 土 的强度 。按 减 水 率 的大小 ， 减水 剂可 分 为普通 型 减水 剂（ 减水 率 ≥
优点 ：① 其对 水 泥分 子具 有超 分散 性 能， 水率 大 减
酸 系减 水剂 则被 认 为是 第三 代减 水剂 。 目前 ， 我 国使 用较 为普 遍 的高效 减 水剂 包括 在
萘（ 苯、 磺 酸 甲醛缩 合 物 、 或 蒽） 多环 芳烃 磺酸 盐 甲醛 缩 合物 、三聚 氰胺磺 酸 盐 甲醛缩 合物 、改性 木 质素 磺 酸钙（ ） 钠 等类 型 的化 合物 ， 它们 在 使 用过程 中存
５ 和 高效 型减 水剂（ 水率 ≥１ ％） 减水 剂还 可与 ％） 减 ０ 。 其 它外 加剂 复合 ， 成 早 强减水 剂、 形 缓凝 减 水剂 、 引 气 减水 剂等 多功 能外 加剂 。 木 质素磺 酸 盐、松 香酸钠 、硬 脂酸 皂 等类减 水 剂使 用较 早 ，为第 一代减 水剂 。１ ３ 年美 国人 Ｅｗ ． ９５ ．
聚羧酸系高效减水剂的合成及机理研究
第27卷第6期2010年12月Vol.27No.6Dec.2010吉林建筑工程学院学报Journal of Jilin Institute of Architecture&Civil Engineering聚羧酸系高效减水剂的合成及机理研究*肖力光闫存有（吉林建筑工程学院材料科学与工程学院，长春130118）摘要：概述了聚羧酸系高效减水剂的研究进展和发展现状，讨论了聚羧酸系减水剂的合成方法、分子结构、分子结构与性能的关系以及其作用机理，并提出了聚羧酸系减水剂有待解决的问题及其研究发展趋势.关键词：聚羧酸系；高效减水剂；水泥；混凝土中图分类号：TU5文献标志码：A文章编号：1009-0185(2010)06-0001-05Clustering of Carboxylic Acid Synthesis of Superplasticizer and Its MechanismXIAO Li-guang，YAN Cun-you(School of Material Science and Engineering，Jilin Institute of Architecture and Civil Engineering，Changchun，China130118)Abstract：The clustering of carboxylic acid superplasticizer research progress and development current situation are introduced,discussed the clustering of carboxylic acid synthesis methods of water-reducer,molecular structure, molecular structure and performance of the relationship and its mechanism,and puts forward the clustering of carboxylic acid water-reducing agent unsolved problems and development trend.Keywords：carboxylic acid；superplasticizer；cement；concrete当代混凝土技术的发展方向正由高强混凝土向高性能混凝土(HPC)、“绿色”混凝土和高耐久性、工作性、强度并重的趋势发展.由于聚羧酸系减水剂在减水率、泌水率、抗压强度、收缩率、坍落度保持性等关键性能方面比萘系等传统高效减水剂有明显的优势，应用越来越广泛.随着合成与表征聚合物减水剂及其化学结构与性能、制备改进工艺研究的不断深入，聚羧酸系减水剂将进一步朝着高性能、多功能化、生态化、国际标准化方向发展.1聚羧酸系高效减水剂的合成聚羧酸系减水剂共聚合成反应大致可分为以下3种：①可聚合单体直接共聚.此法一般先制备具有聚合活性大单体（通常为甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯），然后将一定配比的单体混合在一起直接采用溶液聚合而制得；②聚合后功能化法.该方法主要利用现有的聚合物改性，采用已知分子量的聚羧酸，在催化剂作用下与聚醚在较高温度下通过酯化进行接枝；③原位聚合与接枝.该法是为弥补聚合后功能化法的缺陷而开发的，以聚醚为羧酸类不饱和单体的反应介质进行聚合反应.1.1大分子单体聚氧烷基链的选择大分子单体侧链一般选用聚氧乙烯或聚氧丙烯作为基本结构单元.Tanaka Y[1]认为在(甲基)丙烯酸聚氧烷基酯中，聚氧烷基链长可以在1～100之间，如果要获得高的亲水性和立体斥力，n值最好在5～100之间. Satoh[2]却认为良好的水泥分散剂的聚氧烷基链长一般为25～30，最好在110～300之间。
聚羧酸高性能减水剂的优势和缺陷
3 结论
聚羧酸减水剂具有优异的减水效果，这一点是 其他现有减水剂所不具备的。 目前，聚羧酸减水剂 在复配应用过程中出现的一些问题主要还是我们对 聚羧酸减水剂组分的基本结构认识不够，相关的理 论知识不足以及在丁程应用中经验总结的不够导致 的 ，但这些都不会影响聚羧酸减水剂广阔的应用前 景。
[ 6 ] 向 建 南 ，徐 广 宇 ，张 伟 强 ，等 .羧 酸 类 共 聚 物 A E 减水剂的合成与 分散性能 研 究 ⑴ .湖 南 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )，1999. 26 (4): 30-33.
Advantages and Disadvantages of Polycarboxylic Acid Superplasticizer
1 减水剂的发展历程
性能优良的混凝土仰赖于各类外加剂的发展， 特 别 是 高 性 能 减 水 剂 的 发 展 。到 目 前 为 止 ，减水剂 的发展可以分为三个阶段:第一阶段的减水剂包括 木 质 素 磺 酸 盐 系 和 腐 殖 酸 盐 ，第 二 阶 段 具 有 代 表 性 的高效减水剂是萘系和三聚氰胺系减水剂。2 1 世纪 又 出 现 了 第 三 代 聚 竣 酸 系 高 性 能 减 水 剂 ，该类减水 剂 通 过 与 其 他 减 水 剂 复 配 使 用 ，可 以 获 得 高 性 能 混 凝 土 。相 对 于 前 两 代 减 水 剂 ，高性能聚羧酸系减水 剂 显 现 出 卓 越 的 性 能 ，在 建 筑 工 程 领 域 应 用 极 为 广 泛 ，进人了黄金发展期，它也同时代表了目前混凝 土外加剂领域的发展方向。
聚羧酸高性能减水剂推广应用的问题研究
ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆｉ ｏ ｍｅ ｕ ｅ ｐａ ｔ ｉ ｒｈ ｓｂ ｃ ｍｅａｎ ｃ ｓｉｙｉ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｉｅｔｏ ｎ Ｏｄ ｖ ｌｐｄｖ ｒｉｅ ｎ ｒ ｐ ｅ ｆｒ ｎ ｅｏ ｓｄ ｏ ｄｓ ｐ ｒ ｌｓｉ ｚ ａ ｅ ｏ ｅ ｅｓｔ ｔｅｄ ｖ ｌｐ ｎ ｒ ｃｉｎａ ｄｔ ｅ ｅｏ ｉｅｓｆ ｄ ａ ｄｐ ｏ — ｔ ｅｅ ｎ ｄ ｉ
ｅｔｅ ｆｄｆｅｅ ｔｓ ｒｅ ｆｐ ｌｃ ｒ ｏ ｙａｅ ｓ ｐ ｒ ｌｓｉｉｅ ｔ ｅ ，ｍ ｕｔ ｕ ｃｉｎ ｌｐ ｌｃ ｒ ｏ ｙａｅＳｕ ｅｐａ ｔ ｉｅ ｆｄ ｒｖ ｔｖ ｒｉｓｏ ｉ ｒｎ ｅｉｓ ｏ ｏｙ ａ ｂ ｘ ｌｔ ｕ ｅｐａ ｔ ｚ ｒｍｏ ｈ ｒ ｆ ｃ ｌｉ ｎ ｔ ａ ｏｙ ａｂ ｘ ｌｔ ｐ ｒ ｌｓｉ ｚ ｒｏ ｅ ｉａｉｅ ｆ ｏ ｃ ｐｏ ｕ ｔ ｏ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｔｅ ｄ，ｂ ｔｔｅｐ ｏ ｔ ｎａ ｄａ ｐｉａｉｎｏ ｈ ａｉ ｈ ｏ ｅｉａ ｅ ｅ ｒｈ ｉ ｉａｐ ｎ ｉｇ ｆ ｒｈ ｒｉ ｒ ｄ ｃｓｆｒｔｅｄ ｖ ｌｐ ｎ ｒ ｎ ｕ ｈ ｒｍｏ ｉ ｎ ｐ ｌ ｔ ｆｔｅｂ ｓｃｔ ｅ ｒ ｔ ｌ ｓａｃ Ｃｈｎ ｅ ｄｎ ｕ ｔ ｅ ｏ ｃ ｏ ｃ ｒ ｎ ｎ
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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。
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。
聚羧酸高性能减水剂
聚羧酸高性能减水剂在三环快速路清水混凝土中的应用体会何彩云摘要本文介绍了聚羧酸系高性能减水剂在三环快速路清水混凝土施工中的应用情况，根据配合比试验报告和实际应用效果，总结了聚羧酸外加剂的一些常用性能作用和优点，同时指出了该类产品在生产中存在的问题及解决的措施。
关键词聚羧酸减水剂清水混凝土应用小结郑州三环路快速化项目是郑州市“两环十七放射”工程的重要组成部分，全长44km，其中高架路工程长约36km，规划采用“高架+地面”的交通组织形式，设计双向6车道，全段桥梁及墩柱均为清水混凝土。
1 聚羧酸高性能减水剂的组成及作用聚羧酸高效减水剂是第三代高性能减水剂，其分子结构呈梳形，主链系由含羧基的活性单体聚合而成，侧链系由功能性官能团的活性单体与主链接枝共聚而成。
由于其分子结构的多样性和可调节性，可以通过复配与合成工艺适用于现场工程要求而得到了广泛运用。
其具有许多独特的优点，如低掺量、高减水率、低坍落度损失、使用效果不受掺加顺序影响等，其某些性能还可以通过优化合成工艺达到。
产品具有环保的优点，液体为淡黄色。
在和其它国内外同类产品的比较中，它在技术性能指标、性价比等很多方面都处于最前列。
2 配合比设计2.1 工作性能要求由于三环快速路工程施工路段均处于交通流量大，道路拥堵严重，运输距离远，要求有较好的保坍性。
混凝土采用泵送浇筑，要求使用大流动度混凝土，出机后2h的坍落度不小于200mm。
2.2 混凝土配合比见表1。
3 对混凝土性能的优化（1）水泥的影响：聚羧酸减水剂与水泥的适应性对混凝土工作性能影响是至关重要的，对于不同品种、同一品种不同批次的水泥存在适应性的差异问题，需加强复拌，调整外加剂掺量，以维持混凝土工作性能的稳定。
(2)使用聚羧酸高效减水剂时，有两种形式掺加，一种是直接将原液加入，另一种是配制成一定浓度的溶液加入。
由于聚羧酸减水剂的掺量较低，混凝土对其用量非常敏感，搅拌机计量必须准确。
聚羧酸高效减水剂的掺用量，必须严格控制在一定范围内，为了减少掺加量误差，建议稀释成溶液后加入。