减水剂 聚羧酸系减水剂种类简介

引导阅读

自20世纪初以来，聚羧酸减水剂得到了研究并投入市场应用。目前，市场上有近100种不同化学成分的聚羧酸减水剂(PCE)，大致可分为四类(均为梳状结构)。本文简要介绍了这四种聚羧酸减水剂。

第一类是甲基丙烯酸/烯酸甲酯共聚物，又称聚酯型聚羧酸减水剂。这种减水剂是由甲基丙烯酸(MAA)和甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯(MAA MPEG)聚合而成，主链和支链通过酯键连接。其主要分子结构如图1所示。在这类共聚物的合成中，MAA与MAA-MPEG的典型摩尔比在(1.5 ~ 6): 1的范围内变化，MAA-MPEG中的聚氧乙烯单元数在5 ~ 130之间，反应过程中加入链转移剂硫醇或甲基烯丙基磺酸盐来调节聚合物的相对分子量。这种PCE原料种类少，工艺简单，国内外许多学者对此进行了研究。

图1聚酯聚羧酸盐高效减水剂

第二类是丙烯醚共聚物，又称聚醚型聚羧酸减水剂。选用含不饱和双键的丙烯酸聚氧乙烯醚(APEG)或甲基丙烯酸聚氧乙烯醚(TPEG)为主要原料，与带官能团的不饱和小单体共聚生成醚型聚羧酸聚合物，其主要分子结构如图2所示。这类聚合物的主要特点是主链和支链之间有醚键作为连接官能团。因为丙烯醚的活性比丙烯酯低，而且丙烯醚和很多小单体的Q-e值差别很大(Q代表共轭效应，E代表单体极性)，所以这种减水剂是一种交替共聚物。

图2聚醚多元羧酸减水剂

第三种是酰胺/酰亚胺聚羧酸聚合物，它是美国格雷斯公司开发的一种新型PCE。它是由环氧乙烷/环氧丙烷氮卤化物接枝在丙烯酸/甲基丙烯酸共聚物或含甲氧基的酯上形成的。分子结构如图3所示。H. Bouhamed等人以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯为原料，合成了分子量分布窄、结构不同的减水剂分子。

图3酰胺/酰亚胺聚羧酸减水剂

第四类是两性聚羧酸减水剂，也称聚酰胺-聚乙二醇支化减水剂，其分子式如图4所示。瑞士西卡最早提出这种减水剂，并于2002年发明了新型高效聚酰胺-聚乙二醇支链减水剂。马保国等人[6]发明了一种含羧基、磺酸基和聚氧乙烯侧链的聚羧酸盐混凝土减水剂，它是由甲基丙烯酸钠和丙烯酸在引发剂作用下反应，然后与聚乙二醇酯化而成。这种减水剂具有独特的分散能力和优异的性能，但价格昂贵。

图4两性聚羧酸减水剂

随着世界上大规模高性能混凝土的使用，以及聚羧酸减水剂减水率高、坍落度损失低、水泥适应性广等优点，聚羧酸减水剂具有良好的发展前景。

未来的发展方向可以预测:

(1)优化工艺流程。

(2)开发系列化产品。根据国内外以往的探索，建议聚羧酸减水剂形成以下基本系列产品:标准型、缓凝型、早强型、保坍型、减缩型、降粘型。

(3)注重分子结构的设计。同一分子中存在不同亲水基团、不同吸附类型的支链，因此在同一分子中可以实现高减水率、缓凝、夹带空气、分散、润湿、增溶、稳定、坍落度损失控制等多种功能。

(4)重视复合功能减水剂的研发。如减缩减水剂，除了具有减水功能外，还应能调节混凝土的流变性。