醚类聚羧酸减水剂的合成及其应用研究

第一篇：醚类聚羧酸减水剂的合成及其应用研究

醚类聚羧酸减水剂的合成及其应用研究

摘要：根据分子结构设计原理，以改性聚醚大单体（TPEG）、马来酸酐（MA）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS）、丙烯酸羟丙酯（HPA）为主要原料，采用水溶液自由基共聚合的方法，合成了一种新型的醚类聚羧酸系减水剂。通过实验得出最佳合成工艺条件为：得到最佳的单体配比为：m（MA）：m（SMAS）：m（HPA）：m（TPEG-2400）=3：2：2：1，引发剂用量为1.5%，反应温度为80℃，反应时间为4h。该聚羧酸减水剂具有较好的适应性，能够显著提高水泥胶砂的强度，且缓凝效果较好，并通过XRD与SEM实验研究了自制PC对水泥水化过程的影响。

关键词：醚类聚羧酸减水剂

改性聚醚

聚合性能

Synthesis and applied research of the ether polycarboxylate acid water reducing agent Abstract：According to the principle of molecular structure design，using the TPEG、MA、SMAS and HPA as the main raw material，a new kind of ether type polycarboxylic acid water reducing agent is synthesized with the water solution free radical copolymerization method.The optimum polymerization conditions is：m（MA）：m（SMAS）：m（HPA）：m（TPEG-2400）=3：2：2：1，the dosage of initiator is 1.5% of the monomer total weight，polymerization temperature is 80℃，the reaction time is 4h.The PC has a good adaptability，it can significantly improve the strength of the cement mortar，and it has a better retarding effect.With the XRD and SEM experiment，we study the influence on the cement hydration process of the synthesized PC.Key words：Ether polycarboxylic acid water reducing agent，modified polyether，polymerization，property.1 前言

减水剂是混凝土领域中其不可或缺的重要组分之一，从20世纪30年代第一种减水剂出现到现在已经有80年左右的历史，这期间减水剂总共经历了三代，分别是以木质素磺酸盐为代表的第一代、萘系为代表的第二代以及聚羧酸系为代表的第三代[1-3]。与前两代减水剂相比，聚羧酸减水剂具有掺量低、减水率高、混凝土拌合物坍落度损失低、分子结构可设计性强、绿色环保等优点，因此在21世纪成为减水剂行业中的研究热点[4-7]。

本文依据分子设计原理，以异戊烯基聚氧乙烯醚大单体（TPEG）、马来酸酐（MA）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS）、丙烯酸羟丙酯（HPA）为原料，在引发剂过硫酸铵的作用下，采用一步法合成工艺制得了醚类聚羧酸系减水剂。2 实验部分 2.1 原材料

马来酸酐（MA）、丙烯酸羟丙酯（HPA），分析纯；异戊烯基聚氧乙烯醚（TPEG—2400）、甲基丙烯磺酸钠（SMAS），工业级；过硫酸铵（APS）、氢氧化钠，分析纯；去离子水。2.2 聚羧酸减水剂的合成

先搭好反应装置，设定好水浴温度，并保持恒温。向500ml烧瓶中加入马来酸酐和一定量的去离子水，将其他的单体与引发剂加入去离子水充分溶解混合好，再利用滴液漏斗向三口烧瓶滴加混合溶液，滴加完之后，保持恒温一段时间，待反应结束后，冷却至室温，用30%的NaOH溶液调节pH至6-7，便得到醚类聚羧酸系减水剂。2.3 产品性能测试

分别按照国标GB/T8077-2000《混凝土外加剂均质性试验方法》、GB/T1346—2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间及安定性检验方法》、GB/T17671《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》对水泥净浆和砂浆进行性能测定试验。3 聚合工艺对减水剂分散性能的影响 3.1 单体配比对聚羧酸减水剂分散性能的影响

单体的用量对减水剂性能有着很大的影响，本实验采用控制单因素的方法研究各小单体与大单体配比对其性能的影响，保持其他条件为：APS用量为1.0%，温度70℃，时间3h，其结果如表1所示：

由表1可知，当单体配比为：m（MA）：m（SMAS）：m（HPA）：m（TPEG）=3:2:2:1时，自制聚羧酸减水剂的性能为最佳。这三种小单体主要提供阴离子基团，当含量少的时候，电荷密度低，产生的静电斥力小，因而分散效果差，如果含量过大，有可能产生一些反作用。

表1各小单体与大单体配比对减水剂性能的影响

MA 0.5 1 2 3 4 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

SMAS 2 2 2 2 2 0.5 1 2 3 4 2 2 2 2 2

HPA 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 0.5 1 2 3 4

初始净浆流动度/mm

174 196 215 202 188 198 215 203 185 196 228 215 202 190 3.2 反应条件对聚羧酸减水剂分散性能的影响

固定单体配比为：m（MA）：m（SMAS）：m（HPA）：m（TPEG）=2:2:2:1，考察反应条件对聚羧酸减水剂分散效果的影响，结果如表2所示：

表2 聚合条件对减水剂性能的影响

APS/% 0.5 1 1.5 2 2.5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 反应温度/℃

70 70 70 70 50 60 70 80 90 70 70 70 70 70

反应时间/h 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2 3 4 5 6

初始净浆流动度/mm

176 215 232 224 210 172 196 215 230 218 165 215 238 226 213 由表2可知，引发剂占单体总量的1.5%，反应温度为80℃，反应时间是4h时，聚羧酸减水剂的性能为最佳。因此，本实验的最佳合成条件为：m（MA）：m（SMAS）：m（HPA）：m（TPEG）=3:2:2:1，引发剂用量为1.5%，反应温度为80℃，反应时间是4h。3.3 自制PC的表征

采用红外光谱和核磁对自制PC的分子结构进行表征，结果如图1所示：

3520*********500-11000500Wavenumber（cm）

图1 自制PC的红外图

图2 自制PC的核磁图

在图1中的1650cm-1处并没有看到明显的双键峰，说明大部分单体都已经反应，在图2中C处的化学位移应该是主链上次甲基H的峰，这也说明大部分单体已经反应。4 自制PC应用性能研究 4.1 适应性研究

本实验选择了常用的三种不同品牌水泥，分别是海螺PⅡ42.5R、海螺PⅡ52.5R及珠水PⅡ42.5R，研究自制PC与这三种不同水泥的适应性，实验结果如表3所示：

表3聚羧酸减水剂与不同水泥的适应性研究

水泥种类

净浆流动度（0min）净浆流动度（60min）净浆流动度（120min）

海螺42.5R

235 245 222

海螺52.5R

250 263 252

珠水42.5R

238 246 210 由表3可知，自制PC与市场上所售的三种常用硅酸盐水泥的适应性均比较好。4.2 减水率实验

本实验分别测定了自制减水剂的净浆减水率和砂浆减水率，并与市场上所购买的样品进行了对比，实验结果如表4所示：

由表4可知，聚羧酸减水剂的两种减水率随着掺量的增加而增加，并且自制聚羧酸减水剂的减水率与购买的相差无几。表 4聚羧酸减水剂的净浆与砂浆减水率 掺量/% 0.3 0.4 0.5 0.6 掺量/% 0.5 1.0 1.5 2.0 4.3 水泥胶砂强度实验

参照国标进行胶砂强度试验，其中，聚羧酸减水剂的掺量为0.5%，水灰比为0.35，当水泥胶砂流动度维持在180±5mm范围内时，测定3d、7d以及28d的抗折与抗压强度，并与市售的进行对比，结果如表5所示：

表5 聚羧酸减水剂对水泥胶砂抗折与抗压强度的影响

时间/d 3 7 28 空白样 5.30 6.83 7.25

抗折强度/MPa

市售样 6.53 7.47 7.67

自制样 6.33 8.57 9.33

抗压强度/MPa

空白样 市售样 自制样 28.70 34.88 36.58 35.50 42.30 45.90 39.48 47.46 55.83

28.1

35.2 38.0 42.5

净浆减水率/% 市售样

自制样

27.6 34.9 37.6 42.1

砂浆减水率/% 市售样 自制样 17.6 17.2 18.9 18.5 21.2 20.8 23.1 22.4 由表5可知，相比于空白样，掺入样的强度有了较大的提高，随着龄期的增加，水泥胶砂的强度也随之增强，而且自制样好于市售样。4.4 凝结时间实验

参照国标进行凝结时间实验，并比较掺入及未掺入聚羧酸减水剂时水泥浆体的凝结时间，其中水泥500g，减水剂掺量为0.3%。实验结果如表6。

表6聚羧酸减水剂对水泥浆体的凝结时间的影响

减水剂 空白样 自制PC

初凝时间/min

155 260

终凝时间/min

208 315 由表6可知，加入减水剂后，水泥浆体的凝结时间明显增加了，说明自制的聚羧酸减水剂的缓凝效果良好。4.5 水泥浆体XRD实验

为了研究自制PC对水泥水化过程的影响，分别进行了1d，3d，7d水泥浆体的XRD实验，结果如图3所示：

图 3 不同龄期水泥浆体的XRD图

由图3可知，与空白样相比，18°处CH特征峰在1d时稍微减弱，当龄期的延长时，CH特征峰在逐渐加强，说明减水剂在初期起到抑制作用，后期开始促进水泥水化。4.6 水泥浆体的SEM实验

为了研究自制PC对水泥水化产物的影响，分别进行了1d，3d，7d水泥浆体的SEM实验，结果如图4所示：

（a）1d空白样

（b）3d空白样

（c）7d空白样

（d）1d掺入样

（e）3d掺入样

（f）7d掺入样

图 4 不同龄期水泥浆体的SEM图 由图4可知，与空白样相比，在水泥水化初期，聚羧酸减水剂对水泥水化过程起到抑制作用，随着时间的延长，由抑制作用转为促进水泥水化过程。5 结论

（1）通过水泥净浆流动度实验讨论了单体与引发剂用量、温度及反应时间等反应条件对自制PC分散性能的影响，得到最佳聚合条件为：m（MA）：m（SMAS）：m（HPA）：m（TPEG）=3:2:2:1，引发剂用量为1.5%，反应温度80℃，反应时间4h。

（2）在此条件下合成的聚羧酸减水剂，当掺量为0.5%，水灰比为0.35时，水泥的初始净浆流动度能超过230mm，与三种常用的水泥的适应性均较好。

（3）分别测定了自制PC的净浆减水率及砂浆减水率，结果表明当掺量为0.4%时，净浆减水率超过30%，掺量增加时减水率也随之增大，且与购买样相比相差无几。（4）自制PC能够延长水泥的凝结时间，不论是初凝时间还是终凝时间增幅均超过90min，说明自制PC的缓凝效果较好。掺入PC能够提高水泥胶砂的强度，且试样的龄期越长，强度也越大，28d的水泥胶砂抗压强度增加了41%。

（5）掺入聚羧酸减水剂能够抑制水泥初期的水化过程，并影响水泥的水化产物，这种影响在水化初期比较明显，在水泥水化的后期起到一定的促进作用。参考文献：

[1] Aitcin P.-C.Developments in the application of high-performance concretes[J].Construction and Building Material，1995，9（1）：13-17 [2] 张桂祥，黄建国.聚羧酸系高性能减水剂及其发展趋势[J].山西建筑，2010，36（12）：160-161 [3] 王子明.聚羧酸系高性能减水剂—制备²性能与应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2009 [4] 缪昌文，冉千平，洪锦祥，等.聚羧酸系高性能减水剂的研究现状及发展趋势[J].中国材料进展，2009，28（11）：36-44 [5] 郭保文，杨玉启，尉家臻.新型羧酸系高效减水剂合成研究[J].山东建材学院学报，1998，12（S1）：89-92

[6] 梅锦岗，杨建军，吴庆云，等.聚羧酸系高效减水剂的研究现状与展望.商品混凝土，2010，（3）：27-29 [7] Yamada K，Takahashi T，Hanehara S，etal.Effects of the chemical structure on the properties of polycarboxy-late-type superplasticizer[J].Cement and Concrete Research，2000，30(2):197-207

第二篇：聚羧酸高效减水剂的低温合成技术及性能研究

聚羧酸高效减水剂的低温合成技术及性能研究

---青岛鼎昌新材料 引言近年来，混凝土外加剂的生产已经朝着高性能、无污染方向发展。以聚羧酸系为代表的第三代高性能减水剂大量应用于大型建设工程。该类减水剂的主要优点是掺量低、减水率高、高分散性、高保坍性、引言

近年来，混凝土外加剂的生产已经朝着高性能、无污染方向发展。以聚羧酸系为代表的第三代高性能减水剂大量应用于大型建设工程。该类减水剂的主要优点是掺量低、减水率高、高分散性、高保坍性、引气量小、不泌水等，是配制高强度、高耐久性、大流态等高性能混凝土的首选减水剂，并被国内外公认为环保型高性能减水剂，对此类减水剂的合成研究是当前混凝土外加剂研究领域的最热门课题之一。

目前，聚羧酸合成技术已经比较成熟、稳定，但仍存在着合成温度比较高(60 ～80 ℃)，整个反应时间比较长(5 ～7 h)，生产效率低的问题对于在低温条件下、高效合成减水剂的工艺罕见报道，因此开发出一种合成温度低、反应时间短的合成方法显得尤为重要。本研究从降低聚合反应的温度(20 ～25 ℃)入手，以异戊烯醇聚氧乙烯醚、甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸、复合引发剂 E 等为原料，在较短反应时间内(2 h)，通过自由基共聚合反应合成聚羧酸高效减水剂，实现一种聚羧酸减水剂的低温合成技术。试验

2． 1 主要原料和设备

异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG2400)，工业品;甲基丙烯磺酸钠(SAMS)，化学纯;丙烯酸(AA)，工业品;去离子水，工业品;氢氧化钠，分析纯;引发剂 E。

DF-101S 集热式磁力搅拌(河南智诚仪器有限公司);DW-1 型电动搅拌器(江苏省金坛市医疗仪器厂);分析天平(上海精密仪器有限公司);NJ-160A 水泥净浆搅拌机(无锡市建鼎建工仪器厂);蠕动泵(保定创锐泵业有限公司)。2． 2 聚羧酸减水剂的制备

一定量的 TPEG2400 单体和 SAMS 置入四口烧瓶中，加入适量的去离子水，开启蠕动泵，于2 h 内匀速滴加引发溶剂 E 及 AA 水溶液，反应过程中温度保持在 20 ～25 ℃，滴加完成后，用 w(NaOH)=40% 的水溶液调节体系 pH 值至中性，即得聚羧酸产品。2． 3 产品性能测试

水泥净浆流动度与 1 h 经时流动度的测量，按照 GB/T 8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》，水灰比 0． 29，减水剂掺量 0． 18%，分别测定水泥净浆流动度和水泥砂浆减水率。结果与讨论

3． 1 酸醚比对减水剂分散性能的影响

在 25 ℃条件下，固定甲基丙烯磺酸钠(SAMS)的配比，引发剂 E 用量为 0． 18%((相对于所有单体总摩尔量的百分比，下同)，保持其他操作条件的相同情况下，考查不同酸醚比 n(AA)∶ n(TPEG2400)对减水剂分散性和分散保持性能的影响，试验结果见图 1。

由图 1 可知，随着 n(AA)∶ n(TPEG2400)的增大，净浆流动度逐渐增大。当 n(AA)∶ n(TPEG2400)= 4时水泥净浆流动度达到280 mm，1 h 后保持在270 mm。主要是由于减水剂吸附到水泥颗粒表面，TPEG 中的PEO 侧链在水泥颗粒间产生良好的空间阻碍作用，使水泥颗粒不能彼此靠近，有效阻碍水泥的絮凝，且-COOH 与 PEO 侧链的比例适当，主链上带电荷基团的静电斥力和侧链上的空间位阻效应的协同作用充分发挥，分子结构合理，各官能团协调作用，使减水剂的分散性及分散保持性最好。当 n(AA)∶ n(TPEG2400)﹥4 时水泥净浆流动度开始明显下降，可能是因为丙烯酸浓度增大，丙烯酸的自聚倾向增强，很容易形成均聚物，导致水泥的分散性能及分散保持性能下降。

3． 2 SAMS 用量对减水剂分散性能的影响

在 25 ℃条件下，固定 n(AA)∶ n(TPEG2400)为 4∶ 1，引发剂 E 用量为 0． 18%，保持其他操作条件的不变情况下，考查不同甲基丙烯磺酸钠对减水剂分散性和分散保持性能的影响，试验结果见图 2。

由图 2 可知，随着 SAMS 用量的增加，水泥的净浆流动度先增大后减小。当 SAMS 用量0． 3 mol 时，减水剂的初始净浆流动度达到 280 mm，1 h 后保持在 270 mm。这是因为 SAMS 具有亲水基团-SO 3 H，具有较好的减水性和缓凝效果，随着 SAMS 用量的增加，聚合产物的分散性显著提高，但其用量过大时，SAMS 具有一定的链转移作用，会影响减水剂相对分子质量的大小，易生成不易溶于水的聚合物。

3． 3 引发剂 E 对减水剂分散性能的影响

在 25 ℃条件下，固定 n(AA)∶ n(TPEG2400)为4∶ 1，SAMS 0． 3 mol，保持其他操作条件的不变情况下，考查不同引发剂 E 用量(相对于所有单体总摩尔量的百分比)对减水剂分散性和分散保持性能的影响，试验结果见图 3。

由图 3 可知，随着引发剂用量的增加，水泥的净浆流动度先增大后减小，当引发剂用量为 0． 18% 时，水泥净浆初始流动度达到 280 mm，1 h 后仍保持在 270 mm。当用量继续增加时，水泥的净浆流动度反而下降。

这是因为，在聚合反应中，引发剂不仅能起到引发聚合反应的作用，且具备一定的调节分子量作用。引发剂用量较少时，所得聚合物的主链聚合度相对较高，分子量较大，容易产生絮凝，当引发剂用量过高时，所得聚合物的主链聚合度过低，分子量较小，所带的负电基团较少，静电斥力小，减水剂的分散性能降低。1

3． 4 反应温度对减水剂分散性能的影响 固定 n(AA)∶ n(TPEG2400)为 4∶ 1，SAMS 的用量 0． 3 mol，引发剂 E 用量 0． 18%，在室温下，采用恒温水浴锅控制反应温度 10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃进行实验，考查不同反应温度对减水剂分散性和分散保持性能的影响，试验结果见图 4。

由图 4 可知，减水剂的分散性随着反应温度的升高呈现曲线变化。反应温度在 25 ℃时，所得减水剂性能最佳，可使水泥初始静净浆流动度达到 280 mm，1 h 后保持在 270 mm。当温度高于 25 ℃时，引发剂 E 分解速率较快，聚合速度太快，支链太多，残余单体数量较多，聚合反应不完全。当温度低于 20 ℃时，引发剂 E分解速率降低，聚合速度变慢，单体转化率降低。

3． 5 投料方式对减水剂分散性能的影响 根据自由基聚合原理，投料方式的不同会影响大单体和丙烯酸的共聚倾向及大单体的转化率。在25 ℃条件下，固定 n(AA)∶ n(TPEG2400)为4∶ 1，SAMS 的用量0． 3 mol，引发剂 E 用量0． 18%，反应时间2 h，此处主要考查了不同投料方式对减水剂分散性能的影响:(1)全混法:将 TPEG、SAMS、AA、引发剂 E 一次性投入三口烧瓶中，控制温度进行反应 2 h。(2)半混法:将一定配比的 TPEG、SAMS、AA 投入三口烧瓶中，引发剂 E 混合均匀后连续滴加 2 h 进行反应。(3)分别滴加法:将一定配比的 TPEG、SAMS 投入三口烧瓶中，AA 及引发剂 E 分别同时以滴加加入。试验结果见图 5。

由图 5 可知，相同条件下，采用分别滴加法所得减水剂流动度较大，初始净浆流动度达到 280 mm。主要原因是全混法和半混法反应体系中，活性较大的单体先行聚合，剩余活性较小的单体聚合速率较低，使得产品中有效成分较少，且分子量不均匀。而分别滴加法有效的控制了活性较高的单体的加入速率，所得产品结构合适、分子量均匀，其净浆的流动度及保留性比较理想。因此，试验中采用分别滴加法。

3． 6 反应时间对减水剂分散性能的影响

在 25 ℃条件下，固定 n(AA)∶ n(TPEG2400)为 4∶ 1，SAMS 的用量 0． 3 mol，引发剂 E 用量 0． 18%，保持其他操作条件的相同情况下，考查不同反应时间对减水剂分散性和分散保持性能的影响，试验结果见图 6。

在聚合反应中，自由基聚合反应，一般不存在中间产物，反应体系除了生成一定分子量的聚合物，就是未反应的单体。随着反应时间的增长，减水剂大分子链上接枝的不同官能团的数目随之增加，反应程度也随之增加，所得减水剂的流动度也随之增大。由图 6 可知，反应时间 2 h 时，所得减水剂性能最佳，可使净浆度达到 280 mm。当反应时间超过 2 h，净浆流动度基本保持不变，因此最佳反应时间为 2 h。

3． 7 采用最佳工艺制得的减水剂性能测定

在25 ℃条件下，n(SAMS)∶ n(AA)∶ n(TPEG2400)=0． 3∶ 4． 0∶ 1． 0，2 h 内匀速滴加引发剂 E 及共聚单体AA 于 SAMS、TPEG 混合溶液中，共聚单体 AA 溶液先于引发剂 E 溶液滴加完毕，再用 w(NaOH)=40% 的水溶液中和，制得聚羧酸系减水剂。对此减水剂进行了水泥净浆性能测试，在水灰比为 0． 29，掺量为 0． 18%条件下，水泥净浆初始流动度为 280 mm，1 h 经时流动度为 270 mm，减水率达到 29%。合成的聚羧酸减水剂在低掺量下表现出很好的分散性与分散保持性能，且减水效果较好。结论

(1)本文研究一种聚羧酸减水剂的低温生产工艺，通过单因素实验分析，得到最佳工艺条件:反应温度25 ℃，n(SAMS)∶ n(AA)∶ n(TPEG)=0． 3∶ 4． 0∶ 1． 0，引发剂 E 用量为 0． 18%，反应时间 2 h;(2)采用最佳工艺条件合成得到的减水剂，在水灰比为 0． 29，掺量为 0． 18% 条件下水泥净浆初始流动度为 280 mm，1 h 经时流动度为 270 mm，具有较好的分散性与分散保持性能;(3)在混凝土中掺加采用最佳工艺制得的聚羧类减水剂，其减水率可达 27%，且强度越发稳定。与国内目前广泛应用的聚羧酸类减水剂相比，该减水剂减水率高，保坍性好，合成工艺简单，且聚合反应过程在室温下即可完成，耗能更低，成本较低，具有良好的性价比和市场竞争力。

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第三篇：聚羧酸系减水剂（共）

聚羧酸系减水剂

百科名片

聚羧酸系高性能减水剂（液体）是继木钙为代表的普通减水剂和以萘系为代表的高效减水剂之后发展起来的第三代高性能减水剂，是目前世界上最前沿、科技含量最高、应用前景最好、综合性能最优的一种高效减水剂。PC聚羧酸系高性能减水剂是代表当今世界技术含量最领先的减水剂产品。经与国内外同类产品性能比较表明，PC聚羧酸系高性能减水剂在技术性能指标、性价比方面都达到了当今国际先进水平。

一、性能特点

1、掺量低、减水率高：减水率可高达45%，可用于配制高强以及高性能混凝土。

2、坍落度轻时损失小：预拌混凝土2h坍落度损失小于15%，对于商品混凝土的长距离运输及泵送施工极为有利。

3、混凝土工作性好：用PC聚羧酸系高性能减水剂配制的混凝土即使在高坍落度情况下，也不会有明显的离析、泌水现象，混凝土外观颜色均一。对于配制高流动性混凝土、自流平混凝土、自密实混凝土、清水饰面混凝土极为有利。用于配制高标号混凝土时，混凝土工作性好、粘聚性好，混凝土易于搅拌。

4、混凝土收缩小：可明显降低混凝土收缩，显著提高混凝土体积稳定性及耐久性。

5、碱含量极低：碱含量≤0.2%。

6、产品稳定性好：低温时无沉淀析出。

7、产品绿色环保：产品无毒无害，是绿色环保产品，有利于可持续发展。

8、经济效益好：工程综合造价低于使用其它类型产品。

9、唯一的缺点可能就是与其他水泥和胶凝材料的适应性问题，可以这么说，聚羧酸类减水剂是所有减水剂系类中与水泥适应性最差的外加剂之一，所以在使用之前都要对水泥以及其他胶凝材料做适应性的实验来确定其性能好坏，这是很值得注意的地方！

二、技术性能

项 目（标准型）（缓凝型）

外观 浅棕色液体 浅棕色液体

密度（g/ml）1.07±0.02 1.07±0.02 固含量（%）20±2 20±2 水泥净浆流动度（基准水泥）（㎜）≥250（W/C=0.29）≥250（W/C=0.29）

pH 6～8 6～8

氯离子含量（%）≤0.02 ≤0.02 碱含量（Na2O＋0.658K2O）（%）≤0.2 ≤0.2

聚羧酸系高性能减水剂混凝土性能指标

项 目（标准型）（缓凝型）

减水率（%）25～45 25～45 泌水率比（%）≤20 ≤20

坍落度增加值（㎜）＞100 ＞100 坍落度保留值（1h）（㎜）≥160 ≥160 含气量（%）2.0～5.0 2.0～5.0

凝结时间差（min）初凝-90～+90 +150 终凝-90～+90 +150

抗压强度比（%）1d ≥180 无要求 3d ≥165 ≥155 7d ≥155 ≥145 28d ≥135 ≥130

耐久性 28d收缩率比（%）≤100 ≤100 200次快冻相对动弹模量（%）≥60 ≥60 抗氯离子渗透性（C）≤1000 ≤1000 碳化深度比（%）≤100 ≤100 钢筋锈蚀 无 无

常用掺量（%）占胶凝材料总量的0.8～1.5%

三、使用说明

1、DH-4004型聚羧酸系高性能减水剂的掺量为胶凝材料总重量的0.4%～2.5%，常用掺量为0.8%～1.5%。使用前应进行混凝土试配试验，以求最佳掺量。

2、DH-4004型聚羧酸系高性能减水剂不可与萘系高效减水剂混合使用，使用聚羧酸系高性能减水剂时必须将使用过萘系高效减水剂的搅拌机和搅拌车冲洗干净否则可能会失去减水效果。

3、使用聚羧酸系高性能减水剂时，可以直接以原液形式掺加，也可以配制成一定浓度的溶液使用，并扣除聚羧酸系高性能减水剂自身所带入的水量。

4、由于掺用聚羧酸系高性能减水剂混凝土的减水率较大，因此坍落度对用水量的敏感性较高，使用时必须严格控制用水量。

5、聚羧酸系高性能减水剂与绝大多数水泥有良好的适应性，但对个别水泥有可能出现减水率偏低，坍落度损失偏大的现象。另外，水泥的细度和储存时间也可能会影响聚羧酸系高性能减水剂的使用效果。此时，建议通过适当增大掺量或复配其它缓凝组分等方法予以解决。

6、掺用聚羧酸系高性能减水剂后，混凝土含气量有所增加（一般为2%～5%）有利于改善混凝土的和易性和耐久性，如需在蒸养混凝土中使用或有其它特殊要求，请联系我们，我们为您及时解决。

7、由于聚羧酸系高性能减水剂掺量小、减水率高，使用聚羧酸系高性能减水剂配制C45以上的各类高性能混凝土，可以大幅度降低工程成本，具有显著的技术经济效益；用于配制C45以下等级混凝土，虽然聚羧酸系高性能减水剂的成本偏高，但可以通过增加矿物掺合料用量，降低混凝土的综合成本，同样具有一定的技术经济效益。

四、作用机理

减水作用是表面活性剂对水泥水化过程所起的一种重要作用。减水剂是在不影响混凝土工作性的条件下，能使单位用水量减少；或在不改变单位用水量的条件下，可改善混凝土的工作性；或同时具有以上两种效果，又不显著改变含气量的外加剂。目前，所使用的混凝土减水剂都是表面活性剂，属于阴离子表面活性剂。

水泥与水搅拌后，产生水化反应，出现一些絮凝状结构，它包裹着很多拌和水，从而降低了新拌混凝土的和易性（又称工作性，主要是指新鲜混凝土在施工中，即在搅拌、运输、浇灌等过程中能保持均匀、密实而不发生分层离析现象的性能）。施工中为了保持所需的和易性，就必须相应增加拌和水量，由于水量的增加会使水泥石结构中形成过多的孔隙，从而严重影响硬化混凝土的物理力学性能，若能将这些包裹的水分释放出来，混凝土的用水量就可大大减少。在制备混凝土的过程中，掺入适量减水剂，就能很好地起到这样的作用。

混凝土中掺入减水剂后，减水剂的憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面，而亲水基团指向水溶液，构成单分子或多分子层吸附膜。由于表面活性剂的定向吸附，使水泥胶粒表面带有相同符号的电荷，于是在同性相斥的作用下，不但能使水泥－水体系处于相对稳定的悬浮状态，而且，能使水泥在加水初期所形成的絮凝状结构分散解体，从而将絮凝结构内的水释放出来，达到减水的目的。减水剂加入后，不仅可以使新拌混凝土的和易性改善，而且由于混凝土中水灰比有较大幅度的下降，使水泥石内部孔隙体积明显减少，水泥石更为致密，混凝土的抗压强度显著提高。减水剂的加入，还对水泥的水化速度、凝结时间都有影响。这些性质在实用中都是很重要的。

五、包装

1、DH-4004型聚羧酸系高性能减水剂, 水剂采用桶装, 粉剂为塑桶装。

2、应置于阴凉干澡处储存，避免阳光直射。

3、有效保存期为12个月，超期经试验验证合格后仍可继续使用。

DH-4004型聚羧酸系高性能减水剂（液体）

六、应用中的几点理解误区

作为最新一代的高性能外加剂，聚羧酸减水剂的工程应用日益增加。从预制混凝土构件到现浇混凝土，从自密实混凝土、清水混凝土到需要快凝早强的特殊混凝土，从铁路、桥梁、水电等领域到市政、民建工程，聚羧酸减水剂正占有越来越大的市场份额。但毕竟聚羧酸减水剂工程应用的时间还较短，对其应用技术的基础研究还相对较少，应用者大多凭厂家的宣传、凭以往经验甚至凭感觉，其中难免有一些应用乃至理解上的误区。1、聚羧酸减水剂与水泥的适应性好

常见的对聚羧酸减水剂性能的描述是：减水率高、与水泥适应性非常好、混凝土和易性好、一小时坍落度无损失等。事实上，胶凝材料成分复杂多变，从吸附一分散机理看，任何外加剂都不可能适应所有情况，聚羧酸外加剂与水泥适应性好也是与萘系减水剂相对比较而言的。

混凝土工作性，总体上可分为流动性指标和稳定性指标。掺加聚羧酸减水剂的混凝土和易性比较好，在较高的掺量或较高用水量时也不会发生明显的离析、泌水，混凝土在模板中的沉降也较小，也就是说从稳定性指标来说，聚羧酸减水剂与水泥的适应性要明显好于萘系减水剂。但从流动性指标来说，并不尽然。

（1）聚羧酸减水剂的适应性与其掺量直接相关

我们都知道，萘系减水剂掺量较高的高标号混凝土流动性较好，坍落度损失较小；但中低标号混凝土往往流动性差，坍损也较大，而适当增加掺量是改善适应性的最有效措施。聚羧酸外加剂同样如此，笔者用北京地区常用的胶凝材料和骨料配制 C30 混凝土，外加剂用巴斯夫公司聚羧酸减水剂，结果发现：减水剂掺量(折固)在 0.13 ％ ~0.15 ％间时，混凝土都能获得较好的流动性，但坍落度损失普遍较大，不管复配哪种常用缓凝剂，加多大剂量，当减水剂掺量达到 0.16 ％后，大部分混凝土 1 小时后都能保持较好的流动性。

(2)与萘系减水剂适应性差的水泥一般与聚羧酸减水剂适应性也较差

一般说来，碱含量高、铝酸盐含量高或细度高的水泥需水量大。萘系减水剂的掺量较高，坍落度损失较大，同样，用聚羧酸减水剂也有相同的规律。某些掺加萘系减水剂有滞后泌水现象的水泥，改用聚羧酸减水剂同样会泌水，但程度稍轻。若水泥由于石膏原因存在非正常坍落度损失(混凝土在出机几分钟后即失去流动性)，用聚羧酸减水剂也不会有改观，只能同时补充硫酸根离子才能从根本上解决，这跟萘系减水剂是一致的。

(3)某一具体的聚羧酸产品的“适应面”不及萘系产品

萘系产品是由相同原材料在相同工艺条件下合成的结构性能相同的产品，聚羧酸减水剂是由不同种原材料在不同工艺条件下合成的具有相类似分子结构的一类产品。萘系产品的不同主要体现在原材料的品质和工艺条件的稳定性上，而聚羧酸产品的不同基于化学分子结构的不同。具体到应用上，萘系产品对不同情况的适应性更多表现在最佳掺量在一定范围内的波动或坍落度损失值的相对大小。对于某一具体聚羧酸产品，情况截然不同：如果该产品能适应混凝土材料，混凝土状态会很好，坍损也小；若不能适应混凝土材料，则结果就不是程度的不同了，而可能是完全失效，这时必须换用另一种类型的产品才能解决。事实上这样的情况经常发生，特别是用北方原材料，可能原因是水泥矿物、微量元素或助磨剂等。也就是说从“适应面”上说，某一特定的聚羧酸产品的适应性不及萘系产品。、聚羧酸减水剂太敏感，不易控制

一般而言，减水剂减水率越高，则在其有效掺量区间内拌和物流动度对掺量越敏感。因此，许多工程技术工作者凭直觉认为聚羧酸减水剂应用时太敏感，并以此强调计量、混凝土生产与控制的困难性。这样理解的前提是将减水剂折算成纯固体，看纯固体掺量的增加对混凝土流动性能的改善。举例来说：对普通标号的泵送混凝土，萘系减水剂掺量在 0.65 ％～ 0.85 ％的区间内能使混凝土的工作性能达到最佳，而聚羧酸减水剂(以巴斯夫公司产品为例)的掺量区间是 0.14 ％ ~0.18 ％。萘系减水剂的掺量变化范围是 0.2 ％左右，聚羧酸减水剂的掺量范围是 0.04 ％左右，从这个意义上说，羧酸减水剂确实比萘系减水剂敏感的多。

第四篇：聚羧酸系高保坍型减水剂的研究

聚羧酸系高保坍型减水剂的研究

1引言

聚羧酸系外加剂与传统外加剂相比由于具有优异的分散性能、良好的坍落度保持能力已成为了世界性的研究热点和发展重点[1-3]。我国由于核电、水利、桥梁、隧道等大型基础设施的兴起，尤其是国家铁路客运专线网工程的规划实施，对高性能外加剂的市场需求持续增长。虽然聚羧酸外加剂优异的减水性能和良好坍落度保持能力已被业界广泛认可，但由于存在对水泥矿物组成、水泥细度、石膏形态和掺量、外加剂添加量和、配合比、用水量以及混凝土拌合工艺具有极高的敏感度，严重影响了现有产品在工程中的广泛应用[4-6]。特别是我国水泥种类繁多，集料质量地区差异很大，往往造成新拌混凝土坍落度损失大，难以保证混凝土的质量。

显然未来混凝土化学外加剂将受到内部建筑工业及外部资源等多方面的限制，要想解决这些问题，必须开发出适应性更强的外加剂，尤其是开发具有超强坍落度保持能力的聚羧酸外加剂就十分必要，这类外加剂既可以单独使用或和现有聚羧酸外加剂复配使用，解决现有聚羧酸外加剂高温保坍的技术难题。据报道[7]马来酸酐与异丁烯共聚物、丙烯酸交联聚合物以及梳形接枝共聚物可以用来控制坍落度损失，这些技术对于控制坍落度损失是有效的，但仍然存在坍落度保持时间不长和高温失效的缺陷，而且减水性能较差。本课题组前期针对萘系减水剂也开发了系列保坍组分[9-10]，对传统萘系减水剂是非常有效的，但对聚羧酸的适应性差。

本文研究了一种新型的高坍落度保持能力聚羧酸盐外加剂（HSE），这种外加剂同目前的聚羧酸盐高效减水剂相比，具有更优异的保坍性能，尤其是夏季高温环境下以及对中、低流动性混凝土具有良好的适应性。

2理论与实验部分

2.1高保坍型聚羧酸系高效减水剂分子结构设计理念 聚羧酸盐外加剂主链化学结构中含有大量羧基、磺酸基负离子提供电斥力和吸附点，含有聚乙二醇长側链提供空间位阻效应，其分散性能的高低和坍落度保持能力和聚合物的吸附密切相关。早期吸附快，吸附量大，空间位阻效应强，则初始分散性能强；早期吸附量少，吸附速度慢，则初始分散性能差、但分散保持性能优异。

大量研究表明，混凝土拌合物液相中残存减水剂的浓度变化与坍落度损失紧密相关。当减水剂添加到水泥-水体系中，大量减水剂吸附在水泥颗粒表面或早期水化物上,它或是被水化物包围,或是与水化物反应而被消耗掉,其减水作用随时间延长而降低，水泥颗粒间斥力减小,造成水泥颗粒凝聚,这是造成掺减水剂的混凝土坍损的根本原因。因此坍落度损失的快慢主要取决于高效减水剂分散能力降低的速率。

本研究根据新拌混凝土坍落度损失原理，同时借鉴减水剂后掺法和反应性高分子的研究思路，从改变外加剂吸附行为的角度着手，设计和开发了一种具有优异坍落度保坍能力，同时又具有一定分散性能的聚羧酸系减水剂(HSE)。新型的高保坍型聚羧酸和接枝共聚物外加剂减水剂具有相似的化学结构，但接枝側链更长，羧基比例更低，同时共聚物分子结构中具有酯交联点。共聚物分子中聚乙二醇长側链提供了空间位阻效应，延缓了水泥颗粒的物理凝聚，只要少量聚合物吸附在水泥-水界面上，就能提供一定的分散性。分子中的酯键交联点在水泥碱性介质中水解，缓慢向水一水泥体系中释放出具有分散功能的低分子量共聚物，补充由于C3A、C4AF消耗的减水剂, 使体系中的减水剂始终维持在临界胶束状态, 使坍落度不损失或损失很小。

2.2 试验部分 2.2.1 试验原材料

表1试验原材料一览表

型号 化学成份 生产厂家

羧酸类接枝共聚HSE高保坍型减水剂

物

本课题组 JM-PCA（= 1 * ROMAN I）超塑化剂

42.5P.O海螺水泥

物

羧酸类接枝共聚

本公司

安徽白马山水泥厂

2.4.2试验方法（1）水泥净浆试验

试验条件及方法：水泥300g，加87ml自来水及所需高效减水剂。使用SS-160A双转双速水泥净浆搅拌机，按标准程序搅拌后，用Ø上=36mm，Ø下=64mm，高60mm的截锥圆模，在平板玻璃上测定不同时间的水泥净浆扩展度。

（2）标准条件下新拌混凝土性能

外加剂减水率、含气量、凝结时间试验方法参照GB8076-97《混凝土外加剂》的相关规定执行；坍落度及坍落度损失参照JC473-2001《混凝土泵送剂》相关规定执行。

（3）高温环境下新拌混凝土性能

高温混凝土试验测试了中、低坍落度混凝土的损失情况。预先将水泥、砂、石子放到高温室预热，同时试验用水也进行预热到指定温度，混凝土搅拌完毕后放入高温室，不同的时间测试其坍落度变化情况。

（4）吸附性能测试

称取重10g水泥试样加入到各种浓度的接枝共聚物溶液20 ml中，摇动充分混合后置于恒温箱中(20℃)，5min后，用吸滤器滤出液体部分，采用高速离心机离心分离滤液（转速13000r/min，5min），收集离心管上部清液作浓度测定。采用总有机碳分析（analyticjena Co.multi N/C 3100）来测定滤液中有机碳的含量，从分散剂添加总量中减去滤液中通过有机碳（扣除空白浆体中有机碳）计算出的分散剂量就得到分散剂被胶凝材料颗粒吸附的吸附量（表观吸附量）。

3结果与讨论 3.1净浆性能

表2 水泥净浆流动度经时变化（试验温度30℃）

外加剂 流动度变化mm×mm JM-PCA（= 1 * HSE/% ROMAN I）/%

n

0mi

30min

60min

n

120mi0.30 0.20 0.10 0.15 0.20 － － － 0.15 0.10 0.05 0.20

72 265 216 168 258

230 175 252 232 225 242

265 220 245 238 242 210

268 225 206 221 235 165 净浆试验结果见表2，单掺HSE外加剂的初始净浆流动度很小，然而过了30分钟后净浆流动度突然变大，并且在60分钟和120分钟之间达到最大值。与此同时掺JM-PCA（= 1 * ROMAN I）的水泥净浆流动度随时间的延长，有所下降。当HSE和JM-PCA（= 1 * ROMAN I）复配使用，掺量略有提高，但流动度随时间延长还反而增加，说明HSE初始减水效果一般，但对降低流动度损失却是十分有利的。

3.2标准条件下新拌混凝土性能

表3实验结果表明：初始净浆性能和混凝土性能之间没有明显的相关性，掺HSE的净浆即使不流动，但仍然具有20％左右的减水率。净浆损失和混凝土坍落度损失之间具有良好的相关性。按照JC473-2001《混凝土泵送剂》标准进行检测，新拌混凝土但随时间的延长，不但坍落度增加而且扩展度也是增加。

表3 HSE减水率及坍落度保持性能评价（试验温度20℃）

掺量 /% 减水率 WR/%

量

含气凝结时间

坍落度（cm）/扩展度（cm）

/h:min

/%

凝

初

凝

终

n

0mi

60min

in

90m

9:20.18 14.8

2.1

0

9:40.24 19.5

2.5

10:0.30 25.2

2.3

12:35

13:05

13:40

21.0/45

21.5/49

20.5/42 2 7

21.5/

4/42

22.5/

5/45

23.5/6

/65

20.5

21.5

23.53.3高温环境下混凝土试验

表4中、低流动度混凝土坍落度经时变化（试验温度30℃）

外加剂 坍落度经时损失/cm

JM-PCA（= 1 * HSE/%

ROMAN I）/%

0min

60min

90min 0.28 0.15 0.10 －

－ 0.08 0.13 0.18

14.0 14..5 16.8 17.5

15.0 15.8 14.3 9.0

13.8 13.2 12.5 6.5 对于大流动度混凝土坍落度保持相对容易，而核电工程往往采用中、低流动性混凝土，对坍落度保持性能要求很高，因此考察中、低流动性混凝土在高温下保坍性能就具有重要的现实意义。本试验混凝土配合比为C:F:S:G大:G小:W=290:60:756:680:453:175（C:水泥，F:粉煤灰，S:砂子，G大:大石子，G小:小石子），通过调整减水剂掺量，控制初始坍落度为12~18cm，测定1小时和90min后的坍落度损失情况，试验结果见表4。实验结果表明：用HSE高保坍减水剂配置的混凝土虽随时间的延长，不但坍落度增加而且扩展度也是增加的，但其掺量较高。而相比之下采用JM-PCA（= 1 * ROMAN I）配制中、低流动性混凝土，在高温环境下坍落度损失很大，60min已经就损失了50％以上。当掺采用HSE和JM-PCA（= 1 * ROMAN I）复配可以达到在较低掺量下具有较长时间的坍落度保持能力。3.4机理分析

2.0Adsorption amount/mg.g-11.51.0 HSE JM-PCA(I)0.50.001234-1Admixture dosage /mg.g5

图1 不同聚羧酸盐外加剂的吸附行为

图1是水泥颗粒随聚羧酸盐外加剂浓度变化的吸附曲线。显然HSE减水剂具有比JM-PCA（= 1 * ROMAN I）较低的吸附趋向。对于JM-PCA（= 1 * ROMAN I）高效减水剂，掺量在0.5～3.0mg.g-1范围内，水泥粒子的吸附量不断增加，且增加的速度较快；掺量在3.0～5.0mg.g-1的范围内，吸附量也在增加，但增加的速度变缓。而对于HSE高效减水剂，在整个掺量范围内，吸附率都不超过30％，掺量在0.5～1.5mg.g-1范围内，水泥粒子的吸附量随掺量增加而增加，且增加的幅度较慢；掺量在1.5～5.0mg.g-1的范围内，吸附量基本不在增加。因此当提高HSE外加剂的掺量后，大量的外加剂残留在孔隙溶液中，使体系中的减水剂始终维持在临界胶束状态。此外HSE分子结构中具有较大空间位阻的长侧链，延缓了水泥颗粒的物理凝聚，只要少量聚合物吸附在水泥-水界面上，就能提供一定的分散性。而且随时间的推移，具有架桥结构的羧酸盐在水泥碱性溶液中架桥部分被切断，变成了具有分散性能的聚合物分子，从而被水泥粒子吸附，使坍落度不损失或损失很小。

4结语

根据新拌混凝土坍落度损失原理，同时借鉴减水剂后掺法和反应性高分子的研究思路，从改变外加剂吸附行为的角度着手，成功开发了一种具有优异坍落度保坍能力，同时又具有一定分散性能的聚羧酸盐高效减水剂(HSE)。HSE不但对于大流动性混凝土具有良好的保坍性能，而且对于初始坍落度为12～18cm的中、低流动性混凝土也具有良好的保坍效果；不但在常温下，而且在夏季高温环境下也仍然具有良好的坍落度保持能力；不但可以单独作为减水剂使用，而且可以和现有聚羧酸外加剂复配使用，解决现有聚羧酸盐与部分水泥或集料不相适应的难题，促进聚羧酸盐外加剂的推广和普及。

第五篇：高减水型聚羧酸减水剂的研究

高减水型改性醚类聚羧酸减水剂的试验研

究

陈超

长沙加美乐素化工有限公司，长沙，410000

摘要：

以改性聚醚、丙烯酸、AMPS等为原料，长沙加美乐素化工有限公司研发合成了一种高减水型聚羧酸减水剂，该减水剂相较萘系及市售聚羧酸减水剂具有更高的减水率且坍落度损失较小，具有很高的性价比。

关键词

高减水型聚羧酸减水剂；聚羧酸减水剂；减水率。

0引言

聚羧酸减水剂作为新一代的减水剂产品，相较传统萘系相比具有掺量低、减水率高、保坍性好、引气适中等特点，目前市场占有率正逐步增加。本文以丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、AMPS、改性聚醚等原料合成了一种高减水型聚羧酸减水剂，该产品较市面上聚羧酸减水剂产品减水率更高，性价比优异。

1实验部分

1.1原材料及仪器

改性聚醚（TPEG），工业级；丙烯酸（AA），工业级；甲基丙烯磺酸钠（MAS），工业级；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS），工业级；复合引发剂；恒温水浴锅；恒流泵；搅拌器；四口烧瓶等。1.2减水剂的合成

AMPS与MAS投入备好底水的四口烧瓶中于一定温度下加入活性剂聚合，一定时间后加入改性聚醚于四口烧瓶中，于一定温度下搅拌溶解，升温至反应温度后投入一定量的与复合引发剂，并滴加AA与分子量调节剂。滴加完成后保温1小时老化，反应结束，于50度下加入液碱中和至中性。1.3减水剂性能测试

（1）水泥净浆流动度测试及胶砂流动度测试，参见GB/T 8077-2000《混凝土外加剂匀质性实验方法》进行实验。

（2）混凝土性能测试，参见GB 8076-2008《混凝土外加剂》进行实验。

2结果与讨论

2.1水泥净浆流动度实验

下表为萘系与市售聚羧酸减水剂与本工艺合成品的水泥净浆流动度对比实验，其中本实验所采用的水泥为中材PO42.5水泥。

由表可以看出，萘系减水剂掺量大，且流动性随时间延长而减小，且1小时后无流动度；市面对比产品相较萘系减水率有很大提高净浆流动度，但1小时损失较大，但本工艺合

成品净浆流动度相较前两种样品均有很大的提升，且60分钟后略有增大，净浆流动度保持性能良好。

表1水泥净浆流动度对比实验

减水剂种类 萘系

市面聚羧酸减水剂 本工艺合成品

2.2胶砂流动度对比试验

表2为萘系与市售聚羧酸减水剂与本工艺合成品的胶砂流动度对比实验，其中本实验所采用的水泥为中材PO42.5水泥，基准砂。

表2胶砂流动度对比实验

减水剂种类

萘系

市面聚羧酸减水剂 本工艺合成品 减水剂掺量

0min

1.4 0.5 0.5

200 200 240

胶砂流动度 30min 160 180 225

60min 0 150 210 减水剂掺量

1.0 0.3 0.3

水泥净浆流动度

0min 235 240 270

30min 135 220 280

60min 0 185 280

由图2可以看出萘系减水剂胶砂流动度初期不大且损失很快，经过一小时后已经没有流动度；市售聚羧酸减水剂有较高的减水率且经时损失均匀，但1小时后损失较大；本工艺合成减水剂减水率明显提高，一小时损失较少。2.3混凝土减水率及强度实验

表3为萘系减水剂与市售减水剂及本工艺和成品的减水率对比实验，混凝土配合比为C 290 ：F 60 ：G 1085 ：S 785 ：W 165。

表3混凝土减水率及抗压强度对比实验

减水剂 品种 空白 萘系 市售 合成品

本实验采用材料分别为中材PO42.5水泥、河砂、卵石、矿料掺合物包括粉煤灰、矿粉等。由表可见本工艺合成品减水率明显高于萘系及市售产品，性能优异。2.4混凝土坍落度损失对比实验

表4为萘系减水剂与市售减水剂及本工艺和成品的减水率对比实验，混凝土配合比为

用水量 /(kg/m3)190 159 142 134 0 0.6

坍落度 /mm 180 175 175 180

减水率 /% 0 16.3 25.3 29.5

3d 20.3 31.8 28.6 29.9

抗压强度 7d 29.7 39.1 41.2 40.8

28d 39.5 47.6 55.2 55.6 掺量/% 0.12 0.12

C 290 ：F 60 ：G 1085 ：S 785 ：W 165。由表可见本工艺合成的减水剂坍落度损失较市面减水剂也有明显提高。

表4混凝土坍落度损失对比实验

减水剂种类

萘系 市面聚羧酸产品 本工艺合成品

3合成背景及作用机理分析

研究表明，聚羧酸减水剂是一种分子结构为梳型、可由带羧酸盐基（—COOH）、磺酸盐基（—SO3）、聚氧乙烯侧链基（PEO）的单体以一定的比例在水溶液中聚合所得的产物。其特点是主链为带多个极性较强集团疏水性短主链，侧链带较多亲水性集团的长侧链。现今研究中也多采用MAS、AMPS等制备聚羧酸减水剂。然此方法多见于单体为聚醚APEG及MPEGMA中，在改性聚醚中并不常见。本合成研究表明，在现今主流产品TPEG中加入一定比例的MAS、AMPS，并佐以一定的反应方式下，合成的改性醚类聚羧酸减水剂具有较高的减水效果及较小的坍落度损失，在当今市场应用中体现出很高的优势。

分析其作用机理如下：磺酸基为带有负电的活性集团，在于水泥颗粒作用时能包裹于水泥颗粒表面起到静电排斥的作用，使水泥颗粒分散开来从而提高分散性；AMPS本身带有磺酸基且易行成长侧链提供空间位阻作用，有利于水泥颗粒之间的隔离；同时改性聚醚本身优越的减水与保坍性及较高的反应活性使得几种发挥减水作用的集团的性能得以体现；通过两步聚合，即先合成长侧链的方式使得侧链的长度及稳定性更能满足性能需求的同时提高了转化率。由以上几种因素共同促进了本合成减水剂减水率的较大提升。4总结与结论

实验表明本工艺合成的聚羧酸减水剂具有较高的减水率，相比萘系及市售聚羧酸减水剂具有较大的优越性，在净浆、砂浆及混凝土中都有很好的体现。且本工艺合成品坍落度损失不大，性价比优异。5展望

聚羧酸减水剂作为现今发展前沿的减水剂品种，其合成路线的研究有着广阔的背景。学者可尝试不同途径及方法开发出具有特色的减水剂产品，以满足现在日益高涨的市场需求。冬季温度较低，萘系减水剂因为其结晶问题将逐渐淡出冬季市场，聚羧酸减水剂将广泛应用。但是聚羧酸减水剂因为羧基的缓凝效果，在冬季应用存在着凝结时间等一些列问题，同时成本问题也不可忽视，这些都将成为研究方向得以突破。减水剂掺量

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60min 0 170 210

作者简介：陈超，(1988年-)，女，长沙加美乐素化工有限公司高级研发技术员，从事聚羧酸减水剂合成及产品研发。

公司简介：长沙加美乐素化工有限公司，是一家以聚羧酸减水剂为主导产品的建材公司，从过去导现

在，一直立足于领先科技，为客户度身订造高品质产品，满足市场需求，开启化学剂外加剂应用的最大潜能。

公司地址：湖南省长沙市芙蓉区车站北路48号新天会议中心6楼。