聚羧酸系高性能减水剂的合成技术

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1、聚竣酸系高性能减水剂的合成技术摘要：介绍了国内外聚竣酸系高性能减水剂的研究发展现状、分子结构特征以及聚竣酸类高性能减水剂的合成方法，分析了聚竣酸系高效减水剂的不同合成技术的优缺点，认为制备具有聚合活性的大单体的技术是聚竣酸系高性能减水剂需要解决的紧迫问题，提出了聚竣酸系高性能减水剂的研究方向和研究方向和研究过程的问题及解决措施。0引言近代混凝土外加剂的发展约有60多年的历史。一种以蔡磺酸盐为主要成分的分散剂于1938年在美国取得了专利，标志着各种外加剂专利产品的开始和迅速发展。2（）世纪3（）年代初开始，美国等发达国家已经在公路、隧道、地下工程中应用了化学外加剂，这些早期使用的外加

2、剂主要有松香酸钠类引气剂、木质素磺酸盐塑化剂、硬脂酸皂类防水剂和氯化钙等早强剂。20世纪60年代初期出现的以荼磺酸盐甲醛缩合物（PNS）和磺化三聚鼠胺甲醛树脂（PMS）为主要成分的高效减水剂（也称为超塑化剂）奠定了现代混凝土材料和建筑施工方法现代化的基础，因此，混凝土高效减水剂的发明和应用被世界上公认为混凝土技术发展的一次突破。目前高效减水剂在我国年产量已经超过百万吨，每年用于超过4亿立方米混凝土的工程建设中。面临着环境、资源和能源的诸多新问题，水泥混凝土行业必须摆脱不可持续发展的传统产业模式。20世纪90年代提出了高性能混凝土（HighPerformanceConcrete,简称

3、HPC）的概念，要求混凝土材料不仅具有优异的力学性能，还应该同时满足良好的工作性能、耐久性能、体积稳定性和经济性等多种耍求。高性能混凝土成为21世纪各国努力发展的新型建筑材料。高性能混凝土等新材料的发展要求性能更好的高效减水剂，聚竣酸系高性能减水剂是性能上更加优异的新型减水剂，具有PNS和PMS高效减水剂所不可比拟的优点：低掺量高性能（掺量为水泥重量的0.2%n0.5%,减水率可高达30〜40%）；流动性保持能力好（1〜2h内新拌混凝土坍落度基本无损失）；适应性好（各种水泥和混合材）；绿色无污染（合成过程中不使用甲醛等环境污染物）;性能的可设计性强（可实现分子结构与性能的设计）。其

4、由于具有优良的综合效益，因此在世界范围内得到广泛关注，被称为第三代高性能减水剂。1国内外研究现状与存在的问题国外研究聚竣酸系减水剂时间较长，其产品生产工艺和技术控制己经比较成熟，工业化产品已经在很多工程屮获得应用。据报道，1998年日木聚竣酸系产品已占所有高性能AE减水剂产品总数的60以上，其主要生产厂商有花王、竹本油脂、日本制纸、腾泽药品等瞳]。北美和欧洲各国近几年的研究重心也逐步向聚竣酸系转移〜主要是商业化开发和推广，如Grace公司的Asva系列、脚公司的Pheomix700FC牌号、Rheobuild3000FC超早强减水剂、Sika公司的Visconcrete3010等都

5、具冇良好的性能L5]。聚竣酸类减水剂已成为世界性的研究热点16],而我国正处于研允开发阶段，技术和产品还不成熟。对聚竣酸高性能减水剂进行系统研究的还很不够，仅清华大学、上海建筑科学研究院等单位有合成产品【2.5],但其综合性能不是很好，与国外产品相比还有相当大的差距。由于技术保密等原因，掌握聚竣酸系高性能减水剂完整的牛产技术的国家还不多，特別是生产聚竣酸系高性能减水剂的关键原材料和工艺控制，例如催化剂、消泡剂、稳定剂等。我国尽管有很多大学和研究部门正在从事这方面的研究瞳.5],但FI前合成聚竣酸系减水剂选择的关键原材料受到限制,从原材料选择到生产工艺、降低成本、提高性能等方面，也仅

6、仅是起步。2聚竣酸系减水剂结构特点及其主要合成方法聚竣酸系减水剂分子结构呈梳型，主链上带有多个活性基团，极性较强，侧链带有亲水性的聚醸链段，并且链较长，数量多，疏水基的分子链段较短，数量较少。典型聚竣酸高性能减水剂的分子结构如图1所示。H2图1聚竣酸系高效减水剂的分子结构Fig.1MolecularstructureofthepolycarboxylicacidsuperplasticizerR］nRz、、民、R代表H或CHo；代表带有1~3个碳原子的烷基基团；M、Mz代表碱金属，碱土金属或镀基或有机胺等基团；a、b、c、d、rl、m为整数上述聚竣酸聚合物是通过自由基聚合反应得到的

7、，包括链引发、链增长、链转移和链终止4个过程，反应在氮气保护气氛下进行。聚合产物对水泥粒子的分散能力収决于共聚物的序列结构、分子量及其分布、官能团的种类和数量、侧链的长短、极性与非极性基团的比例等参数1-719J,影响这些结构参数的因素均会对减水剂的减水能力产生影响。国内外研究表明，单体的投料比及引发剂用量对其分散性能的影响尤为明显。由于对聚竣酸高性能减水剂的分子结构与性能的关系认识还很不全面，制备聚竣酸高性能减水剂的原材料、合成工艺、产物的组成和分子结构具有很大的变