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1、聚羧酸系減水劑研究摘要：綜述了聚羧酸系減水劑的合成原理及方法，討論了其減水機(jī)理并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比，最后還論述了聚羧酸減水劑的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞：聚羧酸鹽；減水劑；減水機(jī)理 聚羧酸系有機(jī)材料目前受到廣泛關(guān)注，它主要用于混凝土減水劑、洗滌添加劑、涂料及油墨中的顏料分散劑等領(lǐng)域。該類表面活性劑具有優(yōu)良的洗滌、滲透、分散、乳化、破乳等性能，特別是具有低溫洗滌效果好、耐硬水、生物降解性能好、配位性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此，應(yīng)用范圍很廣，將聚羧酸型高分子用作混凝土減水劑的歷史不長(zhǎng)，日本是其首要研究開發(fā)國和使用國。近年來，聚羧酸
2、減水劑在混凝土業(yè)中被廣泛接受，并受到國內(nèi)外混凝土外加劑研究者及使用者的日益關(guān)注。究其原因，與傳統(tǒng)的減水劑萘磺酸和磺化三聚氰胺縮合物相比，他們能在低摻量下賦予混凝土高分散性、流動(dòng)性及高分散體系穩(wěn)定性防止坍落度損失。同時(shí)，工業(yè)萘價(jià)格上漲、萘系減水劑生產(chǎn)周期長(zhǎng)、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題日益突出也使聚羧酸系減水劑的應(yīng)用勢(shì)在必行。目前，日本常用高效引氣減水劑的主要成分正從萘磺酸鹽加反應(yīng)性高分子向聚羧酸系過渡，歐美各國亦緊追其后?！ ∮嘘P(guān)聚羧酸減水劑研究進(jìn)展特別是對(duì)該類減水劑制備原理、作用機(jī)理、發(fā)展前景等方面綜述報(bào)道較少。筆者擬對(duì)該類減水劑的制備
3、原理、作用機(jī)理、發(fā)展前景等方面研究進(jìn)展做一綜述?！ ?制備原理 聚羧酸鹽高性能減水劑是由帶有磺酸基、羧基、氨基以及含有聚氧乙烯側(cè)鏈等的大分子化合物，在水溶液中，通過自由基共聚原理合成的具有梳型結(jié)構(gòu)的高分子表面活性劑。 合成聚羧酸鹽高性能減水劑所需的主要原料有：甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸羥乙酯、烯丙基磺酸鈉、甲基丙烯酸甲酯、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸、甲氧基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯、乙氧基聚乙二醇丙烯酸酯、烯丙基醚等，在聚合過程中可采用的引發(fā)劑為：過硫酸鹽水性引發(fā)劑、過氧化苯甲酰、偶氮二異丁氰；鏈轉(zhuǎn)移劑有：
4、3-疏基丙酸、疏基乙酸、疏基乙醇以及異丙醇等?！ 『铣煞椒椋涸谂溆须妱?dòng)攪拌器、溫度計(jì)、滴液裝置、以及回流冷凝管的圓底燒瓶中，通過水浴加熱的方法緩慢滴加聚合單體溶液和引發(fā)劑溶液，在選用聚合單體時(shí)，應(yīng)充分考慮其競(jìng)聚率的大學(xué)。反應(yīng)溫度可根據(jù)具體的反應(yīng)單體類型來決定，一般可以選擇70~95℃這一溫度區(qū)間內(nèi)的溫度作為反應(yīng)溫度。在一小時(shí)內(nèi)滴加完單體溶液，然后再在20min內(nèi)滴加殘余的引發(fā)劑溶液，最后將溫度升高5℃，繼續(xù)反應(yīng)1h，降溫至40℃后，中和出料?！ ?作用機(jī)理 聚羧酸鹽高性能減水劑是一種新型減水劑，具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，但
5、其作用機(jī)理目前尚未完全清楚，以下是其中的一些觀點(diǎn)： (1)聚羧酸類聚合物對(duì)水泥有較為顯著的緩凝作用，主要由于羧基充當(dāng)了緩凝成分，R-COO～與Ca2+離子作用形成絡(luò)合物，降低溶液中的Ca2+離子濃度，延緩Ca(OH)2形成結(jié)晶，減少C-H-S凝膠的形成，延緩了水泥水化?！ ?2)羧基(-COOH)，羥基(-OH)，胺基(-NH2)，聚氧烷基(-O-R)n等與水親和力強(qiáng)的極性集團(tuán)主要通過吸附、分散、濕潤(rùn)、潤(rùn)滑等表面活性作用，對(duì)水泥顆粒提供分散和流動(dòng)性能，并通過減少水泥顆粒間摩擦阻力，降低水泥顆粒與水界面的自由能來增加新拌混凝土的
6、和易性。同時(shí)聚羧酸類物質(zhì)吸附在水泥顆粒表面，羧酸根離子使水泥顆粒帶上負(fù)電荷，從而使水泥顆粒之間產(chǎn)生靜電排斥作用并使水泥顆粒分散，導(dǎo)致抑制水泥漿體的凝聚傾向(DLVO理論)，增大水泥顆粒與水的接觸面積，使水泥充分水化。在擴(kuò)散水泥顆粒的過程中，放出凝聚體鎖包圍的游離水，改善了和易性，減少了拌水量?！ ?3)聚羧酸分子鏈的空間阻礙作用(即立體排斥)。聚羧酸類物質(zhì)份子吸附在水泥顆粒表面呈“梳型”，在凝膠材料的表面形成吸附層，聚合物分子吸附層相互接近交叉時(shí)，聚合物分子鏈之間產(chǎn)生物理的空間阻礙作用，防止水泥顆粒的凝聚，這是羧酸類減水劑具有比
7、其他體系更強(qiáng)的分散能力的一個(gè)重要原因?！ ?4)聚羧酸類高效減水劑的保持分散機(jī)理可以從水泥漿拌和后的經(jīng)過時(shí)間和Zeta電位的關(guān)系來了解。一般來說，使用萘系及三聚氰胺系高效減水劑的混凝土經(jīng)60min后坍落度損失明顯高于含聚羧酸系高性能減水劑的混凝土。這主要是后者與水泥粒子的吸附模型不同，水泥粒子間高分子吸附層的作用力是立體靜電斥力，Zeta電位變化小。 在研究其對(duì)水泥分散作用機(jī)理時(shí)發(fā)現(xiàn)，僅用DLVO理論解釋為離子間斥力常與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很大出入。Uchikain內(nèi)坍落度基本不損失或損失較小； (2)在相同流動(dòng)性情況下，對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)
8、間影響較小，可很好地解決減水、引氣、緩凝、泌水等問題； (3)聚羧酸鹽高性能減水劑可以通過調(diào)節(jié)分子結(jié)構(gòu)，制備具有特殊性能和用途的超減水劑，如：低溫高早期強(qiáng)度型、零坍落度損失型、抗收縮型等?！ ?4)使用聚羧酸類減水劑，可用更多的礦渣或粉煤灰取代水泥，從而使成本
