聚羧酸系高效减水剂

    作为被广泛关注的重要的减水剂品种，聚羧酸系减水剂的结构特点是憎水性的主链为脂肪族的烃类，而亲水性的官能团则是侧链上所连的-SO₃H、-COOH、-OH或聚氧烷基烯类EO长侧链[-(CH₂CH₂O)_m-R]等。具有代表性的聚羧酸系减水剂（该减水剂的具体结构特点和所选聚合单体的种类有关）的结构如图5。

    聚羧酸系减水剂常采用接枝共聚方法进行合成，主要原料为：丙烯酸、马来酸干、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯等。先合成带侧链长度的单体，再将这些单体同酸酸类及磺酸类单体共聚，最后将两种或两种以上共聚物聚合成二元或多元共聚物，形成一个大的聚合物分子。

 

    聚羧酸系减水剂的减水性能与所选聚合单体的种类及各嵌段链节的组成有关。这种减水剂在掺量很小(0.1%-0.2%)的情况下就可产生较好的分散效果，并具有优良的缓凝、早强或保坍作用。聚合物侧链上的乙氧基链节不仅对减水率有影响，而且对抑制混凝土坍落度损失也有重要作用。

 

    聚羧酸系减水剂在水泥颗粒表面的吸附量较小，但由于其带有许多支链，可以产生空间位阻效应，因而掺量很低时就可实现较好的塑化效果。支链的存在以及齿形的吸附方式(图6(b))，使得初始的水泥水化产物较难将减水剂分子吸附层覆盖，因而，该减水剂在水泥颗粒表面有效作用时间较长。

 

    与常用的萘系和密胺系高效减水剂相比，聚羧酸系高效减水剂具有掺量低、增强效果好、坍落度保持性好、与水泥适应性较好等特点，是配制低水胶比、高强、高耐久性混凝土的首选^[4-7]。

(a)刚性链横卧吸附状态                                 (b)接枝共聚物的齿型吸附状态

 

图6  减水剂分子在水泥颗粒表面的吸附状态示意图

 

    尽管我国聚羧酸系减水剂发展起步较晚，其用量只占减水剂总用量的2%左右，但其在国内重特大工程中的应用正逐渐增多。国外不少大的化学建材公司，如德固赛集团、格雷斯建材公司、马贝集团、西卡公司、富斯乐公司和花王公司等，纷纷将自己生产的聚羧酸系减水剂产品通过进口方式引进中国市场，对推动聚羧酸系减水剂在工程中的应用起到了非常重要的作用。值得一提的是，国内少数厂家也开始生产、销售聚羧酸系减水剂产品。目前，我国正在制定聚羧酸系高性能减水剂的标准，相信会促进我国聚羧酸系减水剂工业的快速、健康发展。