浅谈聚羧酸系高效减水剂的作用机理及合成工艺

浅谈聚羧酸高性能减水剂的合成及复配技术综述本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！0 前言聚羧酸高性能减水剂是应用于水泥混凝土中的一种水泥分散剂，早期开发的产品是以主链为甲基丙烯酸，侧链为羧酸基团和MPEG(Methoxy polyethylene glycol)的聚酯型结构，目前多为主链为聚合丙烯酸和侧链为聚醚Allyl alcoholpolyethylene glycol 的聚醚型结构，聚羧酸减水剂是具有一定长度和数量的亲水性长侧链及带有多样性强极性活性基团主链组成的特殊分子结构表面活性剂。

聚羧酸减水剂产品在润湿环境下，其多个侧链支撑的向外伸展的梳齿结构为水泥粒子的进一步分散提供了充分的空间排列效应，能使水泥分散能力和保持的时间区别于其他类型的减水剂，从而满足混凝土施工流动性及其保持时间。

聚羧酸减水剂的结构多样化使得此类产品的开发和发展更具有意义，工程师可以通过合成技术的“分子设计”方法，改变聚羧酸高效减水剂的梳形结构、主链组成，适当变化侧链的密度与长度，在主链上引入改性基团调整或改变分子结构，而获得适用于不同需求的聚羧酸产品，实现产品的功能化和更佳的适应性。

聚羧酸减水剂产品除了母液合成技术中“分子设计”方法外，也通过添加缓凝剂、引气剂、消泡剂、增稠剂、抗泥剂等小料的方法，使其适应不同季节、不同材料和配合比的混凝土施工需要，最终获得性能优异的复合型高效减水剂。

对于大中型的聚羧酸厂家，从聚羧酸合成技术入手研制混凝土所需要的优质聚羧酸减水剂、获得不同类型的功能型母液是必须的选择，对于复配为主的聚羧酸减水剂应用型小厂，应该能够掌握母液间的复配及辅助小料的物理性复配，由母液特点和小料的物理性复配来解决技术问题。

1 聚羧酸高性能减水剂的合成聚羧酸减水剂产品于2005 年前后陆续投放市场之后，经历了早期的APEG 聚醚类、酯类产品到甲基烯基聚醚的更新，目前，APEG 聚醚类、酯类产品几乎已退出了市场。

第27卷第6期2010年12月Vol.27No.6Dec.2010吉林建筑工程学院学报Journal of Jilin Institute of Architecture&Civil Engineering聚羧酸系高效减水剂的合成及机理研究*肖力光闫存有（吉林建筑工程学院材料科学与工程学院，长春130118）摘要：概述了聚羧酸系高效减水剂的研究进展和发展现状，讨论了聚羧酸系减水剂的合成方法、分子结构、分子结构与性能的关系以及其作用机理，并提出了聚羧酸系减水剂有待解决的问题及其研究发展趋势.关键词：聚羧酸系；高效减水剂；水泥；混凝土中图分类号：TU5文献标志码：A文章编号：1009-0185(2010)06-0001-05Clustering of Carboxylic Acid Synthesis of Superplasticizer and Its MechanismXIAO Li-guang，YAN Cun-you(School of Material Science and Engineering，Jilin Institute of Architecture and Civil Engineering，Changchun，China130118)Abstract：The clustering of carboxylic acid superplasticizer research progress and development current situation are introduced,discussed the clustering of carboxylic acid synthesis methods of water-reducer,molecular structure, molecular structure and performance of the relationship and its mechanism,and puts forward the clustering of carboxylic acid water-reducing agent unsolved problems and development trend.Keywords：carboxylic acid；superplasticizer；cement；concrete当代混凝土技术的发展方向正由高强混凝土向高性能混凝土(HPC)、“绿色”混凝土和高耐久性、工作性、强度并重的趋势发展.由于聚羧酸系减水剂在减水率、泌水率、抗压强度、收缩率、坍落度保持性等关键性能方面比萘系等传统高效减水剂有明显的优势，应用越来越广泛.随着合成与表征聚合物减水剂及其化学结构与性能、制备改进工艺研究的不断深入，聚羧酸系减水剂将进一步朝着高性能、多功能化、生态化、国际标准化方向发展.1聚羧酸系高效减水剂的合成聚羧酸系减水剂共聚合成反应大致可分为以下3种：①可聚合单体直接共聚.此法一般先制备具有聚合活性大单体（通常为甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯），然后将一定配比的单体混合在一起直接采用溶液聚合而制得；②聚合后功能化法.该方法主要利用现有的聚合物改性，采用已知分子量的聚羧酸，在催化剂作用下与聚醚在较高温度下通过酯化进行接枝；③原位聚合与接枝.该法是为弥补聚合后功能化法的缺陷而开发的，以聚醚为羧酸类不饱和单体的反应介质进行聚合反应.1.1大分子单体聚氧烷基链的选择大分子单体侧链一般选用聚氧乙烯或聚氧丙烯作为基本结构单元.Tanaka Y[1]认为在(甲基)丙烯酸聚氧烷基酯中，聚氧烷基链长可以在1～100之间，如果要获得高的亲水性和立体斥力，n值最好在5～100之间. Satoh[2]却认为良好的水泥分散剂的聚氧烷基链长一般为25～30，最好在110～300之间。

聚羧酸系高效减水剂知识简介一、混凝土外加剂的发展现状减水剂是一种重要的混凝土外加剂，是新型建材支柱产业的重要产品之一。

高效减水剂不但大大提高了高强混凝土的力学性能，而且提供了简便易行的施工工艺。

目前我国广泛使用的高效减水剂主要是萘系产品。

萘系高效减水剂对我国混凝土(砼)技术和砼施工技术的进步，对提高建筑物的质量和使用寿命、降低能耗、节省水泥及减少环境污染等方面都起着重要的作用。

由于萘系高效减水剂的应用而出现的高强砼、大流动性砼是砼发展史上继钢筋砼、预应力砼后的第三次重大革命。

可以说减水剂的技术及其应用代表着一个国家建筑材料和施工技术的水平。

但是萘系减水剂在近几十年的发展中也暴露了一些自身难以克服的问题。

例如，用它配制的砼坍落度损失影响十分明显，不可能有更高的减水率，其生产的主要原料——萘是炼焦工业的副产品，来源受钢铁工业的制约，等等。

为此，国外积极研究和开发非萘系高效减水剂，以丰富的石油化工产品为原料，以极高的减水串、极小的坍落度损失使萘系减水剂黯然失色，从而开创出减水剂技术和砼施工技术的新局面。

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。

二、聚羧酸系高效减水剂的研究进展自20世纪90年代以来，聚羧酸已发展成为一种高效减水剂的新品种。

它具有强度高和耐热性、耐久性、耐候性好等优异性能。

其特点是在高温下坍落度损失小，具有良好的流动性，在较低的温度下不需大幅度增加减水剂的加入量。

聚羧酸盐类高效减水剂的原料与合成工艺本文介绍目前国外聚羧酸系高效减水剂合成的主要三种方法，供大家参考，如果需要进一步合作请与本网联系。

（一）可聚合单体直接共聚这种合成方法一般首先需制备具有聚合活性的大单体，如甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯，然后将一定配比的单体混合在一起直接采用溶液聚合而得成品。

这种合成工艺的关键在于活性大单体的合成，中间需经比较繁琐的分离纯化过程，成本较高。

日本采用短链甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、长链甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸三种单体直接共聚合成了一种坍落度保持性好的商品混凝土外加剂。

其典型的合成示例如下：在装有温度计、搅拌器、滴液漏斗、N2导人管和回流冷凝管的玻璃反应容器中，装入500份水（质量份，下同），搅拌下通N2除氧，在N2气保护下加热到和摄氏80度，接着在4小时内滴加混合了250份短链甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯（EO加成摩尔数为4个）、50份长链甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯（EO加成摩尔数为23个）、200份甲基丙烯酸、150份水和13.5份链转移剂3-硫代乳酸的单体水溶液以及40份10%过硫酸按水溶液。

滴加完毕后，再在1h内滴加10份10%过硫酸铰水溶液并保温1h，得到重均相对分子质量为15000的聚合物水溶液为最终成品。

（二）聚合后功能化法该方法主要利用现有聚合物进行改性，通常采用已知分子量的聚羧酸，在催化剂的作用下与聚醚在较高温度下通过酯化反应进行接技，形成接技共聚物。

这种方法受现成的聚羧酸产品种类和规格的限制，调整组成和分子量比较困难。

此外，制备过程中聚羧酸和聚醚的相容性不好，酯化实际操作困难，伴随酯化的不断进行，水分不断逸出，也易出现相分离现象。

典型合成工艺：以烷氧基胺H2N（BO）—R为反应物与聚授酸接技出（BO代表氧化烯基团，n为整数，R为C1~C4烷基），利用聚羧酸在烷氧基胺中的可溶性，使酷亚胺化进行得比较彻底。

反应时，胺反应物加量一般为—COOH摩尔数的10%~20%。

聚羧酸减水剂的作用机理
聚羧酸减水剂是一种常用的混凝土外加剂，它可以显著降低混凝土的水灰比，提高混凝土的流动性和可泵性。

聚羧酸减水剂的主要作用机理如下：
1. 分散作用：聚羧酸减水剂可以通过其分散作用，改善混凝土中固体颗粒的分散状态，减少颗粒间的吸附力和凝聚力，从而降低混凝土的黏聚性和内摩擦力。

这种分散作用使得混凝土流动性增加，易于施工操作。

2. 吸附作用：聚羧酸减水剂的分子结构中含有亲水基团和疏水基团，在混凝土中形成有效的吸附层，在水化过程中与水泥颗粒吸附结合，阻止颗粒的聚集和凝结，从而降低了混凝土的黏聚性和内摩擦力，增加了混凝土的流动性。

3. 减水作用：聚羧酸减水剂通过与水泥颗粒表面形成吸附层，有效地阻止了颗粒间的相互吸附和凝聚，减少了水泥颗粒间的摩擦力，从而降低了混凝土的黏聚性，使得相同水泥用量下的水掺量减少，实现了减水的效果。

这样可以提高混凝土的强度和耐久性。

总的来说，聚羧酸减水剂通过分散作用、吸附作用和减水作用改善混凝土的流动性和可泵性，提高混凝土的工作性能和性能，同时降低了水灰比和水泥用量。

它在混凝土施工中起到了优化混凝土配制、提高施工效率和质量的作用。

专家解析聚羧酸系减水剂作用机理及制备原理我们知道，目前聚羧酸减水剂在混凝土工程中的应用越来越广泛。

聚羧酸减水剂与传统的减水剂萘磺酸和磺化三聚氰胺缩合物相比，他们能在低掺量下赋予混凝土高分散性、流动性及高分散体系稳定性防止坍落度损失。

同时，工业萘价格上涨、萘系减水剂生产周期长、环境污染严重等问题日益突出也使聚羧酸系减水剂的应用势在必行。

不过你知道聚羧酸系减水剂作用机理及制备原理有关聚羧酸减水剂研究进展特别是对该类减水剂制备原理、作用机理、等方面综述报道较少。

青岛鼎昌小编现在邀请专家对聚羧酸系减水剂的制备原理、作用机理、发展前景等方面研究进展做一综述。

1、聚羧酸系减水剂制备原理聚羧酸盐高性能减水剂是由带有磺酸基、羧基、氨基以及含有聚氧乙烯侧链等的大分子化合物，在水溶液中，通过自由基共聚原理合成的具有梳型结构的高分子表面活性剂。

主要原料：甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸甲酯、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，在聚合过程中可采用的引发剂为：过硫酸盐水性引发剂、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁氰;链转移剂有：3-巯基丙酸、巯基乙酸以及异丙醇等。

合成方法：在配有电动搅拌器、温度计、滴液装置的反应容器中，通过缓慢滴加聚合单体溶液、引发剂溶液和链转移剂溶液。

在选用聚合单体时，应充分考虑其竞聚率。

反应温度可根据具体的反应单体类型来决定，一般可以选择0-60℃这一温度区间内的温度作为反应温度。

在1-2小时内滴加完单体溶液，继续保温反应1h，补水(中和)后出料。

2、聚羧酸系减水剂作用机理聚羧酸盐高性能减水剂是一种新型减水剂，具有许多突出的优点，但其作用机理目前尚未完全清楚，以下是其中的一些观点：(1)缓凝作用，主要由于羧基充当了缓凝成分，R-COO～与Ca2 离子作用形成络合物，降低溶液中的Ca2 离子浓度，延缓Ca(OH)2形成结晶，减少C-H-S凝胶的形成，延缓了水泥水化。

河北工业大学硕士学位论文聚羧酸系高效减水剂的合成与性能姓名：韩明申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：张福强20080301河北工业大学硕士学位论文聚羧酸系高效减水剂的合成与性能摘要与传统减水剂相比，聚羧酸系高效减水剂因其减水率高、坍落度损失小和安全环保等优点，日益受到学术界、产业界广泛的关注。

本文在合成甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(MPEGMA)大单体的基础上，重点研究了AA/MAA/AMPS/MPEGMA/EA/DEM共聚物的合成及其对水泥浆体的分散性能。

以甲氧基聚乙二醇（MPEG）和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为主要原料，通过酯交换法合成了MPEGMA，用FTIR表征了它的结构, 并研究了催化剂、阻聚剂、反应时间和反应温度等因素对酯化率的影响。

结果表明，MPEG/催化剂的摩尔比为4、阻聚剂用量为0.27wt％、87℃反应6h，酯化率可达98.8％.采用水溶液调节共聚合方法，以AA、MAA、AMPS、MPEGMA、EA和DEM等为原料合成了聚羧酸系高效减水剂，并用FTIR光谱表征了它的结构。

详细研究了引发剂、磺酸盐、丙烯酸和马来酸二乙酯等因素对净浆流动度的影响。

结果表明，AA、MAA、AMPS、MPEGMA、EA和DEM的摩尔比4.16:2.08:1:1.88:0.66:0.82，APS的用量为6.4wt％、巯基丙酸用量为0.22wt％时，所得共聚物的分散效果较佳。

在折固掺量为0.3％、水灰比为0.29时，水泥净浆流动度可达275mm，120min内基本不变。

马来酸二乙酯的加入，提高了流动度经时保持性。

初步探讨了聚羧酸系高效减水剂的分散机理。

萘系减水剂作用机理主要是依靠Zeta 电位的静电斥力；而聚羧酸系减水剂是依靠静电斥力和空间位阻等实现，并且以空间位阻为主。

关键词:聚羧酸系高效减水剂，酯交换，甲氧基聚氧乙二醇甲基丙烯酸酯，共聚合，净浆流动度，大单体i聚羧酸系高效减水剂的合成与性能iiSYNTHESIS AND PERFORMANCE OFPOLYCARBOXYLIC SUPERPLASTICIZERSABSTRACTCompare to the traditional water reducer, polycarboxylic superplasticizers were attracted muchattention because of their small dosage, excellent ability of water reducing, and preventing the slump loss of concrete. On the basis of molecular design, methoxypoly(ethylene glycol) methacrylate (MPEGMA) macromer, and the copolymer of AA/MAA/AMPS/MPEGMA/EA/DEM have been synthesized in this paper. Their dispersing performance and the mechanism were investigated in details.The MPEGMA was prepared through transesterification with methyl methacrylate(MMA) and MPEG, and the structure of MPEGMA was characterized by mean of FTIR. The influences of catalyst, inhibitor, reaction temperature and reaction time on the transesterification yield were discussed in details. At the inhibitor dosage of 0.27wt% and the MPEG/catalyst mole ratio of 4, conducted for 6h at 87℃, the yield of MPEGMA was 98.8%.The high-performance water reducing agent was prepared through solution copolymerization with acrylic acid (AA), α-methylacrylic acid (MAA), 2-acrylamido-2-methyl propane sulfonic (AMPS), diethyl maleate(DEM) and MPEGMA, and its structure was characterized by mean of FTIR. The influences of initiator, sulphnate, acrylic acid and diethyl maleate on dispersing performance were discussed in details. It indicated that diethyl maleate help to reduce the slump loss. The results show that the copolymer of AA/MAA/AMPS/MPEGMA/EA/DEM mole ratio of 4.16:2.08:1:1.88:0.66:0.82, the APS dosage of 6.4w%, the mercaptopropionic dosage of 0.22wt%, possesses preferable properties. On cement grout, the fluidity of cement grout can reach as high as 275mm by adding the neat copolymer 0.3% and used water/cement ratio 0.29, which there was not slump loss within 120 minutes.The dispersion mechanism of polycarboxylic superplasticizers was investigated. Results indicate that for naphthalene-type water reducer，electrostatic repulsion plays an important part. But for polycarboxylic superplasticizer, with the action of electrostatic repulsion and steric hindrance, the steric hindrance plays the important part.KEY WORDS: polycarboxylic superplasticizers，transesterification reaction，poly(ethylene glycol) methacrylate，copolymerization, fluidity of cement paste，macromer聚羧酸高效减水剂的合成与性能22 第四章聚羧酸系高效减水剂的合成及其性能聚羧酸系高效减水剂分子呈梳型结构，侧链引入大量极性基团羧基、磺酸基、聚醚等。

、聚羧酸高性能减水剂地现状混凝土技术发展离不开化学外加剂，如泵送混凝土、自流平混凝土、水下不分散混凝土、喷射混凝土、聚合物混凝土、高强高性能混凝土等新材料地发展，高效减水剂都起到了关键作用.高效减水剂又称超塑化剂，用于混凝土拌合物中，主要起三个不同地作用：①在不改变混凝土强度地条件下，改善混凝土工作性；②在给定工作性条件下，减少水灰比，提高混凝土地强度和耐久性；③在保证混凝土浇注性能和强度地条件下，减少水和水泥用量，减少徐变、干缩、水泥水化热等引起地混凝土初始缺陷地因素.文档收集自网络，仅用于个人学习萘系高效减水剂地应用大约有多年历史，是目前工程应用中地主要高效减水剂品种.研究表明，聚羧酸系高效减水剂是比萘系性能更好地新型减水剂，在相同用量下，聚羧酸系减水剂能获得更好地减水率和塌落度保持能力.日本是研究和应用聚羧酸系减水剂最多也是最成功地国家，年以后聚羧酸系减水剂在日本地使用量超过了萘系减水剂.近年来，北美和欧洲地一些研究者地论文中，也有许多关于研究开发具有优越性能地聚羧酸系地报道，研究重点也从磺酸系超塑化剂改性逐渐移向对聚羧酸系地研究.日本和欧美一些国家地学者发表地有关聚羧酸系减水剂地研究论文呈现大量增多趋势，大多数正在开发研究聚羧酸类减水剂，方向主要偏重于开发聚羧酸系减水剂及研究有关地新拌混凝土工作性能和硬化混凝土地力学性能及工程使用技术等.国内聚羧酸系减水剂几乎都未达到实用化阶段.合成聚羧酸系减水剂可供选择地原材料也极为有限，从减水剂原材料选择到生产工艺、降低成本、提高性能等许多方面都需要系统研究.文档收集自网络，仅用于个人学习、聚羧酸高性能减水剂地性能及作用机理聚羧酸高性能减水剂与其它高效减水剂相比，有许多突出地性能：低掺量（）而发挥高地分散性能；保坍性好，分钟内坍落度基本无损失；在相同流动度下比较时，延缓凝结时间较少；分子结构上自由度大，外加剂制造上可控制地参数多，高性能化地潜力大；由于合成中不使用甲醛，因而对环境不造成污染；与水泥相容性好；可用更多地利用矿渣或粉煤灰等混合材，从而整体上降低混凝土地成本.聚羧酸系列高效减水剂地作用机理，国内这方面地研究较少.从聚羧酸系高效减水剂地红外谱图可见，有羧基、酯基、醚键，它们地波数分别是，，.文档收集自网络，仅用于个人学习由于分子中同时有羧基和酯基，使其既可以亲水，又具有一定地疏水性，由于聚羧酸系列具有羧基，同萘系减水剂一样，理论仍适用.羧基负离子地静电斥力对水泥粒子地分散有贡献.同样，相对分子质量地大小与羧基地含量对水泥粒子地分散效果有很大地影响.由于主链分子地疏水性和侧链地亲水性以及侧基()地存在，也提供了一定地立体稳定作用，即水泥粒子地表面被一种嵌段或接枝共聚物所稳定，以防发生无规则凝聚，从而有助于水泥粒子地分散.它地稳定机理是所谓地‘空间稳定理论’，‘空间稳定理论’是指由聚合物(减水剂)分子之间因占有空间或构象所引起地相互作用而产生地稳定能力，这种稳定作用同一般地静电稳定作用地差别在于:它不存在长程地排斥作用，而只有当聚合物构成地保护层外缘发生物理接触时，粒子之间才产生排斥力，导致粒子自动弹开，文献给出了两种不同厚度保护层地热能、距离曲线.文档收集自网络，仅用于个人学习在介质中，聚合物地溶解热通常大于零，因此从焓地角度看，由粒子相互靠近造成地局部分散剂浓度上升是有利地，但是，这同时又引起了熵地减小，而体系中后者往往是占主要地位地，于是，立体稳定作用主要取决于体系地熵变，因而，也有人称之为‘熵稳定作用’.文档收集自网络，仅用于个人学习从文献地种不同厚度保护层地势能距离曲线可以看到，分散体系中任意个粒子之间总地相互作用能，是由部分构成地，一部分是范德华吸引位能，另一部分是立体作用位能，于是有.文档收集自网络，仅用于个人学习当个粒子地分散剂层外缘发生物理接触，也就是个粒子间地距离小于分散剂层厚度δ地倍，即<δ时，由于体积效应及界面层中地溶剂分子受到‘排斥’，就会导致溶解链段地构象扰动，从而使局部地自由能上升，这时，可以用下式表达:文档收集自网络，仅用于个人学习πτ()ππτ，式中，为粒子半径，为溶解链段地摩尔体积，τ为粒子表面上单位面积分散剂链地数目，为溶液理论中聚合物溶剂地相互作用参数，和分别是由粒子表面链段浓度分布所决定地函数.上式中前一项是溶剂渗透产生地混合项，后一项是由于粒子受到压缩产生地弹性项.实际上，混合项总是远远大于弹性项，而且，当混合项趋近于零时，往往导致体系不稳定，发生凝聚.混合项为零地条件是:溶解链段与分散介质构成θ溶液，此时，.所以，实际应用中，应选择合适地聚合物，使介质大大优于θ溶剂.由上式地混合项中还可以看出，粒子表面覆盖地溶解链越多，即τ越大，体系越稳定，因此，减水剂中地溶解链段最好是牢牢地固定在粒子表面.当然，最好地方法是将减水剂做成接枝或嵌段共聚物，使其中地锚系链段不溶于介质，且与水泥粒子有良好地相容和结合，这样，即能保证体系有足够地稳定性而又不至于产生凝聚.同时，()中地氧原子可以和水分子形成强地氢键，形成立体保护膜，据估计也具有高分散性和分散稳定性.以上分析表明，可以通过调节地量和带()地酯地量，以及()中地数目来调节相对分子质量，而取得良好地分散效果.文档收集自网络，仅用于个人学习另外，温度，环境，值，离子等，都对聚羧酸高性能减水剂地性能有影响，文献对此进行了详细研究.、聚羧酸高效减水剂地制备根据减水剂地作用机理，通过调节酸和酯地比例，可以调节分子地亲水亲油值()，从分子设计地角度，来合成新型地聚羧酸高效减水剂.高性能减水剂地分子结构设计趋向是在分子主链或侧链上引入强极性基团羧基、磺酸基、聚氧化乙烯基等，使分子具有梳形结构.通过极性基与非极性基比例调节引气性，一般非极性基比例不超过；通过调节聚合物分子量增大减水性、质量稳定性；调节侧链分子量，增加立体位阻作用而提高分散性保持性能.从文献看目前合成聚羧酸系减水剂所选地单体主要有四种：文档收集自网络，仅用于个人学习() 不饱和酸马来酸酐、马来酸和丙烯酸、甲基丙烯酸；() 聚链烯基物质聚链烯基烃及其含不同官能团地衍生物；() 聚苯乙烯磺酸盐或酯；() (甲基)丙烯酸盐、酯或酰胺等.常见地合成方法：() 首先，合成所需结构地单体地物质反应性活性聚合物单体，如用壬基酚或月桂醇和烯丙醇缩水甘油醚反应制备烯丙基壬基酚或聚氧乙烯醚羧酸盐，或用环氧乙烷、聚乙二醇等合成聚链烯基物质聚链烯基烃、醚、醇、磺酸，或合成聚苯乙烯磺酸盐、酯类物质;第二步，在油溶剂或水溶液体系引入具有负电荷地羧基、磺酸基和对水有良好亲和作用地聚合物侧链，反应最终获得所需性能地产品.实际地聚羧酸系减水剂可以是二元、三元或四元共聚物.文档收集自网络，仅用于个人学习() 原料：丙烯酸，甲基丙烯酸，马来酸酐，衣康酸，丙烯酸羟基酯，甲基丙烯酸羟基酯，乙烯基磺酸钠，丙烯基磺酸钠，丙烯酰胺甲基丙基磺酸钠()，单羟基聚乙二醇醚( ，，)，过硫酸钠，过硫酸铵，双氧水等，以上原料均为市售地工业级化工产品.合成方法:按照分子设计地要求配合各种单体地比例，分步加入反应瓶中，同时加入分子量调节剂和溶剂，用氮气置换反应瓶内地空气，并在氮气保护下升温到～℃，同时滴加含有引发剂地溶液和其它共聚单体组分～，搅拌下进行聚合反应～.聚合完成后得到粘稠状共聚羧酸溶液.用稀碱溶液调整值到中性，并调配溶液含固量在左右.文档收集自网络，仅用于个人学习() 聚羧酸系减水剂地分子结构呈梳型，侧链也带有亲水性地活性基团，并且链较长，数量多.根据这种原理选择了三种不同地单体，不饱和酸为马来酸酐，链烃基物质为乙烯基磺酸盐，非离子单体选地是丙烯酸甲酯，以上原料经过必要地纯化手段，引发剂为.共聚物合成在装有温度计，滴液漏斗，回流冷凝管地四颈烧瓶中加入蒸馏水，开动搅拌器开始加热，在回流条件下，按配方混合单体加入滴液漏斗中，反应小时，得到产品，测净浆流动度.影响共聚反应地主要因素有乙烯基磺酸盐、丙烯酸甲酯、马来酸酐及引发剂用量.文档收集自网络，仅用于个人学习() 原料：顺丁烯二酸酐，酰胺类单体，过硫酸铵，过氧化氢，氢氧化钠，化学纯.合成方法：本合成为自由基共聚合反应，采用过硫酸铵双氧水复合引发体系，水溶液聚合法，在～℃反应约小时，产品为浅黄色透明溶液.文档收集自网络，仅用于个人学习、结论系统研究新型高性能减水剂仍存在很多困难，但研究新型高性能减水剂仍具有重要地理论意义和实用价值.对聚羧酸系减水剂地合成、作用机理和应用等方面地研究都存在一些尚待进一步深入地问题:第一，由于减水剂大多数在水体系中合成，难以了解不同单体间复杂地相互作用;第二，表征对减水剂分子地方法存在局限性，尚不能清楚解释减水剂化学结构与性能地关系，缺乏从微结构方面地研究;第三，虽然聚羧酸系减水剂与水泥地相容性比其它种类减水剂更好，但在混凝土流动性方面，当水泥和外加剂共同使用时，往往发生混凝土塌落度损失太快及快硬等现象，仍存在水泥和化学外加剂相容性问题，还未完全搞清减水剂是怎样工作地;第四，在使用高性能减水剂地混凝土中，当单位水量减少，塌落度增大时，常常发生混凝土粘性太大、出现离析泌水现象等问题.文档收集自网络，仅用于个人学习高性能减水剂地研究已成为混凝土材料科学中地一个重要分支，并推动着整个混凝土材料从低技术向高技术发展.研究聚羧酸系减水剂将更多地从混凝土地强度、工作性、耐久性、价格等方面综合考虑.接枝共聚地聚羧酸类减水剂则主要通过不饱和单体在引发剂作用下共聚，将带活性基团地侧链接枝到聚合物地主链上，使其同时具有高效减水、控制塌落度损失和抗收缩、不影响水泥地凝结硬化等作用.展望未来，每一项混凝土技术地特殊要求都需要开发最优地外加剂，每一系列有很多不同地化学组成.随着合成与表征聚合物减水剂及其化学结构与性能关系地研究不断深入，聚羧酸系减水剂将进一步朝高性能多功能化、生态化、国际标准化地方向发展.聚羧酸系减水剂能获得更好地减水率和更小地塌落度损失，特别是在制备高流动性和低水灰比地混凝土方面具有其它传统地高效减水剂无可比拟地优点，聚羧酸系减水剂将是世纪减水剂系列中地主要品种.文档收集自网络，仅用于个人学习。

聚羧酸系减水剂的分子结构、作用机理和合成方法
聚羧酸系高性能减水剂的分子结构是线形梳状结构，而不是传统减水剂单一的线形结构。

该类减水剂主链上聚合有多种不同的活性基团，如羧酸基团、羟基基团、磺酸基等，可以产生静电斥力效应；其侧链带有亲水性的非极性活性基团，具有较高的空间位阻效应。

聚羧酸系减水剂的分散稳定作用主要是空间位阻和静电斥力等相互作用的结果，其中，静电斥力提供初始分散性，空间位阻提供流动保持性。

该减水剂可分为保坍型和减缩型，主要作用为：提高减水剂的分散保持性，有利于控制水泥浆流动度和混凝土坍落度的经时损失；减少混凝土干燥和自收缩，延缓混凝土裂缝产生的时间。

聚羧酸系减水剂的合成方法主要包括原位聚合接枝法、先聚合后功能化法和单体直接共聚法。

聚羧酸减水剂合成工艺聚羧酸减水剂是一种高效的混凝土添加剂，可以有效地降低混凝土的黏度和增强混凝土的流动性，从而提高混凝土的工作性能和施工质量。

聚羧酸减水剂的合成工艺是一项非常重要的技术，在该过程中需要考虑许多因素，如原材料的选择、反应条件的控制、产品的稳定性等等。

本文将介绍聚羧酸减水剂的合成工艺及其主要特点。

一、原材料的选择聚羧酸减水剂是由聚羧酸、脂肪醇聚氧乙烯醚、乙烯-丙烯酸酯共聚物等多种原材料合成而成。

其中，聚羧酸是合成聚羧酸减水剂的关键原材料之一，决定了产品的质量和性能。

对聚羧酸的选择需要考虑其分子量、化学结构、分散性等因素。

二、反应条件的控制聚羧酸减水剂的合成是一种较为复杂的化学反应，需要控制反应条件，以确保产品的稳定性和性能。

反应条件包括温度、pH值、反应时间等因素。

其中，温度是影响反应速率的关键因素之一。

适宜的反应温度能够促进反应过程的进行，并且不会导致产物的分解或者分子量降低；反应时间也是影响反应结果的重要因素，如果反应时间太短，产品的分子量将较低，而反应时间过长则会导致产物的不稳定性和杂质的产生。

三、产品的稳定性聚羧酸减水剂的稳定性是评价产品质量的一个重要指标，直接影响产品的使用效果和寿命。

产品的稳定性主要包括化学稳定性和热稳定性。

化学稳定性是产品在存储和使用过程中对空气、光、水等媒介的抵抗能力，扩散性越强，则储存效期越长。

热稳定性是指产品在高温条件下不分解也不失效的能力，如果产品的热稳定性不佳，将会导致产品在高温环境下失去流动性和减水性能，从而影响混凝土的使用效果。

综上所述，聚羧酸减水剂的合成工艺是一项非常复杂和细致的技术活动，需要综合考虑多种因素，如原材料的选择、反应条件的控制、产品的稳定性等等。

合理地掌握这些因素，可以有效地提高产品的质量和性能，从而更好地满足混凝土工程的需求。

聚羧酸系高性能减水剂的生产工艺流程聚羧酸减水剂是一种高效的混凝土外加剂，能够显著降低混凝土的用水量，提高混凝土的工作性和强度，并减少混凝土的碳足迹。

以下是聚羧酸系高性能减水剂的一般生产流程：1. 原料准备：主要原料包括各种单体（如丙烯酸、甲基丙烯酸酯）、交联剂、引发剂和缓冲溶液等。

这些原料需要精确计量，以确保最终产品的性能。

2. 预聚合：在特定的溶剂和条件下，通过引发自由基反应，将各种单体和交联剂进行聚合反应，形成预聚物。

这一步通常在封闭和严格控制的反应器中进行，以确保安全和反应效率。

3. 中和反应：预聚物通常是酸性的，需要通过添加碱（如氢氧化钠或碳酸钠）进行中和反应，使之部分或全部转变为水溶性的盐。

中和反应也有助于调节产品的pH值和稳定性。

4. 后聚合：预聚物溶液在加热和搅拌条件下继续聚合，以形成高分子量的聚羧酸聚合物。

这一步需要精确控制反应时间、温度和pH值，以确保获得所需的分子量分布和产品性能。

5. 稀释和调整：根据所需的产品规格和浓度，可能需要向聚合物溶液中添加水或其他溶剂进行稀释。

同时，可以添加各种添加剂（如防腐剂、稳定剂等）来优化产品的性能和储存稳定性。

6. 过滤和脱泡：为了去除可能的不溶性杂质和气泡，产品需要经过过滤和脱泡处理。

这一步可以帮助提高产品的外观质量和使用性能。

7. 质量控制：完成的聚羧酸减水剂需要经过一系列的质量检测，包括固含量、粘度、pH值、流动性等。

只有符合规定标准的产品才能进入下一个环节。

8. 包装和储存：合格的产品被装入塑料桶、柔性袋或其他适当的容器中，以便运输和使用。

产品需要存放在阴凉、干燥的地方，避免阳光直射和冻结。

这个生产过程需要高度的精确性和技术知识，以确保产品的一致性和高效性。

同时，安全操作、废物处理和环境保护也是生产过程中至关重要的考虑因素。

聚羧酸减水剂作用机理简述聚羧酸减水剂是20世纪80年代中期开发出的一种新型高效混凝土减水剂，最先是在日本研制成功的。

聚羧酸减水剂可明显提高混凝土的流动性和耐久性强度，因此近年来已成为世界许多国家混凝土工程界与材料界关注的热点。

聚羧酸减水剂也是目前世界上公认的研究与应用前景最好和综合性能最优的减水剂。

其作用机理简述如下：1分散作用：水泥加水拌合以后，由于水泥颗粒分子引力的作用，使水泥浆形成絮凝结构，使10-30%的拌合水被包裹在水泥颗粒中，不能参与自由流动和润滑作用，从而影响了混凝土拌合物的流动性。

当加入聚羧酸减水剂以后，由于聚羧酸减水剂分子能定向吸附于水泥颗粒的表面，使水泥颗粒表面带上同一种电荷（一般为负电荷），形成静电排斥作用，使水泥颗粒相互分散，破坏絮凝结构，释放出被包裹的水，参与流动，从而有效地增加了混凝土拌合物的流动性。

2润滑作用：聚羧酸减水剂中的亲水基极性非常强，因此水泥颗粒表面的聚羧酸减水剂吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化水膜，这层水膜具有很好的润滑作用，能有效降低水泥颗粒间的滑动阻力，从而进一步提高混凝土的流动性。

3空间位阻作用：聚羧酸减水剂结构中具有亲水性支链，其伸展于水溶液中，可在所吸附的水泥颗粒表面形成有一定厚度的亲水性立体吸附层。

当水泥颗粒相互靠近时，吸附层开始重叠，即在水泥颗粒间产生空间位阻作用，重叠越多，空间位阻斥力越大，对水泥颗粒间凝聚作用的阻碍也越大，使得混凝土的坍落度保持良好。

4接枝共聚支链的缓释作用：聚羧酸减水剂在制备的过程中，会在减水剂分子上接枝一些支链，这些支链不仅可以提供空间位阻效应，而且在水泥水化的高碱度环境中，这些支链还可以逐渐被切断，从而释放出具有分散作用的多羧酸，这样就可以提高水泥颗粒的分散效果，并控制坍落度损失。

聚羧酸型高效混凝土减水剂的合成及作用机理研究的开题报告题目：聚羧酸型高效混凝土减水剂的合成及作用机理研究一、研究背景随着建筑行业的快速发展，高强度、高耐久、高性能混凝土的需求越来越大。

为了满足这种需求，研究开发高效混凝土减水剂成为了当前的热点研究方向。

聚羧酸型高效混凝土减水剂因其优异的减水性能和控制水泥水化反应的作用而备受人们关注。

目前，聚羧酸型高效混凝土减水剂已经成为混凝土添加剂中的重要类别。

然而，聚羧酸型高效混凝土减水剂的合成方法和作用机理尚未完全被深入研究。

二、研究内容和研究目的本研究旨在探究聚羧酸型高效混凝土减水剂的合成方法和作用机理，具体内容包括：1.设计和合成一系列聚羧酸型高效混凝土减水剂，并通过相关实验评价其减水性能和控制水泥水化反应的能力。

2.通过FTIR、1H NMR和XRD等技术手段分析聚羧酸型高效混凝土减水剂的化学结构和分子行为。

3.采用扫描电镜（SEM）和热重分析（TGA）等技术研究聚羧酸型高效混凝土减水剂在混凝土中的分散性和稳定性。

研究目的如下：1.通过深入研究聚羧酸型高效混凝土减水剂的合成方法和作用机理，为深入理解减水剂的作用机理提供科学依据。

2.优化聚羧酸型高效混凝土减水剂的设计和合成方法，提高其减水效率和控制水泥水化反应的性能，为混凝土生产提供更加优质和高性能的添加剂。

三、研究方法1.研究方法：本研究采用综合的实验方法，包括化学合成、物理测量、粉末X射线衍射、红外光谱、荧光光谱、热重分析、扫描电镜等技术手段。

2.实验材料：本研究中使用的材料包括甲基丙烯酸（MA）、丙烯酸（AA）、2-羟基丙磺酸钠（ATBS）、过氧化叔丁基酯（TBPB）等。

3.实验流程：（1）合成聚羧酸型高效混凝土减水剂；（2）通过荧光光谱和红外光谱对合成产物进行表征；（3）通过粉末X射线衍射仪对产物晶体结构进行分析；（4）对产品分散性进行热重分析和SEM观察；（5）利用混凝土试件测定各样品的减水率、坍落度、抗压强度等性能。

聚羧酸减水剂生产工艺(总4页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--聚羧酸减水剂生产工艺一、引言一般认为，减水剂的发展分为三个阶段：以木质素磺酸钙为代表的第一代普通减水剂阶段；以萘系为代表的第二代高效减水剂阶段；以聚羧酸系为代表的第三代高性能减水剂阶段。

与传统的减水剂相比，聚羧酸系高性能减水剂有很多特点：1.在合成工艺上，聚羧酸系高性能减水剂采用不饱和单体共聚合成而不是传统减水剂使用的缩聚合成，因此该类减水剂的合成原料非常之多，通常有聚乙二醇、（甲基）丙烯酸、烯丙醇聚氧乙烯醚等。

2.在分子结构上，聚羧酸系高性能减水剂的分子结构是线形梳状结构，而不是传统减水剂单一的线形结构。

该类减水剂主链上聚合有多种不同的活性基团，如羧酸基团（—COOH）、羟基基团（—OH）、磺酸基（—SO3Na）等，可以产生静电斥力效应；其侧链带有亲水性的非极性活性基团，具有较高的空间位阻效应。

由于其广泛的原料来源，独特的分子结构，故而具有前两代减水剂不可比拟的优点，加上在合成过程中不使用甲醛，属绿色环保产品，因此，已成为混凝土外加剂研究领域的重点和热点之一。

但是，也许是涉及技术秘密，目前该领域的研究成果报道较少，尤其是聚羧酸系高性能减水剂的合成工艺。

因此，本文在此予以简介之。

二、聚羧酸系高性能减水剂合成工艺简介。

聚羧酸系高性能减水剂目前主要存在聚酯类和聚醚类两大主流产品。

聚酯类：包括酯化和聚合两个过程。

聚醚类：只有聚合一个过程。

(一)、聚酯类聚羧酸系高性能减水剂合成工艺。

1、合成工艺简图冷凝器去离子水↓↓聚乙二醇过硫酸铵↓→→→→→→酯化→→→→→计量槽→→聚合中和成甲基丙烯酸→→→→→→→→→→反应→→→→→计量槽→→反应反应品↑↑↑↑去离子水氢氧化钠2、反应过程如下：（1）、酯化反应（制备大单体）：计量聚乙二醇1200料3960kg，将其在水浴中溶化，加入反应釜内，同时加入甲基丙烯酸1140kg，以及小料1份（对苯二酚：、吩噻嗪：），升温至90℃，加入浓硫酸，继续升温至120℃，保持小时，后充氮气2小时，（6㎡／时，每30分钟充1瓶，共4瓶），反应完成，得到减水剂中间大分子单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯和水。