聚羧酸减水剂高效减水剂
聚羧酸系高效减水剂主要有以下几个突出的优点:
(1)掺量低、减水率高,其掺量通常为胶结材料用量的0.05%-0.5%,而减水率最高可达30%以上;
(2)分子结构变化自由度大,许多聚羧酸类聚合物都可以作为高性能减水剂,原材料品种极其多样;
(3)与水泥、掺合料及其它外加剂相容性好,混凝土不离析、不泌水、坍落度保持性能好;
(4)可用于配制普通、高强、高流动性、高耐久性混凝土,适应性范围非常广;
(5)减水剂的性能可以根据不同要求设计,能够有效控制混凝土中水泥的早期水化,适合配制大体积
混凝土;
(6)可以应用于配制高强超高强的特种混凝土,如150MPa超高强流动性混凝土、200MPa纤维增强混
凝土等;
(7)为大掺量粉煤灰、矿渣钢渣等工业废料在混凝土工程中大量使用提供了技术保证;
(8)减水剂的合成生产不用甲醛,造成环境污染的有害物质少,有利于建筑工程材料的可持续发展。
聚羧酸系高效减水剂的合成原料:
(1)不饱和酸:马来酸、马来酸酐和丙烯酸、甲基丙烯酸等;
(2)聚链烯基大单体:聚链烯基烃、醚、醇等;
(3)聚苯乙烯磺酸盐或酯;
(4)(甲基)丙烯酸盐、酯、苯二酚、丙烯酰胺等。
聚羧酸系高效减水剂的合成方法
(1)可聚合单体直接共聚
这种合成方法一般是先制备具有聚合活性的大单体(通常为甲氧基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯),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。这种合成工艺看起来很简单,但前提是要合成大单体,中间分离纯化过程比较繁琐,成本较高。株式会社日本触媒公司采用短链甲氧基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯、长链甲氧基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯以及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混凝土外加剂。
(2)聚合后功能化法
该方法主要是利用现有的聚合物进行改性,一般是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枝,但这种方法也存在很大的问题:现成的聚羧酸产品种类和规格有限,调整其组成和分子量比较困难;聚羧酸和聚醚的相容性不好,酯化实际操作困难;另外,随着酯化的不断进行,水分不断逸出,会出现相分离。当然,如果能选择一种与聚羧酸相容性好的聚醚,则相分离的问题完全可以解决。
(3)原位聚合与接枝
该方法主要是为了克服聚合后功能化法的缺点而开发的,以聚醚作为羧酸类不饱和单体的反应介质。该反应集聚合与酯化于一体,当然避免了聚羧酸与聚醚相容性不好的问题。这种方法虽然可以控制物的分子量,但主链一般也只能选择含-COOH基团的单体,否则很难接枝,且这种接枝反应是个可逆平衡反应,反应前体系中已有大量的水存在,其接枝度不会很高且难以控制。这种方法工艺简单,生产成本较低,缺点是分子设计比较困难。
聚合方法和共聚物结构的控制
从国外这方面的文献来看,制备聚羧酸系高效减水剂最常用的方法是水溶液聚合法,采用过硫酸盐作为引发剂,巯基化合物或甲基烯炳基磺酸钠作为链转移剂,较高的引发剂浓度可控制聚合物的分子量。共聚物的结构控制参数包括温度、引发剂、链转移剂以及各单体的摩尔比等。甲基烯丙基磺酸钠多少决定分子主链的长短,单体和大分子单体的摩尔比决定主链的组成。当摩尔比高时,接枝密度减小。
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