摘  要  ： 本文根据高性能聚羧酸减水剂对水泥的作用机理和分子设计的原理，首先合成不同分子量、不同官能团以及不同侧链长度的聚羧酸共聚物，借助 FT-IR、H-NMR 、GPC 考察了共聚物的结构类型，并研究了各种不同结构的聚羧酸母液对水泥净浆流动度和混凝土减水率的影响。本文制备出了分子量分布比较窄，聚合物结构均一及分子量可控的高性能聚羧酸减水剂，该高性能聚羧酸减水剂具有掺量低，减水率高，流动度保持性好等优点。 


 

1. 前言 

高效减水剂是高性能混凝土的重要组成部分。根据减水剂对水泥的作用机理，通过分子设计方法合成的具有梳型结构的高性能聚羧酸减水剂从分子结构上解决了传统的木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛缩合物NSF、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物MSF、脂肪族氨基磺酸ASPF等高效减水剂所存在的坍落度经时损失大，减水率相对较低，以及会对环境产生危害等方面的问题，因此必将成为了21世纪绿色混凝土减水剂发展的一个重要方向。然而由于聚羧酸母液分子结构的特点，品种性能单一, 与水泥的适应性以及与其它外加剂的相容性还存在一定的问题，影响了高性能聚羧酸减水剂的推广应用 ，对于中国来说，水泥种类比较多，从而使聚羧酸母液与水泥的不适应性问题更严重 。国外一些著名的外加剂公司采取开发出具有不同组份的、性能差异显著、型号各异的产品，以满足不同用户或不同工程的需求 。而国内的生产厂家尚只能供应比较单一的产品 。影响产品性能的一个关键因素是聚羧酸共聚物的结构特点，研究高性能聚羧酸减水剂的结构对应用性能的影响是一项具有重要意义的研究内容。深圳海川工程科技有限公司与国家重点实验室联合研究了聚羧酸结构对水泥及混凝土性能的影响，制备出各种不同分子量的，分子量分布比较窄的，聚合物结构均一的羧酸聚合物，开发出了对水泥适用性比较好的高性能聚羧酸减水剂，在较低的掺量下都具有很强的分散性和较高的减水率。 

2. 实验部分 

2.1  高性能聚羧酸减水剂的制备 

2.1.1 主要实验原料及主要仪器 

（甲基）丙烯酸，工业级，上海华谊丙烯酸厂；丙烯酰胺，过硫酸铵，甲基烯丙基磺酸钠，市售工业级；甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯：日本新中村株式会社；调节剂，工业级，深圳海川化工科技有限公司；氨水，氢氧化钠：工业级； 

主要仪器为：聚合搅拌釜，微量进样泵，计量泵，氮气纯化装置。 

2.1.2 高性能聚羧酸减水剂的制备方法 

在配有夹套加热装置、温控装置、搅拌器、计量泵和高纯氮气装置的玻璃聚合釜中，加入一定量的去离子水，在搅拌的情况下加热至聚合温度，待温度稳定后，再将聚醚不饱和单体，（甲基）丙烯酸，功能性单体、过硫酸铵和调节剂配成的一定的浓度的溶液，在一定时间内缓慢滴加到反应器中，滴加完毕后，保温一定时间，降温至 30～40 °C ，进行氨化或 30%的氢氧化钠调节 PH值，冷却出料。



 

2.1.3 聚合物结构检测 

单体转化率：采用 H-NMR 测定。 聚合物的结构：FTIR 测定方法:将聚合物溶液烘干制膜，测定红外。 聚合物分子量测定：采用凝胶色谱法(GPC)。 

2.2 高性能聚羧酸减水剂的应用 

水泥净浆流动度的和混凝土减水率的测定：根据 GB/T 8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》。 

2.2.1 原材料 

水泥：塔牌普通硅酸盐水泥和小野田普通硅酸盐水泥，强度等级 42.5；细集料：东莞河砂，细度模数 2.8 粗集料：5～20mm 碎石；水:自来水 

2.2.2 基准混凝土配合比