聚羧酸系减水剂的合成原理与复配技术

1、混凝土外加剂混凝土外加剂科学科学技术技术 外加剂 组成材料 混凝土外加剂 前沿技术 复配技术复配技术 工程应用工程应用 与适应性与适应性 混凝土混凝土 应用环境应用环境 混凝土外加剂混凝土外加剂 应用技术应用技术 生产合成生产合成 与原理与原理 报告内容报告内容1聚羧酸减水剂合成原理聚羧酸减水剂合成原理 1.1.聚羧酸系减水剂的前景聚羧酸系减水剂的前景 2. 聚羧酸系减水剂的生产原材料聚羧酸系减水剂的生产原材料 4.4.聚羧酸系减水剂的分散保持作用聚羧酸系减水剂的分散保持作用 3.3.聚羧酸系减水剂的分子结构聚羧酸系减水剂的分子结构与与合成原理合成原理 5.5.聚羧酸系减水剂的性能设计聚羧酸系

2、减水剂的性能设计 1.聚羧酸系减水剂的发展前景聚羧酸系减水剂的发展前景 高性能的聚羧酸系减水剂普遍受欢迎高性能的聚羧酸系减水剂普遍受欢迎 聚羧酸系减水剂与高性能混凝土不可分聚羧酸系减水剂与高性能混凝土不可分 聚羧酸系减水剂的分子结构与性能多变，聚羧酸系减水剂的分子结构与性能多变， 理论可行性理论可行性 生产与应用绿色环保生产与应用绿色环保 实践与理论之间桥梁实践与理论之间桥梁 聚羧酸减水剂优越性能 高减水：高减水： 30%40%30%40%，易实现，易实现C80C80、C100C100混凝土混凝土 高保塌：高保塌：1 2h1 2h坍落度损失小坍落度损失小 高耐久：高耐久： 100100年工程指

3、定使用年工程指定使用 高增强：高增强： 3d3d强度达强度达30%30%，7d7d达到达到60%60% 低掺量：低掺量： 10%=40%10%=40%萘系减水剂萘系减水剂 低含氯：低含氯： 含氯率含氯率0.01%0.01% 低含碱：低含碱： 含碱率含碱率0.1%0.1% 低收缩：低收缩： 相对于萘系，收缩率低相对于萘系，收缩率低20%20% 适应适应C10C10C100C100混凝土混凝土 无毒、无害、环保无毒、无害、环保 聚羧酸系减水剂与高性能混凝土不可分 聚羧酸系减水剂的应用已从过去的重大工聚羧酸系减水剂的应用已从过去的重大工 程重点部位到现在的一般重点工程、普通程重点部位到现在的一般重点

4、工程、普通 工程重点部位工程重点部位 聚羧酸系减水剂取代传统萘系减水剂的趋聚羧酸系减水剂取代传统萘系减水剂的趋 势越来越明显。势越来越明显。 2. 聚羧酸系减水剂的生产原材料聚羧酸系减水剂的生产原材料 甲氧基聚乙二醇甲氧基聚乙二醇MPEG 烯丙基聚乙二醇烯丙基聚乙二醇 APEG 丁烯基聚乙二醇丁烯基聚乙二醇 BPEG 甲基丁烯基聚乙二醇甲基丁烯基聚乙二醇 TPEG 专业厂家：奥克、皇马、科隆、台界、佳化、专业厂家：奥克、皇马、科隆、台界、佳化、 众鑫、东大、海安众鑫、东大、海安 大单体大单体 聚乙二醇聚乙二醇 单（甲基）丙烯酸单（甲基）丙烯酸 酯酯 甲氧基聚乙二醇单（甲基）丙甲氧基聚乙二醇单（

5、甲基）丙 烯酸酯烯酸酯 烯丙基聚乙二醇烯丙基聚乙二醇 APEG 烯丙基聚乙二醇单甲醚烯丙基聚乙二醇单甲醚 AMPEG 甲基丁烯基聚乙二醇甲基丁烯基聚乙二醇 TPEG 甲基丙烯酰胺聚乙二醇甲基丙烯酰胺聚乙二醇 MAPEG 甲基丙烯羟乙酯聚乙二醇甲基丙烯羟乙酯聚乙二醇 MAPEG 小分子单体 丙烯酸丙烯酸AAAA 甲基丙烯酸甲基丙烯酸MAAMAA 马来酸酐马来酸酐MALMAL 丙烯酰胺丙烯酰胺AMAM 甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯MMAAMMAA 丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯 醋酸乙烯酯醋酸乙烯酯 甲基丙烯磺酸钠甲基丙烯磺酸钠MASMAS 丙烯磺酸钠丙烯磺酸钠SASSAS

6、2 2丙烯酰胺丙烯酰胺2 2甲基丙磺酸甲基丙磺酸AMPSAMPS 3.聚羧酸系减水剂的分子结构聚羧酸系减水剂的分子结构 与合成原理与合成原理 EO Na O O H O O O EO H C C C C 2 2 3 3 n m m m R RR () =25 25 酯类聚羧酸（酯类聚羧酸（polycarboxylate,PC） 醚类聚羧酸（醚类聚羧酸（polyether,PE） 1，主链线性中心层，主链线性中心层 2，长侧链溶剂化扩散层，长侧链溶剂化扩散层 3，短侧链绒化紧密层，短侧链绒化紧密层 3,non-polar side chain 2,polar side chain 1 2 3 1

7、,linear backbone 分子结构单元与吸附分散关系 主链：疏水性，长度增加，包裹紧密，防水渗主链：疏水性，长度增加，包裹紧密，防水渗 透，缓凝透，缓凝 短侧链：疏水性增加表面活性，短侧链：疏水性增加表面活性，HLBHLB值，消泡值，消泡 作用；非离子亲水性基团延缓吸附作用，通过作用；非离子亲水性基团延缓吸附作用，通过 羧酸衍生物在水泥浆碱性环境中发生皂化反应，羧酸衍生物在水泥浆碱性环境中发生皂化反应， 重新释放羧酸基团，具有再吸附作用；阴离子重新释放羧酸基团，具有再吸附作用；阴离子 基团具有强吸附锚固作用基团具有强吸附锚固作用 长侧链：为非离子型聚乙二醇长侧链，形成亲长侧链：为非离子

8、型聚乙二醇长侧链，形成亲 水性外膜水性外膜 引发体系 引发剂：引发剂： 过硫酸盐；过硫酸盐； 双氧水抗坏血酸或甲醛合次亚硫酸钠；双氧水抗坏血酸或甲醛合次亚硫酸钠； 偶氮偶氮AIBN 4.聚羧酸系减水剂的分散保持作用聚羧酸系减水剂的分散保持作用 本质问题：本质问题：混凝土外加剂与细粉的适应性混凝土外加剂与细粉的适应性 吸附剂与吸附质之间的关系问题吸附剂与吸附质之间的关系问题 吸附剂：水泥基矿物细粉吸附剂：水泥基矿物细粉 吸附质：混凝土外加剂吸附质：混凝土外加剂 换言之，本质的两方面：换言之，本质的两方面： 吸附剂吸附剂吸附性强弱吸附性强弱问题问题 吸附质吸附质被吸附难易被吸附难易程度问题程度问题

9、 减水剂的吸附分散减水剂的吸附分散 新型减水剂新型减水剂 传统减水剂传统减水剂 （梳形）梳形） （ 多支 链型）（ 多支 链型） 聚羧酸系聚羧酸系? ? 氨基磺酸系氨基磺酸系 三聚氰胺系三聚氰胺系 萘系萘系 木钙木钙 静 电 斥 力 cement particlesolution solution dispersing layer stern layer slipping layer adsorpting layer + + + + + + + + + cement particle 吸附质被吸附难易程度问题 减水率一定，被吸附量与时间关系决定不减水率一定，被吸附量与时间关系决定不 同性能减水

10、剂适应性问题同性能减水剂适应性问题 + + - - 紧密层 溶液溶液 水泥粒子水泥粒子 水泥粒子水泥粒子 + + + 位阻 斥力 静电斥力? - - - - - 溶剂化 包 裹层 弱极性基 阴离基团 PEOPEO侧链 减水剂主 链 水泥粒子 表 面 滑移面 + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - 缓释型聚羧酸系减水剂 挑战低碳混凝土技术 粉煤灰、矿渣也将是稀缺原料，传统的矿物掺粉煤灰、矿渣也将是稀缺原料，传统的矿物掺 和料被流化床炉底灰、粘土类石粉、石灰石类和料被流化床炉底灰、粘土类石粉、石灰石类 石粉所取代，矿物超细粉吸附性强；砂石原料

11、石粉所取代，矿物超细粉吸附性强；砂石原料 为机制砂石骨料或混合骨料，骨料中的含泥量、为机制砂石骨料或混合骨料，骨料中的含泥量、 石粉含量高。石粉含量高。 缓释型聚羧酸系减水剂的分子结构中含有较少缓释型聚羧酸系减水剂的分子结构中含有较少 的羧酸基、磺酸基，多数为非离子型的酯基，的羧酸基、磺酸基，多数为非离子型的酯基， 具有较高的抗吸附能力，通过在混凝土碱性环具有较高的抗吸附能力，通过在混凝土碱性环 境中不断反应，缓慢释放更多具有减水效果的境中不断反应，缓慢释放更多具有减水效果的 减水组分，补充水泥浆体中减水剂的有效含量，减水组分，补充水泥浆体中减水剂的有效含量， 可以防止减水剂残余有效浓度下降过

12、快。可以防止减水剂残余有效浓度下降过快。 缓慢释放型聚羧酸系减水剂（SRPC） EO Na O O H O O O EO H C C C C 2 2 3 3 n m m m R RR () =25 25 聚羧酸系高性能减水剂 高效减水组分的分子结构中羧酸基、磺酸 基比例高，易于吸附，可以保证达到混凝 土初始工作性的基本用量，防止新拌混凝 土出现离析泌水问题 缓释组分的分子结构中含有较少的羧酸基、 磺酸基，多数为非极性的酯基，具有较高 的抗吸附能力，碱性环境下缓慢释放有减 水效果的组分补充减水剂含量，防止残余 浓度下降过快。 5.聚羧酸系减水剂的性能设计聚羧酸系减水剂的性能设计 工艺选择工艺选择 强缓凝型强缓凝型 高减水型高减水型 早强型早强型 复配技术复配技术 交流问题 聚羧酸系减水剂的主要原材料有哪些，减水聚羧酸系减水剂的主要原材料有哪些，减水 剂有哪些品种？剂有哪些品种？ 合成原理和主要工