1、聚羧酸减水剂的分子结构、作用机理及特性混 凝 土 博 士 微 信 公 众 号 （ ID: ConcreteDoctor）主 要 内 容l 1、 聚 羧 酸 系 减 水 剂 发 展 历 程l 2、 聚 羧 酸 系 减 水 剂 分 子 结 构l 3、 聚 羧 酸 系 减 水 剂 的 作 用 机 理l 4、 聚 羧 酸 系 高 性 能 减 水 剂 的 特 性l 5、 聚 羧 酸 系 减 水 剂 应 用 中 易 遇 到 的 难 题PCE-第 一 代甲 基 丙 烯 酸 -甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 型 日本触媒（Nippon Shokubai/NMB 1986 ）1、 聚 羧 酸 系 减 水 剂 发 展
2、 历 程PCE-第 二 代烯 丙 醚 型 聚 羧 酸 盐日 本 油 脂(Nippon Oil & Fats)PCE-第 三 代酰 胺 -酰 亚 胺 型 聚 羧 酸 盐d美国(W.R.Grace)CH2 - C - CH2 - C COO-Na+CH3 COO(CH2CH2O)nCH3CH3 m 主链侧 链聚羧 酸是梳状 结 构萘 系列是直线 结 构 - - - - - 各种 功能都根据主链 ，侧 链的长 度，还 有密度。2、聚羧 酸系减 水剂 分子结 构聚 羧 酸 系 减 水 剂 分 子 结 构聚 羧 酸 系 减 水 剂 在 水 中 的 分 散混 凝 土 博 士 微 信 公 众 号 （ ID:
3、 ConcreteDoctor）混 凝 土 博 士 微 信 公 众 号 （ ）萘 系 分 子 设 计SO3HSO3H SO3HSO3H CH2O SO3H CH2 n SO3H SO3HCH2 n SO3H SO3H NaOH CH2 n SO3Na SO3Na+ 浓硫酸 磺化165熔 化 水 解+ + 缩合 + H2Onn n+ 中 和混 凝 土 博 士 微 信 公 众 号 （ ID: ConcreteDoctor）混 凝 土 博 士 微 信 公 众 号 （ ）氨 基 磺 酸 盐 （ 单 环 芳 烃 ） 系 分 子 设 计NH2SO3Na OHNH2SO3Na CH2O NH2SO3NaCH
4、2OHHOCH2OH CH2O OH CH2OHHOCH2+ 均化 混 合 物+羥甲 基化+ 羥甲 基化混 凝 土 博 士 微 信 公 众 号 （ ID: ConcreteDoctor）混 凝 土 博 士 微 信 公 众 号 （ ）NH2SO3NaCH2OHHOCH2OH CH2OHHOCH2NH2 CH2 O CH2 OHnSO3NaHOCH2 CH2OH+n n 缩合+ n H2O混 凝 土 博 士 微 信 公 众 号 （ ID: ConcreteDoctor）3、 聚 羧 酸 系 减 水 剂 的 作 用 机 理混 凝 土 博 士 微 信 公 众 号 （ ID: ConcreteDocto
5、r）聚 羧 酸 超 塑 化 剂 在 水 泥 颗 粒 上 的 吸 附 分 散 机 理l 聚 羧 酸 盐 高 效 减 水 剂 加 入 到 水 泥 中 ， 能 显 著 的 改 善拌 合 物 的 流 动 性 。 其 减 水 作 用 机 理 有 以 下 几 种 分 析 ： 1) 静 电 斥 力 效 应 ： DLVO理 论 认 为 带 电 胶 体 颗 粒 之 间 是 双 电 层 重 叠 时 的静 电 斥 力 和 粒 子 间 的 范 德 华 力 之 间 相 互 作 用 的 结 果 。减 水 剂 的 吸 附 改 变 了 水 泥 颗 粒 表 面 的 电 荷 分 布 ， 降低 了 双 电 层 厚 度 ， 动 电
6、位 提 高 ， 从 而 提 高 了 颗 粒 之间 的 分 散 性 。 混 凝 土 博 士 微 信 公 众 号 （ ID: ConcreteDoctor）2） 空 间 位 阻 效 应 聚 羧 酸 减 水 剂 分 子 骨 架 为 主 链 和 较 多 的 支链 组 成 ， 主 链 上 含 有 较 多 的 活 性 基 团 ， 依靠 这 些 活 性 基 团 ， 主 链 可 以 “ 锚 固 ” 在 水泥 颗 粒 上 ， 侧 链 具 有 亲 水 性 ， 可 以 伸 展 在液 相 中 ， 从 而 在 颗 粒 表 面 形 成 庞 大 的 立 体吸 附 结 构 ， 产 生 空 间 位 阻 效 应 。 - - -
7、- -+ + + + electrostatic repulsion- - - - - - - - - -+ + + + - - - - - - - - - -+ + + +- - - - -+ + + +Steric hindrancePCPNS聚羧 酸系减 水剂 与 萘 系分子结 构 比较Initial TerminatedRetaining dispersibility - - Adsorbed layer of PNS is hydrated quicklyPC PNSRetaining dispersibility Terminated吸 附 于 水 泥 颗 粒 的 减 水 剂 分
8、子 的 作 用 持 久 性混 凝 土 博 士 微 信 公 众 号 （ ID: ConcreteDoctor）水 泥 浆 体 多 级 絮 凝 结 构 模 型 图 A 水 泥 在 水 中 絮 凝 结 构 图 图 B 单 个 絮 凝 结 构 图混 凝 土 博 士 微 信 公 众 号 （ ID: ConcreteDoctor）水 泥 浆 体 ESEM分 析 不掺 PC时 ，水化3分钟 时 的ESEM照片 掺 PC时 ，水化3分钟 时 的ESEM照片 掺 有PC的水泥水化产 物的结 构 更加均匀 分散，水泥以极 小颗 粒的形式分散在液相中，水泥颗 粒之间 基本上不存在“絮凝”结 构 。合 成 技 术 难
9、 点 u聚 羧 酸 减 水 剂 进 行 分 子 结 构 设 计 保持流动性 包 括 对 减 水 剂 分 子 主 链 的 长 度 、 支 链 的 密 度 、聚 氧 乙 烯 基 支 链 的 长 度 （ 长 短 结 合 ） 和 各 支 链 基团 的 比 例 的 设 计 。 支 链 活 性 基 团 磺 酸 基 （ -SO3H）羧 酸 基 （ -COOH）羟 基 （ -OH）聚 氧 乙 烯 基 （ -（ CH2CH2O） nR）分散性好，有早强作用分散性好，有缓凝作用缓凝作用，浸透润湿 分散性好，有增稳作用 酰 胺 基 （ -CO-NH2）混 凝 土 博 士 微 信 公 众 号 （ ID: Concre
10、teDoctor）l 分 子 结 构4、 聚 羧 酸 系 高 性 能 减 水 剂 的 特 性l 含 羧 基l 主 链 短l 侧 链 长l 梳 型l 较 高 的 空 间 位 阻 效 应混 凝 土 博 士 微 信 公 众 号 （ ID: ConcreteDoctor）l 分 子 结 构4、 聚 羧 酸 系 高 性 能 减 水 剂 的 特 性l 低 掺 量 (0.15%-0.25%)l 高 减 水 率 (25%)l 坍 落 度 损 失 小l 凝 结 时 间 影 响 小l 不 受 掺 加 顺 序 影 响 等l 某 些 性 能 还 可 以 通 过 生 产 合 成而 达 到 ， 如 活 用 聚 合 方 法
11、 可 调整 分 散 性 能 和 引 气 性 能l 性 能 优 点混 凝 土 博 士 微 信 公 众 号 （ ID: ConcreteDoctor）l 分 子 结 构4、 聚 羧 酸 系 高 性 能 减 水 剂 的 特 性l Cl-0.3%(折 固 )l 碱 含 量 平 均 1.63%(折 固 )l 表 面 张 力 平 均 46.2dyn/cml 性 能 优 点l 不 利 因 素 少混 凝 土 博 士 微 信 公 众 号 （ ID: ConcreteDoctor）l 分 子 结 构4、 聚 羧 酸 系 高 性 能 减 水 剂 的 特 性l 不 使 用 甲 醛 和 其 他 有 害 原 材 料l 强
12、 度 、 耐 久 性 、 节 约 水 泥l 性 能 优 点l 不 利 因 素 少l 环 保 性 强混 凝 土 博 士 微 信 公 众 号 （ ID: ConcreteDoctor）l 难 以 控 制 合 适 的 加 水 量l 难 以 控 制 合 适 的 外 加 剂 用 量l 混 凝 土 拌 合 料 异 常 干 涩 、 无 法 卸 料 ， 更 甭 提 泵 送 浇 注l 混 凝 土 拌 合 料 浇 注 后 , 集 料 与 浆 体 分 层 严 重l 混 凝 土 拌 合 料 泌 水 量 惊 人l 混 凝 土 引 气 严 重 ， 由 于 凝 结 时 间 长 而 表 面 长 时 间 冒 泡l 所 浇 注 的 混 凝 土 拆 模 后 表 面 质 量 欠 佳 (气 泡 、 露 砂 等 )l 细 集 料 含 泥 量 对 减 水 剂 作 用 效 果 影 响 十 分 明 显l 对 某 些 水 泥 来 说 ， 聚 羧 酸 系 减 水 剂 表 现 为 异 常 不 适 应l 其 它 现 象 5、 聚 羧 酸 系 减 水 剂 应 用 中 易 遇 到 的 难 题
