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常用的聚羧酸系减水剂分可为两大类,一类是以马来酸酐为主链接枝不同的聚氧乙烯基(EO)或聚氧丙烯基(PO)支链的接枝共聚物;另一类是以甲基丙烯酸为主链接枝 EO 或 PO 支链聚合物。此外,也有以烯丙醇类为主链接枝 EO 或 PO 支链。
聚羧酸系减水剂的分子结构设计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。分子量分布范围一般为10000~100000,比较集中于50000左右。
聚合物所带官能团如羧基、磺酸基和聚氧乙烯基的数量以及侧链的链长、主链聚合度等影响聚羧酸系减水剂对水泥粒子的分散性。由于分子中同时有羧基和酯基,使其既表现为亲水性,又有一定的疏水性。由于聚合物分子具有羧基,同萘系减水剂一样,DLVO[19]理论仍适用。羧基负离子的静电斥力对水泥粒子的分散有贡献。同样,分子聚合度(相对分子质量)的大小与羧基的含量对水泥粒子的分散效果有很大的影响。由于主链分子的疏水性和侧链的亲水性以及侧链 -(OCH2CH2)的存在,也起到了一定的立体稳定作用,即水泥粒子的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的分散。它的稳定机理是所谓的“空间稳定理论”
廖国胜等人认为:在减水剂分子结构中,羧基(-COOM)含量的增加有利于提高减水剂的减水率和保坍性能;但羧基含量过高,减水剂的合成难以控制,分散性也明显下降。磺酸基(-SO3M)的增加,有利于提高其减水率;但由于主链接枝能力有限,磺酸基的含量趋于饱和,减水剂的分散性能也将达到{zd0}值;同时,由于含磺酸基的有机原料价格较高,因此会相应增加减水剂的生产成本。酯基(-COO-)含量增加有利于减水剂的保坍性能;但随着酯基含量的提高,减水剂的引气量将急剧增加,气泡体积迅速增大,反而不利于其保坍作用。聚氧乙烯链(-OC2H4-)的长度对减水剂的保坍性能起着至关重要的作用,随着其链长的增长, 减水剂分子的侧链长度增加,水泥浆体和混凝土的粘聚性增加,减水剂的保坍性能迅速提高;但链长超过一定值(聚乙二醇的聚合度为45),单位质量的减水剂分子中其它具有高效减水功能的基团的含量就会降低,从而使其减水性能减弱