聚羧酸減水劑結構與性能的關系
作者：admin 來源：本站 發表時間：2016/6/14 14:49:18 點擊:3328次
1. 相對分子質量對產物性能的影響
作為一種分散劑，聚合物的相對分子質量對其分散性有十分重要的影響。如果相對分子質量太小，則聚合物維持坍落度的能力不高；相對分子質量過大時，不但易產生凝聚現象，導致水泥凈漿黏性變大，還會屏蔽主鏈上發揮減水作用的功能基團如羧基、磺酸基等，從而引起水泥凈漿分散性的降低[14]。胡建華[15]經過實驗認為聚合物的減水率隨相對分子質量的增加先增大，到一定值后又減小。Okada
[16]的進一步研究表明，利用聚氧乙烯、烯丙基單烷基醚、馬來酸酐基苯乙烯等共聚得到相對分子質量為20 000～80
000的減水劑性能最優，用聚乙二醇和丙烯酸得到的共聚物與(甲基)丙烯酸、丙烯酸酯等聚合得到相對分子質量為25 000～70
000的減水劑性能最佳。當相對分子質量小于20 000時，其分散效果差；而相對分子質量超過100 000則產生凝結作用降低流動性。
不僅減水劑的相對分子質量對其性能有影響，其相對分子質量分布對其分散性也有一定的影響，Tanaka[17]通過GPC法測定相對分子質量分布，取曲線最高峰值的相對分子質量為Mp，認為要獲得高分散性能的減水劑，還應使(Mw-Mp)＞0且＜7000為最佳，如果(Mw-Mp)＞7000，表示有較多相對分子質量高的聚合物存在，水泥分散性能降低，其減少坍落度損失的能力也會下降。相反(Mw-Mp)＜0，則表示相對分子質量低的聚合物占大多數，混凝土中氣泡含量會增加，產品性能也會下降。
2. 支鏈PEO對產物性能的影響
Uchikawa[18]和Yoshioka等[19]發現聚羧酸減水劑的PEO側鏈對水泥顆粒分散性和分散保持性有重要的影響，側鏈聚合度越小，水泥漿體的流動性損失越快，由于空間位阻效應，所合成的帶有聚氧乙烯側鏈的高效減水劑隨著側鏈的增長，減水劑的空間立體作用增加，因此對水泥顆粒的分散效果更好，流動保持性也增加，但是PEO側鏈過大時，支鏈間可能發生纏結，在水泥顆粒間形成橋接，反而影響流動性保持性[20]。Kinoshita[21]研究了甲基丙烯酸乙二醇接枝共聚物類聚羧酸系高效減水劑，認為具有不同長度的聚乙二醇能同時達到較高的流動性和流動度保持性能。該甲基丙烯酸乙二醇接枝共聚物含有羧酸官能團、磺酸基官能團和烷氧基聚乙二醇官能團，含有長側鏈聚乙二醇的聚羧酸減水劑有較高的立體排斥力，分散時間短，有較好的分散性和流動度，但流動性保持性能差；含有短側鏈聚乙二醇的聚羧酸系減水劑分散時間長，流動保持性能好。Sakai[22]發現主鏈較短支鏈較長的聚羧酸減水劑的分散性能要好于主鏈較長而支鏈較短的聚羧酸減水劑。Nawa等[23]研究了普通硅酸鹽水泥摻加具有不同聚氧乙烯基側鏈長度、不同支鏈位置的聚羧酸型超塑化劑后，流動度受溫度(10～30℃)影響的規律，結果表明，側鏈長度越長，摻加有該減水劑的水泥漿的分散性受溫度的影響越小。因此，在主鏈上具有適當長度PEO側鏈的接枝共聚物既能獲得所需的流動性，也能獲得流動性的保持性。
3. 磺酸基團含量對產物性能的影響
由減水劑作用機理可知，磺酸基團在減水劑分子結構中所起的作用與羧基相同，即吸附在水泥顆粒表面提供靜電斥力使之分散，因此，磺酸基團含量的增加有利于提高分散性。Yamada[24]采用2-甲基-烯丙基磺酸鹽、甲基丙烯酸和聚乙二醇單甲醚制得一種減水劑，研究表明隨著減水劑中磺酸基團含量的增加，水泥分散性能增加。國內王國建等[25]采用苯乙烯、丙烯酸、端羥基聚氧乙烯基醚通過自由基溶液共聚合、接枝和磺化反應制得一類主鏈有羧基、磺酸基和聚氧乙烯基醚側鏈的聚羧酸系高效減水劑，研究表明隨著磺化度的提高即磺酸基團含量的增加，減水劑對水泥顆粒的分散性能提高。
作為一種分散劑，聚合物的相對分子質量對其分散性有十分重要的影響。如果相對分子質量太小，則聚合物維持坍落度的能力不高；相對分子質量過大時，不但易產生凝聚現象，導致水泥凈漿黏性變大，還會屏蔽主鏈上發揮減水作用的功能基團如羧基、磺酸基等，從而引起水泥凈漿分散性的降低[14]。胡建華[15]經過實驗認為聚合物的減水率隨相對分子質量的增加先增大，到一定值后又減小。Okada
[16]的進一步研究表明，利用聚氧乙烯、烯丙基單烷基醚、馬來酸酐基苯乙烯等共聚得到相對分子質量為20 000～80
000的減水劑性能最優，用聚乙二醇和丙烯酸得到的共聚物與(甲基)丙烯酸、丙烯酸酯等聚合得到相對分子質量為25 000～70
000的減水劑性能最佳。當相對分子質量小于20 000時，其分散效果差；而相對分子質量超過100 000則產生凝結作用降低流動性。
不僅減水劑的相對分子質量對其性能有影響，其相對分子質量分布對其分散性也有一定的影響，Tanaka[17]通過GPC法測定相對分子質量分布，取曲線最高峰值的相對分子質量為Mp，認為要獲得高分散性能的減水劑，還應使(Mw-Mp)＞0且＜7000為最佳，如果(Mw-Mp)＞7000，表示有較多相對分子質量高的聚合物存在，水泥分散性能降低，其減少坍落度損失的能力也會下降。相反(Mw-Mp)＜0，則表示相對分子質量低的聚合物占大多數，混凝土中氣泡含量會增加，產品性能也會下降。
2. 支鏈PEO對產物性能的影響
Uchikawa[18]和Yoshioka等[19]發現聚羧酸減水劑的PEO側鏈對水泥顆粒分散性和分散保持性有重要的影響，側鏈聚合度越小，水泥漿體的流動性損失越快，由于空間位阻效應，所合成的帶有聚氧乙烯側鏈的高效減水劑隨著側鏈的增長，減水劑的空間立體作用增加，因此對水泥顆粒的分散效果更好，流動保持性也增加，但是PEO側鏈過大時，支鏈間可能發生纏結，在水泥顆粒間形成橋接，反而影響流動性保持性[20]。Kinoshita[21]研究了甲基丙烯酸乙二醇接枝共聚物類聚羧酸系高效減水劑，認為具有不同長度的聚乙二醇能同時達到較高的流動性和流動度保持性能。該甲基丙烯酸乙二醇接枝共聚物含有羧酸官能團、磺酸基官能團和烷氧基聚乙二醇官能團，含有長側鏈聚乙二醇的聚羧酸減水劑有較高的立體排斥力，分散時間短，有較好的分散性和流動度，但流動性保持性能差；含有短側鏈聚乙二醇的聚羧酸系減水劑分散時間長，流動保持性能好。Sakai[22]發現主鏈較短支鏈較長的聚羧酸減水劑的分散性能要好于主鏈較長而支鏈較短的聚羧酸減水劑。Nawa等[23]研究了普通硅酸鹽水泥摻加具有不同聚氧乙烯基側鏈長度、不同支鏈位置的聚羧酸型超塑化劑后，流動度受溫度(10～30℃)影響的規律，結果表明，側鏈長度越長，摻加有該減水劑的水泥漿的分散性受溫度的影響越小。因此，在主鏈上具有適當長度PEO側鏈的接枝共聚物既能獲得所需的流動性，也能獲得流動性的保持性。
3. 磺酸基團含量對產物性能的影響
由減水劑作用機理可知，磺酸基團在減水劑分子結構中所起的作用與羧基相同，即吸附在水泥顆粒表面提供靜電斥力使之分散，因此，磺酸基團含量的增加有利于提高分散性。Yamada[24]采用2-甲基-烯丙基磺酸鹽、甲基丙烯酸和聚乙二醇單甲醚制得一種減水劑，研究表明隨著減水劑中磺酸基團含量的增加，水泥分散性能增加。國內王國建等[25]采用苯乙烯、丙烯酸、端羥基聚氧乙烯基醚通過自由基溶液共聚合、接枝和磺化反應制得一類主鏈有羧基、磺酸基和聚氧乙烯基醚側鏈的聚羧酸系高效減水劑，研究表明隨著磺化度的提高即磺酸基團含量的增加，減水劑對水泥顆粒的分散性能提高。
