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聚羧酸高效减水剂现状及发展方向

来源:石家庄市海森化工有限公司  日期:2016-07-07 09:08:27  属于:产品技术
文章摘要:据预测,今后混凝土工艺性能的改善以及混凝土施工技术的突破,将依靠优质的外加剂,尤其是高效减水剂来实现。传统的萘系、三聚氰胺系以及木质素减水剂虽然能使新拌砂浆或混凝土具有较好的工作性,但坍落度经时变化大,运至施工现场时,必须重新加入减水剂来增加其流动性,这样会产生噪音并排放大量工业废气,而且这种类型的减水剂大多采用有毒的甲醛,通过缩聚反应(有时还会采用强腐蚀性的发烟硫酸或浓硫酸进行磺化反应)制备而成,这不可避免会对环境造成污染,不利于可持续发展。为了减少混凝土的坍落度损失,目前主要是通过复配缓凝剂、改变减水剂添加方法(后掺法或多次后掺法)以及缓释法(载体吸附和表面改性)来实现。
  据预测,今后混凝土工艺性能的改善以及混凝土施工技术的突破,将依靠优质的外加剂,尤其是高效减水剂来实现。传统的萘系、三聚氰胺系以及木质素减水剂虽然能使新拌砂浆或混凝土具有较好的工作性,但坍落度经时变化大,运至施工现场时,必须重新加入减水剂来增加其流动性,这样会产生噪音并排放大量工业废气,而且这种类型的减水剂大多采用有毒的甲醛,通过缩聚反应(有时还会采用强腐蚀性的发烟硫酸或浓硫酸进行磺化反应)制备而成,这不可避免会对环境造成污染,不利于可持续发展。

聚羧酸减水剂
  为了减少混凝土的坍落度损失,目前主要是通过复配缓凝剂、改变减水剂添加方法(后掺法或多次后掺法)以及缓释法(载体吸附和表面改性)来实现。但由于受到分子结构的制约,坍损问题无法从根本上解决,于是人们把目光转向了羧酸类聚合物———称之为第3代新型聚合物减水剂,并取得了较大的成果。目前,聚羧酸系超塑化剂的研究以日本发展较快,据报道,至1998年底日本聚羧酸系产品已占所有高性能AE减水剂产品总数的60%以上,其主要生产厂商有花王、竹本油脂、日本制纸、腾泽药品等[1]。北美和欧洲各国近几年的研究重心也逐步向聚羧酸系转移———主要是商业化开发和推广,如Grace公司的Adva系列、MBT公司的Pheomix700FC牌号、Rheobuild3000FC超早强减水剂、Sika公司的Viscocrete3010等都具有良好的性能[2]。据文献报道[2、3],聚羧酸类
减水剂与其它高效减水剂相比 , 主要具有以下几个突出的优点:

(1)低掺量(0.2%~0.5%)而发挥高的分散性能;
(2)保坍性好,90min内坍落度基本无损失;
(3)在相同流动度下比较时,延缓凝结时间较少;
(4)分子结构上自由度大,外加剂制造技术上可控制的
参数多,高性能化的潜力大;
(5)由于合成中不使用甲醛,因而对环境不造成污染;
(6)与水泥和其它种类的混凝土外加剂相容性好;
(7)使用聚羧酸类减水剂,可用更多的矿渣或粉煤灰取代水泥,从而降低成本。
 
   聚羧酸类减水剂已成为世界性的研究热点,但令人遗憾的是并没有引起国内同行的足够重视,也很少有人对之进行过系统的研究,仅清华大学、山东建材学院有实验室合成产品[4、5],但其综合性能不是很好,离工业化应用还有相当大的差距。随着中国加入WTO,许多国外大的外加剂公司竭力想占据中国市场,因而我们必须加大对新型聚合物减水剂的科研投入,以便在混凝土外加剂的市场竞争中处于有利的地位。
 
2、聚羧酸类减水剂的种类与合成方法
  从文献报道和申请的专利来看,聚羧酸类减水剂分子结构呈梳形,特点是在主链上带多个活性基团,并且极性很强,侧链带有亲水性的聚醚链段,并且链较长、数量多,疏水基的分子链段较短,数量也少。通常可用图1来表示聚羧酸类减水剂的化学结构,而实际代表物的化学式只是其中某些部分的组合,其中M1,M2分别代表H、碱金属离子;M3代表H、碱金属离子、铵离子、有机胺





  总体上可将聚羧酸类减水剂分为两大类,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;另一类以甲基丙烯酸为主链接枝EO或PO支链。此外,也有烯丙醇类为主链接枝EO或PO支链。由于技术保密原因,这种具有聚合活性的大单体的合成很少有文献报道过。从目前所收集的资料来看,聚羧酸系减水剂合成方法大体上有以下几种:


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