聚羧酸减水剂近期研究进展
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【摘要】本文对聚羧酸减水剂的发展研究现状进行阐述，继而根据聚羧酸减水剂的分子结构、合成原理及相关的性能关系给出其发展状况，并加以探讨，然后进一步提出聚羧酸减水剂所要面临的问题和研究趋势。
【关键词】聚羧酸减水剂；研究；分析；现状
中图分类号：TU528文献标识码： A 文章编号：
目前混凝土添加剂的研究方向更倾向于“无污染、高性能”。聚羧酸减水剂是混凝土外加剂中使用最为广泛和全面的产品。因为聚羧酸减水剂在分子结构上成梳形，这就使得其具有掺量低、污染小、所需缓凝时间短、减水率较高及成本低的许多优点；可以配制出高强度、超强度和高流动性的自密实混凝土。就当前所研究的情况来看，其离工业化生产的脚步还需加大，我们必须要加快新型的聚羧酸减水剂的研究步伐，以便于可以在市场中取得一定的地位。
一、聚羧酸减水剂当前的研究情况
最早进行羧酸减水剂的研究是日本，它早在1981年的时候就对此展开研究，并在1986年将其研发出来的成果推向市场，且日本一直以来在聚羧酸减水剂的研究方面都领先于其他国家。聚羧酸减水剂在本世纪初，日本就占据AE减水剂的八成左右的份额。从世界的聚羧酸减水剂的发展情况来看，日本发展最为先进，美国随后，继而是像意大利、瑞士等国。对于我国来说，聚羧酸减水剂研究较晚，很多研究产品仍然处于试验阶段，并且在合成聚羧酸减水剂的时候，其对于原材料的选择也是有限的，因此我国要把其打入市场，还需一些时日。
二、聚羧酸减水剂的合成方法
聚羧酸减水剂在合成的时候，可以使用的方法有：可聚合单体直接共聚、原位聚合、聚合后功能化及接枝这几种。
1、可聚合单体直接共聚法
可聚合单体直接共聚将具有聚合活性的侧链大单体现行制备。其合成的工艺看上去很简单，但在形成大单体的过程中里的分离提纯工程复杂而且代价高。在日本，制作某种高效减水剂时采用该共聚法将短链甲基聚乙二醇甲基丙烯酸脂等单体共聚产生。这种对混凝土的坍落度保持性较好。
2、原位聚合及接枝法
这种方法是用聚醚作为羧酸类的不饱和单体的反应介质，这种反应将酯化和反应聚合合为一体，可以排除聚醚与羧酸之间不相溶的问题、这种方法可以将聚合物的分子量进行有效控制，但是因其主链中只能够选择含- COOH 基团的单体来进行有效接枝。对于这种方法来说，因为全反应过程是一个可逆过程，因此在反应体系中含有大量水的情况下，进行接枝的难度不会很高。并且这种方法还具有工艺简单及成本较低的特点。当然在分子设计上还有诸多困难。
3、聚合后功能化法
聚合后功能法是指：在原有的聚合物的基础上进行一定程度上的改进。通常的做法是，将分子量已知的聚羧酸经过催化，然后高温下采用聚醚的酯化方式进行接枝，然而该方法并不完美。因为目前所存在的聚羧酸产品种类有限，因为要调配好适应的分子量存在一定的难题。另外随着酯化程度的不断进行、其水分还会不断的溢出，造成相分离现象。但是这种问题的存在可以利用原位聚合及接枝发进行克服。
4、我国当前所使用的方法
我国当前所使用的方法是聚合单体直接共聚法。有些研究部门在氧化还原的引发体系中、将一系列的含羧基、磺酸基等多种官能团的原料进行聚合成共聚物。
三、聚羧酸减水剂的运用基础
1、磺酸基团含量的影响
Yamada关于聚羧酸减水剂的PEO链长度、分子聚合度和羧基与磺酸基团的含量及比例对水泥浆的分散性的作用的研究取得了巨大的成功。他的这个研究成果就是表明了侧链越长的PEO，其存在的聚合度就越小，磺酸基团的数量对水泥的分散有促进作用。单体聚合体中含有聚氧化乙烯链酯基、磺酸基、酸基的时候，对磺酸基的分散性就会进一步的提高，但是当达到最大量的时候，再添加就不会产生影响了。另外王国建等人将苯乙烯、丙烯酸及端酸基聚氧二烯基醚进行自由基溶液的共聚合、磺化反应及接枝产生一些在主链中含有羧基、磺酸基及聚氧乙烯醚侧链的高效减水剂。并且研究表明了，磺化程度的增加，减水剂对水泥的分散性就会进一步的提高。
2、侧链长度的影响
我国学者陈明凤等人的研究表面，可以通过将聚氧乙二烯基丙酯大单体和丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠经过共聚而产生侧链长度不同的聚羧酸减水剂。另外，JH23满足缓凝减水剂在性能方面的要求，此外，通过研究发现侧链较长的聚羧酸减水剂对水泥的流动性强度的稳定有好处。
3、硫酸盐含量的影响
水泥的流动性及分散性会受到其含有的硫酸盐的多少而产生一定程度上的影响。一些科学家认为，加大水泥中的硫酸盐的含量，可以使得聚羧酸减水剂与硫酸根离子对共同吸收水泥表面从而相互间的竞争，而使用聚羧酸减水剂可以在一定程度减小水泥流动程度。另外在研究的过程中发现，硫酸根可以使得聚羧酸减水剂的分散效果明显减小。
4、聚羧酸类减水剂的作用机理
如果将减水剂加入到刚拌的混凝土中，就能够将水泥颗粒的絮凝结构破坏，从而水泥颗粒分散并减少其水化作用。从而释放絮凝结构中的自由水, 增大混凝土拌合物的流动性。高效减水剂基本都是阴离子型表面活性剂, 掺入水泥浆体后，吸附在水泥粒子表面, 并离解成亲水和亲油的有机阴离子基团。但目前为止尚未完全清楚弄清楚聚羧酸类减水剂的作用机理, 但基本包括这样几种看法：聚羧酸高效减水剂大分子链上一般接枝相异的活性基团；减水剂对水泥粒子具有齿形吸附作用, 结构中醚键与水分子点解可以形成氢键, 进而形成亲水性立体保护膜, 该保护膜可在一定程度上保证粒子的分散稳定性。当然这里面的很多机理在目前还只是处于一种推测的阶段，其是否存在合理性、结果是否正确，都需要在未来进行进一步的验证。
聚羧酸减水剂的研究发展一直都在较为快速的推进，我们在对聚羧酸减水剂的合成及其作用机理的研究来只是处于一个推测的阶段，有很多因素还是无法预测的。随着有机高分子的不断发现及合成，分子技术在该领域的不断发展，聚羧酸减水剂的未来一定是朝着更加高性能、生态化及多功能化的方向发展。
参考文献:
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