聚羧酸减水剂合成工艺研究进展

聚羧酸减水剂(PCE)具有较高的掺合能力和较高的减水率(>40%)，能显著改善混凝土的工作性、力学性能和耐久性，已成为高性能或超高性能混凝土配合比设计中必不可少的组分之一。PCE通常由含有阴离子基团(如羧基、磺酸基、磷酸基等)的主链和带中性接枝电荷的侧链组成，阴离子主要作为吸附基团吸附在带正电荷的水泥颗粒表面提供静电斥力，侧链提供空间斥力，二者的协同作用打破了水泥颗粒间的絮凝状态，提高了水泥浆的分散性。多种改性PCE(如侧链、接枝密度、锚固功能团、主链长度等)表现出不同的效果，可用于不同性能要求的混凝土。随着混凝土原材料质量不断降低、性能要求不断提高，PCE对水泥种类、水灰比、操作温度、搅拌时间等混凝土配合比参数和生产条件更加敏感，PCE与由羧基和聚氧化乙烯（PEO）侧链组成的胶凝材料不相容性问题越来越突出。超高性能混凝土对PCE性能要求越来越高，出现了一系列高性能、低收缩、低黏度的PCE。PCE主要分为两类：一类是以α-甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯（MPEG-MA）为原料，通过水溶液共聚或酯化/酯交换反应合成的聚酯型PCE；另一类是以α-烯丙基-α-甲氧基或β-羟基聚乙二醇醚与马来酸酐为关键单体，通过本体或水溶液自由基共聚，或异戊二烯氧化而得。聚醚型PCE是由二醇、丙烯酸与α-甲基丙烯酰基-α-甲氧基或α-羟基聚乙二醇醚共聚而成。PCE中不同的官能团起着不同的作用：羧酸基团起减水缓凝作用，磺酸基团起分散作用，-OH羟基起缓凝和浸渍润湿作用，而聚乙氧基化基团则保持流动作用。酯类PCE的减水率和抑制水泥水化的能力略低于醚类PCE。其自由基聚合工艺简单，合成条件温和，但由于反应不可逆，聚合度降低，合成产物不易控制。活性自由基聚合（RAFT）可以制备分子量可控、分子量分布较窄的嵌段PCE。