减水剂结构与性能的关系 实验员必须牢记

       我国减水剂的研究始于20世纪90年代中后期，其工业化生产及应用始于2l世纪初期，其推广应用进程目前正以人们始料不及的速度迅猛发展，现代水泥混凝土必不可少的的组份之一。与其它类型减水剂相比，系减水剂因具有掺量小、减水率高、保塑功能强、环境友好等特点，工程应用更为广泛。减水剂尤其是对砂石级配差、含泥量大以及机制砂的使用导致减水剂适应性不理想、产品应用存在波动。

　　减水剂合成通常采用自由基共聚合成，一般是通过向大单体中滴加丙烯酸类小单体溶液进行共聚，但溶液中丙烯酸类小单体浓度相对于大单体浓度几乎可以忽略，考虑到单体浓度对竞聚速率的影响，通过不同方式滴加丙烯酸类单体溶液，改变丙烯酸类小单体浓度，以此改变体系各单体竞聚速率来控制分子结构。

　　1.相对分子质量对产物性能的影响

　　作为一种分散剂，聚合物的相对分子质量对其分散性有十分重要的影响。如果相对分子质量太小，则聚合物维持坍落度的能力不高;相对分子质量过大时，不但易产生凝聚现象，导致水泥净浆黏性变大，还会屏蔽主链上发挥减水作用的功能基团如羧基、磺酸基等，从而引起水泥净浆分散性的降低。胡建华经过实验认为聚合物的减水率随相对分子质量的增加先增大，到一定值后又减小。Okada 的进一步研究表明，利用聚氧乙烯、烯丙基单烷基醚、马来酸酐基乙烯等共聚得到相对分子质量为20 000～80 000的减水剂性能优，用聚乙二醇和丙烯酸得到的共聚物与(甲基)丙烯酸、丙烯酸酯等聚合得到相对分子质量为25 000～70 000的减水剂性能佳。当相对分子质量小于20000时，其分散效果差;而相对分子质量超过100 000则产生凝结作用降低流动性。

　　不仅减水剂的相对分子质量对其性能有影响，其相对分子质量分布对其分散性也有一定的影响，通过GPC法测定相对分子质量分布，取曲线高峰值的相对分子质量为Mp，认为要获得高分散性能的减水剂，还应使(Mw-Mp)>0且<7000为佳，如果(Mw-Mp)>7000，表示有较多相对分子质量高的聚合物存在，水泥分散性能降低，其减少坍落度损失的能力也会下降。相反(Mw-Mp)<0，则表示相对分子质量低的聚合物占大多数，混凝土中气泡含量会增加，产品性能也会下降。

　　2.支链PEO对产物性能的影响

　　发现减水剂的PEO侧链对水泥颗粒分散性和分散保持性有重要的影响，侧链聚合度越小，水泥浆体的流动性损失越快，由于空间位阻效应，所合成的带有聚氧乙烯侧链的高效减水剂随着侧链的增长，减水剂的空间立体作用增加，因此对水泥颗粒的分散效果更好，流动保持性也增加，但是PEO侧链过大时，支链间可能发生缠结，在水泥颗粒间形成桥接，反而影响流动性保持性。研究了甲基丙烯酸乙二醇接枝共聚物类系高效减水剂，认为具有不同长度的聚乙二醇能同时达到较高的流动性和流动度保持性能。该甲基丙烯酸乙二醇接枝共聚物含有羧酸官能团、磺酸基官能团和烷氧基聚乙二醇官能团，含有长侧链聚乙二醇的减水剂有较高的立体排斥力，分散时间短，有较好的分散性和流动度，但流动性保持性能差;含有短侧链聚乙二醇的系减水剂分散时间长，流动保持性能好。发现主链较短支链较长的减水剂的分散性能要好于主链较长而支链较短的减水剂。研究了普通硅酸盐水泥掺加具有不同聚氧乙烯基侧链长度、不同支链位置的型超塑化剂后，流动度受温度(10～30℃)影响的规律，结果表明，侧链长度越长，掺加有该减水剂的水泥浆的分散性受温度的影响越小。因此，在主链上具有适当长度PEO侧链的接枝共聚物既能获得所需的流动性，也能获得流动性的保持性。

　　3.磺酸基团含量对产物性能的影响

　　由减水剂作用机理可知，磺酸基团在减水剂分子结构中所起的作用与羧基相同，即吸附在水泥颗粒表面提供静电斥力使之分散，因此，磺酸基团含量的增加有利于提高分散性。采用2-甲基-烯丙基磺酸盐、甲基丙烯酸和聚乙二醇单甲醚制得一种减水剂，研究表明随着减水剂中磺酸基团含量的增加，水泥分散性能增加。国内王国建等采用乙烯、丙烯酸、端羟基聚氧乙烯基醚通过自由基溶液共聚合、接枝和磺化反应制得一类主链有羧基、磺酸基和聚氧乙烯基醚侧链的系高效减水剂，研究表明随着磺化度的提高即磺酸基团含量的增加，减水剂对水泥颗粒的分散性能提高。