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聚羧酸系减水剂的机理性能与用途是什么?

作者:马清浩来源:水泥混凝土外加剂550问 浏览次数: 日期:2012-05-21

聚羧酸系减水剂是直接用有机化工原料通过接枝共聚反应合成的高分子表面活性剂。酸酐为主链,末端带磺酸基,丙烯酸接枝聚醚EO,接枝密度为30%时,产品保坍能力相对较好。它不仅具有磺化萘等传统减水剂吸附在水泥颗粒表面使其表面带电而互斥的作用,更具备支链的位阻作用,从而对水泥分散的作用更强,作用时间更持久,故减水率高、保坍性强、孔隙率低、混凝土耐久性好。

传统减水剂(木质素磺酸盐、萘磺酸缩合物、磺化三聚氰胺等)的分子均为线状结构,一旦分子吸附在水泥颗粒表面,分子磺酸盐基团使水泥颗粒表面带电,形成电场,由于带电颗粒互斥,使颗粒在介质(水)中分散,从而达到减水作用。由于水泥遇水后,水中的Ca2+和OH浓度迅速增加,表面为流动性减弱和损失。

聚羧酸(盐)减水剂的分子是通过“分子设计” 人为形成的“梳状” 或“树枝状” 结构,在分子主链上接有许多个有一定长度和刚度的支链(侧链)。在主链上也有能使水泥颗粒带电的磺酸盐或其他基团,可以起到传统减水剂的作用,更重要的是一旦主链吸附在水泥颗粒表面后,支链与其他颗粒表面的支链形成立体交叉网,阻碍了颗粒相互接近,从而达到分散(即减水) 作用。这种空间位阻作用不因时间延长而弱化,因此,聚羧酸减水剂的分散作用更为持久。

PCA剂广泛应用于公路、铁路、水工、海工的高性能混凝土。PCA剂掺量C×(0.2% ~0.3%),饱和掺量低,即使增大掺量减水性能也很难进一步提高。

聚羧酸分散剂优异的保坍减水性能是建立在空间位阻理论和DLVO电荷排斥原理上的。聚羧酸系类共聚物的主要成分是丙烯酸和丙烯酯的共聚物,丙烯酸酯处于支链上,存在大量的醚键,醚键的氧由水分子和氢键连接,在水泥颗粒表面产生亲水性立体吸附保护膜,起分散作用,即所谓的空间位阻作用;在梳形聚合物的主链上引入一定量的官能团,如羧基等,来提供电荷斥力。这种梳形聚合物在水泥颗粒表面呈锯齿形吸附状态,其主链上的电荷的静电斥力和侧链上的立体效应决定了其优异的综合性能。通过调整聚合物主链上各官能团的相对比例、聚合物主链和接枝侧链长度以及接枝数量的多少,达到结构平衡的目的。

基团有磺酸基团(—SOH)、羧酸基团(—COOH)、羟基基团(—OH) 和聚氧烷基烯基团[— (CHCHO)—R]等。

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