聚羧酸系減水劑研發(fā)趨勢分析
本文導(dǎo)讀:合成聚羧酸系減水劑所用的單體主要有不飽和酸、聚氧乙烯類大單體、烯丙基磺酸鹽以及丙烯酸酯等四類。聚羧酸系減水劑的主要作用機理為空間位阻斥力,而發(fā)揮此作用的功能基團是聚氧乙烯大單體側(cè)鏈,所以如何開發(fā)出低成本、且具有較高聚合活性的聚醚大單體,使之合成出性能優(yōu)異的聚醚減水劑是很重要的研發(fā)方向之一。
聚羧酸系減水劑的快速發(fā)展和應(yīng)用使得工程師們積累了大量的工程實踐經(jīng)驗,同時也遇到了各種各樣的問題,日后的任務(wù)主要集中在:
(1)降低聚羧酸減水劑原材料成本,豐富高性能大單體原料的品種。
(2)開發(fā)聚羧酸系減水劑系列產(chǎn)品以解決混凝土工作性(流變性及流動保持性能)的不同需求。
(3)解決聚羧酸系減水劑與其他品種外加劑、水泥、摻和料、不良骨料的適應(yīng)性問題。
(4)開發(fā)新品種聚羧酸減水劑,解決高強度混凝土容易出現(xiàn)的早期裂縫問題。
由于聚羧酸系減水劑的分子結(jié)構(gòu)具有可設(shè)計的優(yōu)點,針對以上種種問題,我們建議今后可以從以下幾個方面開展研究工作。
一、原材料方面
目前,合成聚羧酸系減水劑所用的單體主要有不飽和酸、聚氧乙烯類大單體、烯丙基磺酸鹽以及丙烯酸酯等四類。聚羧酸系減水劑的主要作用機理為空間位阻斥力,而發(fā)揮此作用的功能基團是聚氧乙烯大單體側(cè)鏈,所以如何開發(fā)出低成本、且具有較高聚合活性的聚醚大單體,使之合成出性能優(yōu)異的聚醚減水劑是很重要的研發(fā)方向之一。
如何控制大單體的頭部雙鍵結(jié)構(gòu)及其產(chǎn)生的“誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)”,將對大單體的聚合活性產(chǎn)生影響,進一步影響減水劑的性能。
二、合成新技術(shù)方面
對生產(chǎn)工藝的控制和對聚合條件的改善是生產(chǎn)出性能優(yōu)異產(chǎn)品的保證,主要體現(xiàn)在低溫聚合技術(shù)和自動化合成新技術(shù)兩方面:
(1)低溫聚合技術(shù)
低溫聚合技術(shù)(0℃~30℃)是通過聚合過程中引發(fā)劑體系的改變來實現(xiàn)的,即在過氧類引發(fā)劑中加入還原劑使之形成氧化還原引發(fā)體系,從而使產(chǎn)生的自由基可降低分解活化能,有利于聚合反應(yīng)在較低的溫度下進行,有利于節(jié)約能源,同時可改善聚合物性能。
(2)自動化合成新技術(shù)
企業(yè)的目標是產(chǎn)品達到高質(zhì)量、高產(chǎn)能和低污染,然而聚羧酸系減水劑的生產(chǎn)存在著原料貴、釜溫滯后大、溫度難于控制以及不同工藝階段控溫不同、加料量和速度要求控制精確等難題。這些問題可以通過采用工業(yè)自動化技術(shù),實現(xiàn)計算機自動控制工藝生產(chǎn)過程,減少勞動量,節(jié)約成本。目前國內(nèi)已有江蘇博特新材料有限公司、山東省建筑科學(xué)研究院、廣東瑞安科技實業(yè)有限公司、浙江五龍新材股份有限公司等一批大型企業(yè)實行了全自動化生產(chǎn),產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性大大提高,取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟效果。
三、分子結(jié)構(gòu)設(shè)計方面
眾所周知,聚羧酸系減水劑的分子結(jié)構(gòu)自由度相當大,合成時可控制的參數(shù)多、高性能化的潛力大。根據(jù)市場的需求,聚羧酸系減水劑已從早期的減水型向功能型方向發(fā)展。隨著研究工作的不斷深入,聚羧酸系減水劑將進一步向高性能、多功能化、生態(tài)化、國際標準化的方向發(fā)展。今后還可以從以下幾個方面來開展研究工作:
(1)早強型聚羧酸系減水劑:滿足節(jié)能減排需求,大幅度降低混凝土水膠比,通過改變聚羧酸減水劑側(cè)鏈結(jié)構(gòu),比如增加甲基等側(cè)基的密度來激發(fā)水泥的水化速度來提高混凝土的早期強度。
(2)交聯(lián)緩釋聚羧酸系減水劑:這種減水劑是通過丙烯酸主鏈和聚乙二醇單甲基醚形成部分交聯(lián),或在減水劑主鏈上引入可以在強堿介質(zhì)中緩慢釋放羧酸基團的第三單體,來提高聚羧酸系減水劑的保坍性能。
(3)減縮型聚羧酸系減水劑:將小分子減縮劑接枝到聚羧酸主鏈上,或通過聚羧酸外加劑與減縮劑的復(fù)配,達到大幅度減少混凝土早期收縮的目的。
(4)帶-PO43-基團的聚羧酸系減水劑:將-PO43-基團作為側(cè)基接枝到聚羧酸主鏈上,因-PO43-基團的負電性要強于-COO-,使聚羧酸系減水劑的吸附能力增強,分散性能提高。







