國外聚羧酸系混凝土減水劑合成工藝解析

目前，國外對于聚羧酸系高效減水劑聚氧烷基單體的選擇看法是基本一致的，都認(rèn)為最好選用聚氧乙烯或聚氧丙烯。聚羧酸系高效減水劑共聚物中各種單體鏈節(jié)在主鏈上的比例和聚氧烷基鏈長的選擇直接影響到其產(chǎn)品的性能，合成聚羧酸系混凝土減水劑中選取合理的單體、選擇適宜的單體比例及也是影響水泥與減水劑間相容性的重要參數(shù)。

在單體比例和聚氧烷基鏈長選擇方面：長期致力于聚羧酸系高性能砼減水劑合成研究的日本權(quán)威研究者TANAKA YOSHIO在其1995.12.21申請的Fluidity Control of Cementitious Compositions專利US5661206(申請人: NIPPON CATALYTIC CHEM IND)中闡述：合成的聚羧酸系減水劑聚合物中可存在三種單體，最佳比例是單體A(甲氧基聚乙二醇單甲基丙烯酸酯)的質(zhì)量比例為40-94%；單體B(不飽和羧酸)質(zhì)量比例為6-60%；單體C(甲基丙烯酸的脂肪醇酯或不飽和二酸衍生物)質(zhì)量比例為0-10%。他認(rèn)為：不飽和羧酸在起始原料質(zhì)量百分比為10-28%范圍為最好。同時他還在該專利中公開了其聚氧烷基鏈長可以在1-100之間，如要獲得很高的親水性和立體斥力，聚氧烷基n值最好在5-100之間，并實例介紹了n=10和n=25時聚合單體反應(yīng)的實際效果。

日本花王公司SATOH ARUYUKI在1998.2.20申請的Concrete Admixture US5911820專利中(申請人:KAO CORP.JP)主要研究了聚羧酸系減水劑甲氧基聚氧乙烯(或氧乙烯-氧丙烯聚合物)甲基丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸的共聚反應(yīng)。其合成的具有良好分散效果的聚合物也含三種單體，單體A含10-30%mol的聚氧烷基；單體B含50-70%mol的不飽和(丙烯酸羧)酸酯；單體C含10-30%mol的不飽和羧酸或其(甲基丙烯酸)鹽。有關(guān)聚氧烷基鏈長選擇工藝上，他認(rèn)為：良好的水泥分散劑的聚氧烷基鏈長一般為25-300，最好在110-300之間。這樣才具有充分的立體斥力來提高分散效果，并且能在用量少的情況下保持良好的流動性。

日本NIPPON CATALYTIC CHEM公司YAMASHITA等人研究認(rèn)為：早期聚羧酸減水劑采用有端羥基的聚合物很容易引起凝膠化，如工業(yè)化生產(chǎn)的話，就需要加入大量鏈轉(zhuǎn)移劑來防止凝膠現(xiàn)象發(fā)生。他們在1999.1.1申請的Cement Admixture and Cement Composition專利US6087418(申請人:NIPPON CATALYTIC CHEM)中采用不同鏈段長度的無端羥基的醚基聚乙氧基不飽和酸酯及其鹽和丙烯酸類不飽和羧酸共聚來解決此問題，適當(dāng)添加第三單體有利于改進(jìn)減水劑的性能。并且認(rèn)為：醚基聚乙氧基不飽和酸酯的末端要含有1-30個碳的烷基，其聚合物中A與B兩單體最好都含有羧酸根，但羧基的含量不可大于聚合物質(zhì)量的25%。同時在聚氧烷基鏈長選擇工藝上，他們認(rèn)為：聚氧烷基n值最佳應(yīng)為15-300。

但美國GRACE WR & CO公司HonDA SUSUMU等人在1994.4.4 申請公開的美國專利US5432212 Dispersant composition for cement having excellent property in inhibition of slump-loss文獻(xiàn)中認(rèn)為：如反應(yīng)中引氣率高時，可通過減少烷基碳鏈個數(shù)來降低其引氣率，高的聚氧烷基n值可增加共聚物的粘性，如果所合成的聚羧酸系減水劑產(chǎn)品只有較小范圍坍落度有改善的話，完全可以通過增加聚氧烷基n值加以改進(jìn)，首選的聚氧烷基鏈長n值為1-200。

除此之外，聚羧酸系減水劑產(chǎn)品的性能還與其聚合物相對分子質(zhì)量及其分布密切相關(guān)。因為聚羧酸系減水劑屬于陰離子表面活性劑，含有大量羧基親水基，如相對分子質(zhì)量過大，聚合物分散性能會降低；如相對分子質(zhì)量太小，則聚合物維持坍落度能力就不高了。因此，對于聚羧酸系減水劑中聚合物單體烷基端基、聚羧酸類聚合物添加量等工藝參數(shù)都會影響到減水劑產(chǎn)品的塑化效果。此外，高效減水劑還會受到水泥及其它凝膠材料的較大影響，國外就此方面的研究與探索還在不斷進(jìn)行。相信不久的將來，隨著合成與表征聚合物減水劑化學(xué)結(jié)構(gòu)與性能等多方面綜合研究的不斷深入，我們會看到有更完善的新一代聚羧酸類減水劑產(chǎn)品問世，并得到實際的推廣與應(yīng)用。