酰胺型聚羧酸系减水剂探究进展

1、酰胺型聚竣酸系减水剂探究进展【摘要】本文首先分析了酰胺型聚竣酸系减水剂的高性能化机理，梳理了酰胺聚竣酸系减水剂的研究概况，提 出了酰胺型聚竣酸系减水剂的主要方向：系统分析酰胺基团 在不同化学环境下的作用机理、氨基改性聚瞇大单体制备技 术的研究、酰胺型聚竣酸系减水剂功能母液与普通聚竣酸减 水剂复配使用及其在预制混凝土构件的应用研究。【关键词】酰胺型；机理；早强；保坍；氨基改性聚瞇 大单体；应用研究近几年，聚竣酸系减水剂（pc）的研究和应用得到不同寻常的快速发展，特别是在预拌混凝土行业，已逐渐成为主 流的减水剂品种，使用量不断增大。学者们一方面不断完善对现有聚竣酸系减水剂的应用技术系统研究，以满足

2、其快速 发展的需求；另一方面不断寻找新的单体新的工艺，以制备 更好性能的减水剂品种。酰胺型聚竣酸高性能减水剂是继聚酯型和聚瞇型之后 发展起来的新型高性能聚竣酸减水剂。其主链或侧链通过酰 胺基团相连接，以分子中的酰胺基团为聚竣酸高性能化的基 础，具有良好的综合性能。1. 酰胺型聚竣酸系减水剂高性能化机理聚竣酸系减水剂主链或侧链上的酰胺基团可以提高减水剂的综合性能，对其高性能化的机理，研究者说法不一， 主要观点有：1）酰胺基、胺基与竣基形成两性结构，利于聚竣酯分 子在无机颗粒上的吸附，提高聚竣酸减水剂的适应性。2）调节hlb值，提高减水剂的分散性能。3）引入大量氢键，提高体系的稳定性。4）酰胺基在

3、碱性条件下易水解，释放含竣基的水解产 物，促进减水剂缓凝、保坍作用。5）胺基可以加速硅酸三钙的溶解和水化产物的晶体析出，提高早期强度，并保持良好的强度发展。2. 酰胺型聚竣酸系减水剂的研究概况目前,引入酰胺基团，主要包括以下几种类型:2. 1侧链型目前研究者多通过端胺基聚瞇与不饱和竣酸酰胺化或者端胺基聚瞇与小分子不饱和竣酸酰胺化后再与其他共聚 单体聚合得到此类减水剂，主要有酰胺/聚酰亚胺型、酰胺 多胺型、超支化型等。美国的grace公司首先通过在丙烯酸/甲基丙烯酸和/或含甲氧基的聚酯的共聚物上嫁接eo/po卤氮化合物来合成酰 胺/聚酰亚胺型pco国内专利201110450307.8采用先合成含

4、 竣基的聚合物主链，再与端氨基聚瞇、聚乙二醇单烷基瞇通 过酰胺化和酯化反应进行接枝引入支链的方法制得具有比 普通聚竣酸减水剂更高减不率的产品。酰胺多胺型聚竣酸减水剂由于其低掺量，良好的分散保 持能力以及可以在低水/灰比下适用等特殊性能，是目前非 常高端的减水剂，因而受到业界的广泛关注。据文献报导， 目前只有瑞士的sika公司以及日本的东邦化学工业株式会 社对这种减水剂进行了研究。北京工业大学赵(2009)以 二乙撑三胺，已二酸为主要原料通两次酰胺化反应制得酰胺 多胺结构，再与其他单体自由基聚合制备了酰胺多胺型聚竣 酸系减水剂并研究其性能。超支化酰胺型聚竣酸是通过酰胺化反应在具有端竣基 的聚竣酸

5、主链上接枝超支化聚酰胺-胺制得。徐小韦制备了 一种超支化型聚竣酸减水剂，该结构单位分子内含有更多的 活泼基团(竣基和胺基)，能与水泥颗粒形成更大的接触面 积，使减水剂分子和水泥颗粒间的结合更加的牢固，超支化 的球形结构能够增加减水剂的空间位阻，能提高对水泥颗粒 的分散稳定性，改善聚竣酸减水剂在应用中普遍存在的水泥 适应性不好和分散体系不稳定等缺点。以上研究中，酰胺型聚竣酸减水剂多通过两步或者多步 反应工艺制得，聚合工艺较复杂，成本高，难以工业化生产, 多数研究都处于实验室阶段。业界为简化酰胺型聚竣酸减水 剂的合成工艺，还研究了一步酰胺化反应的制备工艺，主要 单体为聚（甲基）丙烯酸和端氨基聚瞇。

6、孙振平等用聚瞇胺 （pn-220）和聚丙烯酸（paa）为共聚单体，直接聚合制得 一种保坍性能优异的聚竣酸系减水剂；专利201110089727.8 报道用一步酰胺化反应合成聚竣酸高性能减水剂显著地提 高了提高流动性保持能力和水泥适应性，并且可以在较低的 水灰比和较低掺量下获得良好的流动性。2.2主链型此类减水剂以丙烯酰胺或、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺 酸（amps）替代部分丙烯酸类单体进行自由基聚合，在主链 中引入酰胺基团，形成竣基、酰胺基、磺酸基的主链体系， 表现出早强、良好的坍落度保持等性能。廖声金等合成了一种具有缓凝性的竣酸，并研究了丙烯 酰胺对混凝土凝结时间、流动性保持、抗压强度的的

7、影响。 结果表明，丙烯酰胺在混凝土的碱性体系下具有缓释的效 果，延长了凝结时间，改善了流动性保持性能，同时促进水 化，对混凝土后期强度也起到促进作用。张力冉等研究丙烯 酰胺（am）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（amps）以及马来酸 肝与三乙醇胺酯化物（tea-ma）在不同替代率下对早期强度 的影响，并进行了相关性能测试，得出amps替代率为25% 时具有较好的早强效果。易聪华等合成一系列聚竣酸减水 剂，探讨不同单体摩尔比对其吸附性能的影响，确定了最优 吸附性能的合成工艺。并利用总有机碳分析技术，研究了不 同温度、不同浓度下最优产物在水泥颗粒表面的吸附动力学 和热力学，为研究酰胺型减水剂提供了

8、良好的理论基础。3. 酰胺型聚竣酸系减水剂的发展方向3.1进一步明确机理，分析不同化学环境下酰胺基团的 作用酰胺基团在聚竣酸分子体系中的作用，不同研究者有不 同的结论，其原因主要是酰胺基团所处的化学环境不同。对 酰胺基团与不同的减水官能团和不同分子量的侧链组合下 的聚竣酸分子性能进行系统研究，可以为酰胺型聚竣酸分子 设计提供理论依据。3. 2氨基改性聚瞇大单体的研究目前国内对氨基封端改性聚瞇大单体的研究屡有报道， 受限于改性工艺复杂和高成本，鲜有工业化产品，仅有少数 几家跨国公司（美国亨斯曼等）具有供应氨基封端聚瞇大单 体的能力，价格是普通聚瞇的67倍。活性大单体的制备 技术是聚竣酸减水剂工业

9、的关键，也是瓶颈。因此，氨基改 性聚瞇大单体的制备技术研究是酰胺型聚竣酸减水剂工业 发展的的一个主要方向。3. 3加强运用研究在国内，酰胺类聚竣酸减水剂工业产品及工程应用鲜有 报道，原因在于其较高的成本。可以通过制备早强型、保坍 型功能母液，与普通聚竣酸产品复配使用，以满足不同的原 材料和工程需求。预制混凝土工业的迅速发展，对早强型高 性能减水剂的需求巨大。具有早强功能的酰胺型聚竣酸减水 剂在预制混凝土工业中的应用研究，也是推进酰胺型聚竣酸 减水剂发展的一个方向。参考文献：1 廖声金等缓凝型聚竣酸的研究一一丙烯酰胺在缓 凝型聚竣酸的作用j.混凝土，2010 (10)： 97-98.2 王玲，高瑞军.聚竣酸系减水剂的发展历程及研发 方向j.混凝土世界，2012 (11)： 54-57.3 赵.新型酰胺多胺聚竣酸减水剂的制备与性能 d：北京工业大学，2009.4 易聪华等.聚竣酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附行 为j