聚羧酸减水剂的发展形势

一、背景

减水剂，顾名思义，是一种在能减少拌合用水量同时维持混凝土坍落度不变的混凝土外加剂。世界上最早使用的减水剂是木质素磺酸钠，在20世纪30年代初期，由纸浆废液中提取而来，但减水率较低。

随后，日本的服部健一博士首先将萘磺酸甲醛缩合物用作混凝土分散剂，而后出现三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物以及其他磺酸盐和甲醛缩合物的混凝土减水剂。它们较第一代减水剂减水率大大提高，但保坍效果差，产品工艺不稳定。

在80年代初，同样是由日本开发出了最新一代的减水剂——聚羧酸类减水剂。相较前两代的减水剂，聚羧酸类的减水剂掺量低、减水率高，坍落度经时损失小，增强效果显著。同时还有绿色环保，产品稳定性好等诸多优点，是目前世界上最前沿、科技含量最高、应用前景最好、综合性能最优的一种混凝土减水剂。

二、聚羧酸减水剂

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作用机理

从分子结构上来看，聚羧酸系减水剂呈梳型，主链上带有多个活性基团，极性较强，侧链带有亲水性的聚醚链段，其中具有亲水性的聚醚链段较长，数量较多与此相反具有疏水性的分子链段较短，数量较少。聚合物侧链上的聚乙氧基链节结构（又被称为接枝链）对减水率以及坍落度有显著的作用，能从很大程度上抑制坍落度损失。

作为最常见的聚羧酸减水剂的大单体，HPEG2400的分子结构式如下：

CH₂=CH(CH₃) (OCH₂CH₂₎n OH

它是由烯丙醇为起始剂，在碱催化的条件下，和环氧乙烷开环加成得到，所以又叫做烯丙醇聚氧乙烯醚。和我们常见的，用在清洗等领域的用到的表面活性剂，脂肪醇聚氧乙烯醚AEO、MOA等具有一样的结构特点，所以也可以称为一种表面活性剂。之后，用它作为起始剂，与丙烯酸和马来酸酐等不饱和酸进行反应，得到聚羧酸系减水剂。

它的作用机理也和表面活性剂有诸多相似之处：通过表面活性作用、络合作用、静电排斥力和立体排斥力等来阻碍或破坏水泥颗粒的絮凝结构。聚羧酸减水剂的分散稳定作用主要是空间位阻和静电斥力相互作用的结果。其中，静电斥力提供初始分散性，空间位阻提供流动保持性。

在HPEG2400的基础上，又开发出了新型减水剂大单体TPEG2400：

在合成过程中引入环氧丙烷链段，分子由聚氧乙烯结构变为聚醚结构。由于环氧丙烷链段中带入的大量支链结构，使得由TPEG生产的聚羧酸减水剂较HPEG在减水率和保坍方面都有一定的优势。

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各类减水剂性能对比

	木质素系	萘系	三聚氰胺系	聚羧酸系
减水率	低＜15%	中＜25%	高＜30%	高55%
适应性	差	较好	好	好
其它优点	成本低保水性	工艺成熟	低碱	低碱
其它缺点	引气大缓凝强	污染	污染	合成工艺复杂
流动度	中	差	差	高
保持性	低	中	中	高
强度	低	中	中	高
性价比	中	中	中	高

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聚羧酸减水剂性能特点

1、固含量38-40%，PH6-7，掺量低、减水率高，减水率30%以上；

2、坍落度轻时损失小，预拌混凝土坍落度损失率1h小于5%，2h小于10%；

3、增强效果显著，砼3d抗压强度提高50～110%，28d抗压强度提高40～80%，90d抗压强度提高30～60%；

4、混凝土和易性优良，无离析、泌水现象，混凝土外观颜色均一。用于配制高标号混凝土时，混凝土粘聚性好且易于搅拌；

5、含气量适中，对混凝土弹性模量无不利影响，抗冻耐久性好；

6、能降低水泥早期水化热，有利于大体积混凝土和夏季施工；

7、适应性优良，水泥、掺合料相容性好，温度适应性好，与不同品种水泥和掺合料具有很好的相容性；

8、低收缩，可明显降低混凝土收缩，抗冻融能力和抗碳化能力明显优于普通混凝土；显著提高混凝土体积稳定性和长期耐久性；

9、碱含量极低，碱含量≤0.2%，可有效地防止碱骨料反应的发生；

10、产品稳定性好，长期储存无分层、沉淀现象发生，低温时无结晶析出；

11、产品绿色环保，不含甲醛，为环境友好型产品；

12、经济效益好，工程综合造价低于使用其它类型产品，同强度条件下可节省水泥15-25%。

三、市场展望

从目前市场情况来看，我国每年对聚羧酸类减水剂的需求量在400万吨~500万吨之间。同时，随着高铁、地铁等国家政府大型项目的不断投入，需求量在稳定上升。作为合成减水剂的关键原料，减水剂大单体的需求量每年在60万吨左右。市场需求量大，合成工艺简单，适合大规模生产，成本低廉，绿色环保等一系列有利条件都使得聚羧酸类减水剂在飞速发展。

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