聚羧酸类高效水泥减水剂的研究开题报告

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1、开题报告聚羧酸类高效水泥减水剂的研究一、选题的背景、意义1981年日本NipponShobubai和Degussa开始研制聚羧酸减水剂并于1986年首先把产品打入市场。日本学者和德国学者将聚羧酸减水剂分为甲基丙烯酸类，马来酸酐共聚物类，聚酰胺、聚酰亚胺PC和两性PC类。按照支链和主链的连接方式，目前市场上绝大多数聚羧酸减水剂为前两类，第一类为甲基丙烯酸和甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯大分子单体共聚物，第二类为马来酸酐和烯丙基醇聚乙二醇类大分子共聚物。其分子结构的形状是相同的，两类聚合物都为梳型接枝长链大分子结构，分子主链带有

2、密集的羧酸基团，分子支链为非离子聚乙二醇链。支链和主链的连接方式在甲基丙烯酸类为酯健，在马来酸酐类为醚键。由于支链的单元间都是醚键相连，有些国家将此类外加剂叫做聚醚类超塑化剂。国内聚羧酸减水剂主流产品和国外一样，但起步较晚，主要原因是国内原材料单甲氧基聚乙二醇供应不上，单甲氧基聚乙二醇国内没有商业化，供应厂家依靠进口，也有研究人员用聚乙二醇取代单甲氧基聚乙二醇，但由于在大分子制备过程中易产生交联，性能较差，质量不稳定。国内近10多年来,新型高效减水剂和超塑化剂的研发主要产品还是萘磺酸盐甲醛缩合物，磺化三聚氰胺甲醛缩合物和

3、木质素磺酸钙(木钠)氨基磺酸盐缩合物等。对聚羧酸系减水剂的研究，无论是从原材料选择、生产工艺或是提高性能方面都起步较晚，虽然国内研究者通过分子途径探索聚羧酸系减水剂产品已取得一定成效，但从国内公开发表的相关文献及中国专利看，国内对聚羧酸系减水剂产品的研发大多处于实验研制阶段，真正形成产品的厂家还很少，远不能满足高性能混凝土发展的需要。近年来,混凝土外加剂的研究与生产已趋向朝着高性能、无污染方向发展。混凝土减水剂是混凝土外加剂中应用面最广、使用量最大的一种。具有梳形分子结构的聚羧酸系高效减水剂因其减水率高、保坍性能好、掺量

4、低、无污染、缓凝时间少、成本低等优异性能,适宜配制高强超高强混凝土、高流动性及自密实混凝土,成为国内外混凝土外加剂研究开发的热点[1-2]。目前我国离工业化应用还有相当大的差距,许多国外大的外加剂公司竭力想占据中国市场,因而我们必须加大对新型聚合物减水剂的研究,以便在混凝土外加剂市场竞争中处于有利地位。二、相关研究的最新成果及动态二．1.1国外聚羧酸系减水剂的研究现状在国外，聚羧酸系减水剂的研究已有相当长的历史，20世纪80年代起，国内外就开始积极研发非萘系减水剂,以丰富石油化工产品为原料,以极高的减水率,极小的坍落度损

5、失使萘系减水剂黯然失色,从而便开创出聚羧酸系混凝土减水剂技术新局面。日本是研究和应用聚羧酸系减水剂最多也是最成功的国家,聚羧酸系高性能混凝土减水剂1985年由日本研发成功后,90年代中期已正式工业化生产，并已成为建筑施工中被广泛应用的一种新型商品化混凝土外加剂。　　目前，对聚羧酸系减水剂的研究主要集中在新拌混凝土有关性能和硬化混凝土的力学性能及高强高性能混凝土在工程中的应用技术。聚羧酸系减水剂可使混凝土的水灰比下降到0.25以下，而水泥用量仍可保持在500kg/m3，同时它的坍落度可保持200mm以上，可以满足施工要求。

6、近年来,日本和欧美一些国家的研究者正在研究开发聚羧酸系减水剂，研究方向主要偏重于开发聚羧酸系减水剂及其相关的新拌混凝土工作性能和硬化混凝土的力学性能及工程使用技术等。二．1.2国内聚羧酸系减水剂的研究现状在我国,聚羧酸系减水剂的研究尚较晚，其用量只占减水剂总用量的2%。聚羧酸系减水剂产品市场前景广阔,但由于成本和技术性能问题，国内对聚羧酸类减水剂产品的研究仅处于实验室研制阶段，只有少量用作坍落度损失控制剂与萘系减水剂复合使用。研究开发聚羧酸系高性能减水剂是高性能混凝土技术发展的必然要求。为了缩小与国外的差距,必须加强聚羧

7、酸系减水剂的基础研究，努力提高自身的研究开发水平。从目前的情况来看，必须深入研究聚合物的支链和主链对减水、引气、缓凝的影响，能工业化生产出一系列需要的大单体，优化聚合工艺，开展聚羧酸系减水剂与传统减水剂的协同效应研究，加强聚羧酸系减水剂应用技术的研究二．2合成方法二．2.1可聚合单体直接共聚法　　这种合成方法是在主链中引入长聚醚侧链，制备的关键是合成具有聚合活性的大单体(通常为甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯)，然后再将一定配比的单体混合在一起直接采用溶液聚合得到成品。这种合成工艺的前提是在合成大单体阶段，催化剂对合成产品的影响很

8、大，存在中间分离纯化过程比较繁琐的问题。主要是找到合适的催化剂和反应条件，进一步提高产率和缩短反应时间，使生产成本降低。　　二．2.2聚合后功能化法　　这种合成方法是先形成主链再引入侧链，一般是采用一直分子量的聚羧酸，在催化剂作用下与聚醚在较高温度下通过酯化反应进行接枝，但这种方法存在问题一是现成的聚羧酸产品种类和规