抗泥型聚羧酸减水剂的研究进展

杨光婷, 张雯, 翟君宇, 张爱迪, 刘博宇

摘要：本文介绍了合成聚羧酸减水剂常用的抗泥型功能单体种类，综述了抗泥型聚羧酸减水剂的研究进展，指出了合成用聚醚大单体和功能单体种类，以及抗泥效果。这对抗泥型聚羧酸减水剂的开发提供技术参考。

关键词：聚羧酸减水剂；抗泥型；功能单体

1.引言

聚羧酸减水剂作为一种重要的混凝土外加剂，能够有效改善混凝土的工作性能，提高其强度和耐久性，因而备受关注。然而，减水剂应用于混凝土中，存在对粘土高敏感性和较强的相互作用, 降低了它们的分散性能和减水性能，导致混凝土性能下降。抗泥型聚羧酸减水剂主要针对含泥量较高的混凝土，通过特殊的分子结构设计，使减水剂在混凝土中能够更好地分散和稳定土颗粒，从而有效抑制泥沙对混凝土性能的不利影响，提高混凝土的抗泥性能。本文将对抗泥型聚羧酸减水剂的研究进展进行了综述，阐述了合成用大单体和功能单体种类。

2. 抗泥型功能单体种类

合成聚羧酸减水剂普遍需要引入抗泥型功能单体，常见有甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、全氟辛基三乙氧基硅烷、甲基乙烯基磺酸钠、丙烯酰胺、磷酸酯类、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、交联型不饱和单体、丙烯酸羟乙酯、β-环糊精马来酸单酯、降冰片烯二酸酐、丁二酸酐、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯(HEMAP)等。

3. 抗泥型聚羧酸减水剂研究进展

邵成志等[1]以丙烯酸(AA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯(HEMAP)、异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)为反应单体，以过氧化氢/抗坏血酸为引发剂，巯基丙酸为链转移剂，通过自由基聚合合成了抗泥缓释型聚羧酸减水剂，对蒙脱土的敏感性低，且具有一定的缓释功能。李悦等[2]利用丙烯酸(AA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)、磷酸类功能单体(PFM)和β-环糊精马来酸单酯(β-CD-MAH)通过自由基共聚反应合成抗泥基础分散剂，再与普通型抗泥聚羧酸减水剂复配，制得保坍型抗泥聚羧酸减水剂。吴凤龙等[3]以异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG2000)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为原料，过氧化二苯甲酰(BPO)为引发剂,采用本体聚合法制备了TPEG-AMPS-HEMA-MMA固体醚类抗泥型聚羧酸减水剂。邱伟伟等[4]以异戊烯醇聚氧乙烯醚为大单体，甲基乙烯基磺酸钠、丙烯酰胺、磷酸酯类功能单体，与丙烯酸共聚，合成一种低吸附聚羧酸减水剂，抗泥效果优异，且对蒙脱土的敏感性较低。

刘文道等[5]以异丁烯基聚乙二醇(HPEG)为大单体，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为功能单体，与丙烯酸(AA)共聚，合成了一种两性抗泥型聚羧酸减水剂，具有优异的阻泥效果。胡俊华[6]采用超高分子质量的异丁烯醇聚氧乙烯醚(HPEG8000)为大单体，烯丙基三甲基氯化铵为功能单体，经自由基溶液聚合合成了一种高效抗泥型聚羧酸系减水剂。吕昌伟等[7]以丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体，共聚合成了一种含有阳离子基团的抗泥型聚羧酸减水剂，可改善高含泥量混凝土体系的和易性并提高其抗压强度。

汪源等[8]在聚羧酸减水剂分子结构中引入抗泥功能单体全氟辛基三乙氧基硅烷，合成一种抗泥型聚羧酸减水剂，具有更优的保坍效果，在钠基膨润土表面的吸附量更少，对水泥具有更好的吸附性和分散性。

纪宪坤等[9]将丁二酸酐(MAD)与异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)进行酯化反应合成抗泥单体，将其与4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚(GPEG)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)等共聚合成成了具有长支链酯基结构的良好水泥适应性和抗泥性能的聚羧酸减水剂，可降低减水剂的掺量和改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗压强度。王雪敏等[10]采用降冰片烯二酸酐对聚醚(GPEG)的侧链进行改性，合成抗泥型聚羧酸减水剂XM-1，在蒙脱土、伊利土、高岭土等3种黏土中均不被吸附，且对水泥净浆的分散性良好。

汤杨等[11]以环氧氯丙烷为桥联剂,将葡萄糖与甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)端羟基进行桥联，制备葡萄糖改性聚醚大单体，以其部分取代HPEG，合成葡萄糖改性聚羧酸减水剂，掺量为0.16%时具有良好的分散性和抗泥性。

胡志豪等[12]以聚醚大单体(HPEG)和丙烯酸为主要原料,抗泥保坍助剂为功能单体，过氧化氢和Vc为引发体系，合成了具有优异抗泥型和适应性的聚羧酸减水剂。

4.抗泥型聚羧酸减水剂存在问题和未来发展趋势

综上所述，抗泥型聚羧酸减水剂的研究已经取得了一定研究进展，但在使用中还存在问题：功能单体的引入增大了成本，限制了推广应用；抗泥效果存在局限性，某些抗泥减水剂只对部分粘土具有适应性。因此，抗泥型聚羧酸减水剂的抗泥效果、普适性还有待进一步提高，成本需要进一步降低。

参考文献

[1] 邵成志，莫祥银，燕浩杰，等. 抗泥缓释型聚羧酸减水剂的制备及性能研究[J]. 新型建筑材料. 2021,48(12)：33-36

[2] 李悦，赵冰垠，黄舟，等. 抗泥型聚羧酸减水剂的研究（Ⅱ）—保坍型[J]. 混凝土. 2021(04)：57-60.

[3] 吴凤龙，宋瑾. 本体法合成固体醚类抗泥型聚羧酸减水剂及作用机理研究[J]. 新型建筑材料. 2020,47(04):86-89.

[4] 邱伟伟. 低吸附抗泥型聚羧酸减水剂的合成及性能研究[J]. 石家庄铁路职业技术学院学报, 2022,21(03): 61-65.

[5] 刘文道，刘小飞，刘广华，等.两性新型抗泥型聚羧酸减水剂合成与性能研究[J]. 四川建材. 2024,50(01): 19-21+24.

[6]胡俊华. 高效抗泥型聚羧酸减水剂的合成及性能研究[J]. 新型建筑材料. 2020,47(06):63-66.

[7]吕昌伟，古莘旺，邓磊，等. 两性抗泥型聚羧酸减水剂的合成及性能研究[J]. 新型建筑材料. 2022,49(01): 89-93.

[8] 汪源，齐冬有，邹德麟，等.抗泥型聚羧酸减水剂的制备及性能研究[J].新型建筑材料.2023,50(01):41-45+78.

[9] 纪宪坤，汪源，汪苏平，等. 酯化改性抗泥型聚羧酸减水剂的制备及性能研究[J].材料导报. 2020,34(S1)：596-600.

[10]王雪敏，刘伟，吴志刚，等. 降冰片烯二酸酐改性抗泥型聚羧酸减水剂的合成及性能研究[J]. 新型建筑材料. 2021,48(03): 149-152.

[11] 汤杨，单海林，陈刚. 抗泥型葡萄糖改性聚羧酸减水剂的合成及其性能研究[J]. 新型建筑材料. 2021,48(12)：37-40+67。

[12] 胡志豪，汪苏平，潘阳.抗泥型聚羧酸减水剂的合成与性能研究[J].新型建筑材料. 2021,48(10)：112-116+156.

第一作者：杨光婷（2002），女，贵州省黔东南州, 吉林建筑大学材料化学专业在读本科生。

基金项目：大学生创新创业训练项目（S202210191026）