斯曼股份：高效減水劑的分子結(jié)構(gòu)與發(fā)展方向

從結(jié)構(gòu)上看，可以將高效減水劑分為兩部分組成，即親水基團(tuán)（極性基團(tuán)）和憎水基團(tuán)（非極性基團(tuán)）。 親水基團(tuán)具有親水性，具有氫鍵效應(yīng)，容易形成表面水膜。常見(jiàn)的親水基團(tuán)有磺酸基、羧基、磷酸基等， 具有強(qiáng)烈的親水性；憎水基團(tuán)具有定向吸附在粉體表面的能力，其吸附量取決于粉體的表面積大小和憎水基團(tuán)本身的大小，一般憎水基團(tuán)為碳鏈、碳環(huán)、雜環(huán)、烴基等，常見(jiàn)的高效減水劑的憎水基團(tuán)以碳鏈和碳環(huán)為主。

當(dāng)高效減水劑溶解后，憎水基團(tuán)一端通過(guò)吸附密布在微細(xì)粉的表面，另一端親水基團(tuán)則溶于水中， 通過(guò)氫鍵作用形成連續(xù)的水膜，包裹在微細(xì)粉的外面，在位阻效應(yīng)和靜電排斥效應(yīng)作用下實(shí)現(xiàn)微細(xì)粉的分 散和間隙里的填充。 一般我們依據(jù)主導(dǎo)官能團(tuán)命名高效減水劑，根據(jù)親水基團(tuán)和憎水基團(tuán)的種類(lèi)可以將高效減水劑簡(jiǎn)單分 類(lèi)如下：

(1)磺酸系列：以 HSO₃官能團(tuán)為主導(dǎo)官能團(tuán)，既可以有次官能團(tuán)與之組合，也可以無(wú)次官能團(tuán)與之組 合；次官能團(tuán)可以是官能團(tuán)、極性基團(tuán)或原子團(tuán)中的極性原子。相應(yīng)分子結(jié)構(gòu)的憎水基團(tuán)可以是碳鏈、碳 環(huán)或雜環(huán)。

(2)羧酸系列：以 COOH 官能團(tuán)為主導(dǎo)官能團(tuán)。其中代表性的是多羧酸系，含有多個(gè)羧基的，它具有 較好的長(zhǎng)時(shí)間保持坍落度不降低的特性。另一類(lèi)是反應(yīng)性高分子聚合物，通過(guò)與堿性介質(zhì)發(fā)生水解反應(yīng)生 成羧酸基，緩慢地釋放出水溶性的水解產(chǎn)物，而達(dá)到有效控坍落度損失。反應(yīng)性高分子聚合物的分子結(jié)構(gòu) 分兩部分，一部分含有能與堿性介質(zhì)反應(yīng)的酸酐或酰胺基，它們是釋放基礎(chǔ)；另一部分是憎水性的鏈段。

(3)磺酸-羧酸復(fù)合系列：以 HSO₃和 COOH 官能團(tuán)為主導(dǎo)官能團(tuán)。該類(lèi)減水劑也被稱(chēng)為接枝共聚物， 基于分子設(shè)計(jì)手段，通過(guò)各種聚乙烯類(lèi)單體的共聚反應(yīng)而獲得的水溶性減水劑。接枝共聚物的共同特點(diǎn)都 是含有 COOH、HSO₃兩種主導(dǎo)功能團(tuán)，分子結(jié)構(gòu)中極性單體以合適的比例出現(xiàn)在高分子主鏈上，并有一 定的側(cè)鏈長(zhǎng)度。與相應(yīng)的極性基團(tuán)、原子團(tuán)的極性原子和相符的憎水鏈節(jié)一同組成接枝共聚物。

高效減水劑的技術(shù)持續(xù)發(fā)展，針對(duì)不同的微細(xì)粉表面特性，設(shè)計(jì)不同的分子結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)功能的提升。在 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上分子量和基團(tuán)的控制是根本手段，提高減水率依然是主要工作方向。提高減水率的途徑有兩個(gè)， 一是改變?cè)魉鶊F(tuán)性質(zhì)，從而增加在微細(xì)粉表面的吸附量，通過(guò)增加吸附量得到更大的位阻效應(yīng)，提高減 水率。二是增加親水基團(tuán)的數(shù)量，提高水膜質(zhì)量，獲得更完整的水膜，從而提高減水率。

多功能復(fù)合化是高效減水劑發(fā)展的另一個(gè)重要方向，在保證減水率的前提下，通過(guò)調(diào)整次要基團(tuán)的種 類(lèi)，實(shí)現(xiàn)附加的功能。比如通過(guò)羥基的緩釋達(dá)到緩凝效果，通過(guò)反應(yīng)基團(tuán)緩慢釋放出氣體，提高微孔率， 通過(guò)調(diào)整主鏈長(zhǎng)度改變引氣功能等。

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