1.2,3 “磺酸—羧酸”系列
接枝共聚物是一类用分子设计手段,通过各种乙烯类单体的共聚反应而获得的水泥混凝土用水溶性减水剂,它能对水泥颗粒提供分散、流动性能,并有较好的坍落度保留值,主导官能团为COOH、S03H,分子结构中极性单体以合适的比例出现在高分子主链上,并有一定的侧链长度。新型高效保坍剂从结构上看是接枝共聚物,与[6]相近。值得指出的是,接枝共聚物的共同特点都是含有COOH、SO3H两种主导功能团,与相应的极性基团、原子团的极性原子和相符的憎水链节一同组成接枝共聚物。
2 主导官能团的组台
主导官能团COOH、SO3H与非主导性官能团、极性基、原子团极性原子,主导与主导,主导与非主导官能团都可以组合在一起,组合情况大致如下。
2.1 单一主导官能团
2.1.1 无非主导官能团或极性基团存在的单一主导官能团高性能减水剂
在外加剂分子中只存在一种主导官能团,无任何非主导官能团或极性基团存在。
2.1.2 有一种以上非主导官能团或极性基团的单一主导官能团的高性能减水剂
一种或多种非主导亲水官能团分别与主导官能 团COOH、SO3H中的一种组合成多亲水基团高性能减水剂,尽管亲水基团很多,仅一种官能团起主导作用。
2.2 双主导官能团
主导官能团不但能与非主导亲水官能团组合,主导官能团COOH、SO3H之间也可以进行组合,具有两种主导作用,而成为双主导官能团的特殊型式,或称复式主导官能团。双主导官能团也可以同时与其他非主导官能团、极性基团或极性原子团的极性原子组合在同一个大分子里。
3 主导官能团与憎水基团的连接规律
3.1 主导官能团与憎水基团之间的连接情况
磺酸系列:
(1)磺酸根直接与憎水基团相联;
(2)磺酸根与憎水基团之间尚有其他键;
(3)憎水基团直接与磺化芳香核相联;
(4)憎水基团与芳香核之间尚有其他键。
磺酸根与憎水基团之间插入一个中间键的化合物,中间键可以是酯、酰胺或醚类。
羧酸系列:
(1)羧基直接与憎水基团相联;
(2)羧基与憎水基团之间尚有其他键。
“磺酸—羧酸”系列:
大分子中同时含有磺酸、羧酸两种官能团时,它们与憎水基的连接规律,是要遵循磺酸、羧酸各自与憎水基连接组合规律的。
3.2 磺酸羧酸主导官能团与相符的憎水基团连接组合的重要憎水基
(1)自天然脂肪酸得来的直链烷基;
(2)含3—8个碳原子的烷基常和芳香核如苯、萘等联在一起以成一个憎水基团(这些低碳烷基本身也有憎水性);
(3)丙烯、异丁烯及戊烯、己烯的某些同分异构体很容易轻度聚合成带支链的8—20个碳的单烯烃。a—烯烃的种类很多,但以碳原子数小于8为好,其中异丁烯最佳,也可以采用C 5以下的混合烯烃。
4 主导官能团的主导作用
主导官能团COOH、SO3H在外加剂大分子里显示特有的性能,并在应用时起主导作用。SO3H的主导作用为高效分散产生高减水率;COOH主导作用为缓凝、保坍,缓凝与保坍两者是联系在一起的。COOH、SO3H可分别与一种或多种多个极性基团、原子团中的极性原子组合在同一个分子里,而赋予主导作用以及主导作用以外的一些作用。同性质主导作用的高分子化合物主导性能,可以通过复合法使主导作用具有加和性,如减水率为20%的FDN与减水率11%的含有“COOH—SO3H”双主导官能团的接枝共聚物复合,减水率可因协同作用提高至29%。值得指出的是,主导官能团与主导官能团或非主导性基团在分子内的组合与不同成分不同性能的高性能外加剂分子的复合是一个不同概念,其效果亦不好比较。
5 主导官能团理论与外加剂分子合成设计
通过分子设计来获得一种水泥混凝土用高性能水溶性外加剂,必须在大分子长链上引入CO()H、SO3H主导官能团中的一种或两种,并与相符的非主导性官能团、极性基团或极性原子团中的极性原子与之组合。单一或双主导官能团外加剂极性单体中的亲水官能团与非极性基的组合要相符,比例要合适。双主导官能团的接枝共聚物中COOH/SO3H的比例,对接枝共聚物的分散性有明显的作用,非主导官能团、极性基团与主导官能团的比例亦会对接枝共聚物的性能有所影响,并且应有相符的和合适比例的憎水基相配,如增加卡—CH2CH2一O—链节会使引气量过高,如何得到最佳的优化聚合体系是一个设计技术关键,有时为了使设计产品获得优良的性能,在共聚物中引入极性基团外,还引入反应性的活性基团,使某些性能更为突出、持久,但从分子量的大小看,反应性高分子减水剂是一种低分子量高分子分散剂,而区别于接枝共聚物。