聚羧酸系减水剂具有高减水率和控制混凝土坍落度损失等优点,是高效减水剂的发展方向。本论文详细介绍了国内外高效减水剂的研究应用现状,分析了聚羧酸系减水剂的合成方法及发展趋势,并且从化学结构、作用机理入手,通过分子设计,合成出了含羟基、羧基、磺酸基、聚氧乙烯基等基团的具有梳型分子结构的聚羧酸系高效减水剂。课题选用烯丙醇聚氧乙烯醚(APEG)、丙烯酸(AA)、马来酸酐(MAD)与甲基丙烯磺酸钠(SMAS)为原材料,在引发剂过硫酸铵(APS)引发下进行自由基聚合,得到聚羧酸减水剂。试验结果表明:当单体APEG:AA:MAD:SMAS摩尔比为3:4:8:3时,该共聚物有较好分散性能。同时确定了最佳反应条件:引发剂用量为反应物总质量的2%;合成浓度为25%;温度为85℃;反应时间为4h。通过对自制PC红外光谱分析表明,分子中含有羧基、磺酸基和醚基等多种官能团。并对其进行了一系列水泥、混凝土试验,结果表明:自制PC对水泥浆体有较好的分散性能,与水泥的相容性好配制的混凝土有较好的保坍性,当掺量为0.3%时,减水率可以达到32.4%,各龄期抗压强度比均超过160%,性能远优于萘系减水剂,可应用于混凝土行业。通过对自制PC溶液的表面张力、水泥颗粒表面ζ电位和吸附量的测定,进一步分析了聚羧酸减水剂的作用机理。其减水作用机理主要为减水剂与水泥粒子之间的吸附-分散作用,即在减水剂-水-水泥体系中减水剂吸附在水泥颗粒表面,形成双电层,从而产生静电斥力作用,而在吸附过程中,其主链上的长侧链可在体系中充分伸展而发挥空间立体位阻作用,因此具有更好的分散性和分散保持性。通过综合性能评价,自制PC具有一定的性能和价格优势,应用前景良好。