硅酸三钙水合混凝土超塑化剂上游原材料的新兴技术：硅酸三钙水合技术回顾

混凝土流动改性剂
混凝土流动性改性剂用于提高流动性、缩短加工时间和改善混凝土性能。聚羧酸醚 (PCE) 增塑剂通常被称为 "超塑化剂 (SP)"，在这种情况下，它是一种重要的高性能聚合物（Flatt, R., Schober, I., "超塑化剂和混凝土流变学"，《混凝土流变学》，第 2 卷，第 3 期）。 了解混凝土流变学Woodhead Publishing Ltd, 2012, p.144）。

门萨--构建化学
多氯化聚乙烯是一种梳状聚合物，具有阴离子主链和柔性非离子侧链。在加工过程中，这些聚合物通过主链对水泥颗粒的吸附和侧链引起的立体斥力分散在水泥基体系中。阴离子骨架的单体主要包括甲基丙烯酸（MA）、丙烯酸（AA）、马来酸（MAL）或马来酸酐（MAA），而侧链主要是甲氧基聚乙二醇（MPEG）和聚乙二醇（PEG）[......]。新一代混凝土超塑化剂原料 - 门萨建筑化学].

因此，现有技术中描述的 SP 是化学聚合物，含有作为骨架的 C-C 键单体、布氏酸性羧酸基团（部分游离或中和）以及作为侧链的有机酯/醚官能团。

多氯化醚的合成路线
全氯乙烯主要通过两种途径合成：

1. ​聚合物模拟转化 (例如，对预先形成的骨架进行酯化或酰胺化）：
   • ​步骤 1:自由基聚合（通常在水介质中）从 MA 或 AA 等单体合成骨架。
   • ​步骤 2:骨架上的酸基与长链醇酯化（如 MPEG-OH）或与胺酰胺化（如 MPEG-NH₂）。
2. ​直接共聚:梳状聚合物是由 MA/AA 等单体与（甲基）丙烯化 PEG 衍生物（如 (M)PEG-(M)A）共聚而成。其他共聚单体包括不饱和聚醚（如烯丙基聚乙二醇（APEG）、甲基烯丙基聚乙二醇（TPEG）、异戊烯醇聚乙二醇（HPEG）或乙烯氧基丁基聚乙二醇（VOBPEG））。科学文献还介绍了其他单体（苯乙烯、官能（甲基）丙烯酸酯、胺或羧酸及盐）。

结构-属性关系
影响 PCE 业绩的主要因素包括

• ​骨干化学:丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基、烯丙基或马来酰基。
• ​疏水/亲水平衡:-CH₃（疏水）与 -CH₂-CH₂-O-（亲水）基团的密度对比。
• ​离子群密度:用于吸附的羧酸基团（游离或中和）。
• ​侧链特性:
  • 成分：主要是 (M)聚乙二醇，也有聚环氧丙烷 (PPO) 或聚环氧丁烯 (PBO)。
  • 分子量：主链（约 4,000-7,000 克/摩尔），侧链（约 500-10,000 克/摩尔，通常为 750-5,000 克/摩尔）。
  • 键合稳定性：酯（pH 值较高时不太稳定）、酰胺（耐水解）或醚键。

离子基密度较高的聚合氯化铝具有更强的初始分散性，但可能会牺牲其长期稳定性（Flatt 等人，2012 年；Ferrari 等人，2012 年）、 国际混凝土文摘195, 2000, p. 505; Lange & Plank、 J.Appl.Sci., 2015, 42529).

水泥基体系中的碱性水解作用
水泥孔溶液（pH 值在 12.5-13+ 之间）会水解 PCE 侧链中的酯键，释放出 PEG 并逐渐增加离子羧酸盐含量。这会提高长期流动性，但会降低粘度。甲基丙烯酸酯比丙烯酸酯更耐水分解；酰胺键表现出卓越的稳定性（Flatt 等人，2012 年；Plank 等人，2012 年）、 墓地Concr.Res., 40, 2010, 699-709).

原材料采购：从工业副产品中提取（甲基）丙烯酸
(用于 PCE 合成的（甲基）丙烯酸（MAA/AA）可从工业（甲基）丙烯醛工艺中提取：

• ​丙烯醛/甲基丙烯醛氧化:C₃/C₄氧化产生的副产品流含有残留的（甲基）丙烯酸、甲醛、甲酸和乙酸。
• ​废物利用从丙烯醛生产（传统上焚烧）或甲基丙烯醛工艺中产生的稀（甲基）丙烯酸溶液可重新用于聚乙二醇的合成，从而降低成本并减少对环境的影响（Sun 等人，CN 103435470，2013 年；Arntz 等人，CN 103435470，2013 年）、 乌尔曼工业化学百科全书, 2012).

基于 PCE 的解决方案的应用

​基础设施:提高大型项目的泵送性和耐用性。

​高性能混凝土:实现较低的水灰比（≤0.3），并延长可施工性。

​可持续建筑:利用机制砂和再生骨料。