​聚酰胺-胺塑化剂在水泥体系中的应用

目前，建筑业大规模使用的合成材料是普通硅酸盐水泥(OPC)。

OPC的主要组分是硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)、铝酸三钙(C3A)和铁铝酸四钙(C4AF)。水泥与水混合会发生一系列的水合反应。但是，OPC的缺点是在水合反应中屈服应力明显提高。

水泥浆是液体悬浮物，因此在水合过程中控制聚集对其施工性能非常重要[1，2]。

塑化剂广泛用于建筑业以提高水泥的加工性能。近十年来，基于聚羧酸酯的塑化剂(PCEs)由于优异的性能而用于新制备混凝土的改性。PCEs具有许多优越之处，例如用量少、分散性好、制备过程无污染等，深入研究其性质与应用倍受关注[3，4]。

PCEs的性质与分子量密切相关。PCEs是以阴离子聚合物为主链，醚为侧链的梳状共聚物。阴离子可吸附在水泥粒子表面，在水泥粒子间产生静电排斥力。亲水的醚侧链则促使水泥粒子分离。

PCEs的分散性质源于静电排斥力和空间阻碍的双重作用。迄今为止，无论是基础研究还是工业生产都对PCEs的化学结构改性进行了广泛的探索，其中大多数集中于改变电荷密度、侧链长度、主链长度以及功能基团组成[5]。

Lei和Plank以甲基丙烯酸和羟烷基甲基丙烯酸酯为原料合成了新型的PCE[6]。研究发现，即使有蒙脱土存在，该PCE在水泥浆中也显示出优良的分散能力。

Lv等在主链和聚(乙二醇)(PEG)支链间采用不同的连接基合成了PCEs[7]。他们的结果显示，该连接基对水泥浆和混凝土的性质有重要影响。

Ren等设计了一系列梳状两性聚羧酸(APC)聚合物并将其用作水泥分散剂[8]。结果发现，APC分散剂在水泥中吸附离子而起到了锚定作用。APC也影响水合反应，它延迟产生钙矾石，影响结晶焓以及水合产物的热稳定性。

树枝状增塑剂作用效果图

树枝状大分子是一类含有中心核与发散支链的分子。由于独特的结构、性质和应用前景，树枝状聚合物有不同的工业用途，如絮凝剂、增稠剂、稳定剂和分散剂。

聚酰胺-胺(PAMAM)具有高度支化结构，支化度随代数提高，结构高度几何对称，分子结构精确，分子质量可控。

虽然其合成需经冗长和重复的反应，但PAMAM是应用最为广泛的一类树枝状分子。此外，其整代数分子具有多个氨基，这进一步扩展了应用范围[9-10]。

G0-G2代PAMAM的结构和PAMAM增塑剂前驱体的合成

广州化学所，中国科学院大学和广州科学院的Hongwei Zhao等[11]人采用自由基聚合制备了一系列基于PAMAM的塑化剂—PAMAM DPCs(DPC0、DPC1、DPC2)。与CPC相比，DPCs的分散性与分散稳定性较好，可更多的吸附在水泥粒子上，这与水泥浆的优良流动性有关。

树枝状增塑剂DPC0的合成

另外发现，在水泥浆中加入DCPs，水合的早期会延迟和降低热流峰。流变测试表明，加入DPCs能急剧降低水泥浆的聚集，促进由固相向液体黏弹行为的转变。在室温水合3和7天，比较于纯水泥样品，水泥/DPC样品具有较高的抗压强度。加入DPC在水合早期虽有延迟效应，但不影响后续水泥浆的抗压强度。

研究结果说明，DPC是提高OPC分散流动性和稳定流动性的有效塑化剂。