پلی کربوکسیلات اتر  PCEیک نوع کوپلیمر پیوندي محلول در آب که به طـور کلـی توسـط پلیمریزاسیون رادیکالی با مونومرهاي مختلف فعال به دست می‌آید.

افزودنی‌هاي پلی کربوکسیلات، که اساسا بر روي پلیمرهاي با گروه‌هاي جانبی کربوکسیلات و الیگو (اتیلن اکسید) متمرکز هستند، یکی از موثر ترین فوق روان کننده ها از میان تمـام اصـلاح کننده‌هاي شناخته شده می‌باشند. معمولا به مواد افزودنی مایع یک نسل جدید اطلاق مـی‌شـوند.

کوپلیمرهاي متاکریلیک اسید (methacrylate) و متاکریلیک استر (methacrylate ester) با گروه الیگو (اتـیلن اکسـید) نمونـه اي از ایـن افزودنی‌ها هستند، که معمولا به نام فوق روان کننده پلی کربوکسیلات نامیده می‌شود.

 PCEیـک پلیمر شانه‌اي شکل با گروه‌هاي کربوکسیلات هیدروفیل یونی (COO-) و زنجیرهاي اتیلن اکسـید
غیر یونی هیدروفیلیکی (اتیلن اکسید) است.

با توجه به ساختار شیمیایی مختلف، PCE در چهار نوع مطابق با آنچه که در شکل شان داده شده است وجود دارد:

پلی کربوکسیلات متاکریلیک اسید / متیل اکریلات

پلی کربوکسیلات آلیل اتر

پلی کربوکسیلات آمید / ایمید

پلی کر بوکسیلات آمفیپروتیک

شکل1- ساختار شیمیایی نوع هاي مختلف PCE

در حال حاضر، دو نوع اول   PCEبه طور گسترده در داخل و خارج استفاده شده است، امـا دو نـوع آخر آن هنوز مورد استفاده قرار نگرفته است. ویژگی ساختاري ،PCEپیوند اصلی غیر قطبی است که داراي پیوند آب دوست است و شامل گروه کربوکسیلیک اسید، اسید سـولفونیک و غیـره می‌باشد.

رابطه بین ساختار مولکولی پلی کربکسیلات اتر و عملکرد آن در مخلوط سیمان

تأثیر درجه پلیمریزاسیون زنجیر اصلی و وزن مولکولی بر عملکرد PCE

وزن مولکولی بیش از حدزیاد، به ویسکوزیته بالا منجر خواهد شد که مانع پراکنـدگی ذرات سیمان خواهد شد. با این حال، هنگامی که وزن مولکولی بیش از حد کم باشد، توانایی  PCEبراي حفظ اسلامپ بالا (high slump)، از بین خواهد رفت.

Hu Jianhua  بیـان کـرد کـه نسـبت کـاهش آب بـا افزایش وزن مولکولی افزایشی است، اما هنگامی که وزن مولکولی Mw (Molecular weight) به نقطه خاصی می‌رسـد، این نسبت کاهشی می‌شود. نه تنها وزن مولکولی نسـبی، بلکـه توزیـع وزن مولکـولی اثـرات قابـل ملاحظه‌اي بر توانایی پراکندگی (dispersion ability) دارد.

Li Shun  و همکارانش دریافتند که مقدار  Mwبـیش از حد زیاد و یا کم و مقدار جذب را در سطح ذرات سیمان کاهش می دهد. با این حال، زمانی کـه PCE ساختار مشابهی داشته باشد، آن که  MWبالاتري دارد راحت تر جذب می‌شود.

اثر تراکم زنجیره جانبی در عملکرد PCE

سیالیت سیمان با افزایش تراکم زنجیره جانبی PCEبهبود پیدا می کند. اما در مـورد اینکه چگونه تراکم زنجیره جانبی بر قابلیت نگهداشتن مایع تاثیر می‌گذارد بحث وجود دارد.

تأثیر PCE عمدتا به ممانعت فضایی ارائه شده توسط زنجیره جانبی و نیروي الکترواستاتیک داده شده توسط گروه کربوکسیلیک اسید بستگی دارد. افزایش تراکم زنجیره جانبی باعث کـاهش محتواي نسبی گروه کربوکسیلیک اسید می‌شود. در این حالت میزان جذب کاهش خواهد یافت.  از سوي دیگر، افزایش تراکم زنجیره جانبی سبب افزایش ممانعت فضایی می شود که سیالیت اولیه را افزایش می دهد. بنابراین تـراکم زنجیـره جـانبی داراي دو اثـر متضـاد عملکـردي در  PCEاسـت. چگونگی تغییر عملکرد به اینکه کدام اثر به عنوان عامل اصلی است بسـتگی دارد. در عـین حـال، زنجیره‌هاي جانبی طولانی تر باعث ممانعت فضایی بزرگتر مـی‌شـوند، در حـالی کـه زنجیـره‌هـاي جانبی کوتاه تر افت اسلامپ کمتري را نشان می‌دهند.

اثر گروه‌هاي عاملی زنجیر اصلی بر عملکرد PCE

گروه هاي مختلف تاثیر متفاوتی بر عملکرد PCE دارند. به طـور کلـی، گـروه کربوکسـیلیک اسید (-COOH) و گروه اسید سولفونیک  (-SO3H)در زنجیر اصلی به عنـوان گـروه‌هـاي عـاملی اصلی نامیده می‌شوند. گروه‌هاي کربوکسیلات (- (COOبا سطح دانه سیمان واکنش می‌دهند کـه منجر به جذب پلیمر و دفع الکترواستاتیک بین دانه‌ها می‌شود(گروه‌هاي  COOباعـث ایجـاد بـار منفی در اطراف دانه می‌شوند). همچنین، توانایی مرطوب کنندگی (wetability)دانه‌ها بهبود پیداکرده و باعـث افزایش هیدراتاسیون کامل سیمان می‌شود.

گروه کربوکسیلیک اسید، عامل اصلی در تاثیر گذاري بر عملکـرد پراکنـدگی (dispersing performance) اسـت. بـدون گروه کربوکسیلیک اسید، صرف نظر از نحوه ترکیب گروه هاي دیگر، قـادر بـه دسـتیابی بـه هـدف کاهندگی آب نمی باشیم.

وجود گروه‌هاي سولفونیک اسید و گروه آمید به زنجیره جانبی باعث افزایش نیـروي دافعـه الکترواستاتیک می‌شود که باعث می‌شود تا  PCEعملکرد ضعیفی داشته باشد. وجود گروه آمیدي اثر کمی بر عملکرد کلی دارد، اما می تواند به طور قابل تـوجهی حلالیـت در آب را بهبـود بخشـد. گروه‌هاي اسید سولفونیک نسبت کاهش آب را بالا می‌برند و سیالیت را افزایش می‌دهند.

سولفونات  (-SO3)قـویترین نیـروي دافعـه الکترواسـتاتیک را دارد و پـس از آن یـونهـاي کربوکسیلات (-COO) و هیدروکسـیل  (-OH)و اتـر  (-O)داراي حـداقل نیـروي الکترواسـتاتیک است.

در ساختار مولکولی ، PCEبه جز گروه هاي عاملی غالب، دیگر گروه هاي عاملی به نام گـروه غیر غالب شناخته می‌شوند. گروه‌هاي غیر غالب حاوي گروه آلدهید، گروه کتون، گروه استر، گـروه انیدرید، هیدروکسیل، اتر و غیره است.

30 بار تعداد مشاهده مقاله