高性能聚羧酸系减水剂作为第三代减水剂广泛应用于商用混凝土建筑施工中。如何采用经济、高效、环保的方法生产出流动度好、相容性强等优异性能的减水剂是当前国内外研究的热点。聚羧酸系减水剂分子结构多成为梳型，其特点是主链上有多个活性官能团，有较强的选择性和活性。一般来说，主链结构疏水性明显，而侧链则体现亲水性。在制备聚羧酸系减水剂的过程中，如何选择合理的亲水、疏水性能搭配，并如何引入合理的官能团来提高其水泥分散性十分重要。制备减水剂有多种催化剂选择，不同催化剂其催化原理不一，但多为一次性使用且有相对难以克服的缺点。而固体强酸催化剂作为一种绿色环保型催化剂广泛使用在酯化反应中，本文将其应用于合成聚羧酸系减水剂。本课题研究工作以中国地质大学(武汉)教育部纳米矿物材料与应用工程研究中心协同湖北省交通厅、湖北省中桥科技有限公司联合开发项目“高性能预应力管道灌浆材料研究”为背景，研究采用固体强酸为催化剂催化合成具有梳性结构高性能聚羧酸系减水剂及其应用性能研究，其主要工作及其成果如下：　　 1、在传统合成聚羧酸系减水剂的基础上，采用固体强酸来作为催化剂，通过酯化反应催化合成具有聚合活性的聚羧酸系减水剂大单体，同时以常用催化剂来合成聚羧酸系减水剂做对比研究。在本研究中，主要采用氧化锆、镧掺杂氧化锆为前氧体来制备固体强酸催化剂，讨论前氧体酸蚀时间、煅烧温度等因素对制备固体强酸催化剂时的酸度影响；讨论固体强酸催化剂用量对酯化率的影响；讨论固体强酸催化剂的循环利用次数。结果表明：不同的酸蚀时间、煅烧温度对固体强酸催化剂的酸度影响趋势不一，在8小时浓硫酸酸蚀前氧体并在620℃煅烧时能制备出最大酸度的固体强酸催化剂。分别用固体强酸催化剂和传统催化剂来合成大单体，通过对比结果以检测强酸催化剂的性能。可知固体强酸催化剂在低掺量时能取得较高的酯化率并能循环利用；　　 2、分别以甲基丙烯酸与不同分子量的聚乙二醇在固体强酸催化剂作用下通过酯化反应来合成一系列不同侧链长度的聚羧酸系减水剂大单体；考察大单体及其最佳酯化率制备条件及其影响因素；结果表明：酯化反应条件对不同分子量单元的酯化反应影响趋同；其中温度等反应条件对酯化反应产率影响大，同时酯化率随固体强酸催化剂的添加量增大而增大，当添加量为1％时趋于稳定；　　 3、以不同侧链长度大单体、丙烯酸和甲基丙稀磺酸钠、甲基丙烯酸甲酯为原料，通过三元共聚来合成高性能聚羧酸系减水剂。考察合成条件对减水剂性能的影响；结果表明：在固定大单体情况下随着不同大单体与其他小分子单体组合反应时所得的减水剂产品其流动度差别较大；在不同的反应条件下所得减水剂的净浆流动性会也有较大差别；　　 4，通过对合成一系列的聚羧酸系减水剂做水泥流动性、强度、分散保持性和膨胀收缩实验。结果表明：自制的减水剂在1％掺量、水灰比为0.29时，最大流动度超过310mm，性能远好于萘系减水剂，并接近国际同类产品的性能。