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混凝土减水剂是一种可以显著提高混凝土性能的外加剂，在众多系列的减水剂中，聚羧酸系减水剂由于具有掺量少、减水率高、坍落度保持性好、分子结构可设计性好等优点，成为综合性能最优、应用前景最广的一类减水剂。本论文从聚羧酸系减水剂的性能与分子结构的关系出发，采用大分子单体直接共聚法，针对现在合成大分子单体中存在的一些问题，设计合成了一种带有羧基的大分子单体，并进一步与丙烯酸、马来酸酐、甲基丙烯磺酸钠共聚制备了一种聚羧酸系减水剂。
首先，通过衣康酸与聚乙二醇进行酯化反应合成了大分子单体。用正交实验研究了反应条件对酯化反应的影响，确定了最佳的酯化反应条件为n衣康酸∶n聚乙二醇-1000为1:1.1，催化剂用量为聚乙二醇-1000质量的4％，反应温度100℃，反应时间6h，带水剂用量为聚乙二醇-1000质量的30％，阻聚剂用量为衣康酸质量的2％。在该条件下单酯化率可达到98.3％。并通过红外光谱、氢核磁共振谱对大分子单体进行了表征，结果表明得到了衣康酸聚乙二醇酯大单体。
然后，以自制的衣康酸聚乙二醇酯大分子单体(IAPEG)、丙烯酸(AA)、马来酸酐(MA)和甲基丙烯磺酸钠(SMS)为原料，过硫酸铵为引发剂，经水溶液聚合制备了一种聚羧酸系减水剂，通过红外光谱对共聚产物的结构进行了表征，并讨论了聚合体系中各单体用量及引发剂用量对减水剂性能的影响。结果表明，单体的最佳摩尔比为nIAPEG∶nMA∶nAA∶nMAS=1.5∶4∶6∶3，引发剂最佳用量为单体总质量的10％。在最佳条件下合成的减水剂对水泥颗粒的分散性及分散性保持性比萘系减水剂好，且与不同的水泥有着良好的适应性。
最后，采用相同的合成工艺，分别采用聚乙二醇-600、聚乙二醇-1000、聚乙二醇-1500、聚乙二醇-2000合成了不同分子量的大分子单体，并分别进行聚合反应制备了具有不同侧链长度的聚羧酸系减水剂PC600、PC1000、PC1500、PC2000。水泥净浆流动度、水泥净浆经时流动度及砂浆减水率测试结果表明PC1500性能最好。并测定了PC1000、PC1500、PC2000三种减水剂的吸附量、添加这三种减水剂的水泥浆体的Zeta电位及减水剂溶液的表面张力。证明侧链长度对减水剂性能有一定影响。综合所有测试结果推测减水剂是通过吸附在减水剂颗粒表面，通过静电斥力作用、空间位阻作用、润滑和引气作用等共同作用促使水泥颗粒分散开来，提高水泥浆体的流动性。