聚羧酸系减水剂的分子结构设计是在分子主链或侧链上引入强极性基团如羚基、磺酸基、聚氧化乙烯基以及分子体积较大的苯环等，使分子具有梳形结构，通常可用图1表示聚羧酸系减水剂的化学结构，而实际代表物的化学式只是其中某些部分的组合。

聚羧酸系高效减水剂作为一种非离子表面活性剂，它的亲水性大小取决于HLB值（亲水亲油平衡值）的大小。此外，吸附状态对流动性的保持、坝落度的控制的影响是最重要的，因而需要根据减水剂在不同的使用场合设计出不同分子结构模型以满足不同的要求。聚羧酸系高效减水剂分子设计中通常考虑以下几个重要方面：

(1)共聚反应中强离子型、弱离子型及非离子型单体三者之间的配比。合适的配比下，得到的聚羧酸大分子序列结构适宜，分子内电荷的分布既保证水泥粒子之间有强烈的静电斥力使粒子分散，同时减弱链内基团之间的相互作用力，促使减水剂能更牢固地吸附于水泥粒子表面，从而延缓了水泥粒子的二次凝聚。

(2)聚羧酸系高效减水剂的相对分子质量。相对分子质量太大，溶解性不好，而且由于凝结作用使得混凝土流动性变差；相对分子质量太小，分散效果差，控制混凝土坝落度损失的能力不高。

(3)聚羧酸系高效减水剂的主链长度。一般情况下，减水剂的主链越长，单位链长所带的活性基团越多，混凝土的分散性与分散稳定性越好；混凝土分散效果相同时，主链长度减小，混凝土的流动性提高，凝结时间延长，此时，主链的长短对混凝土坝落度的损失影响不大。

(4)聚羧酸系高效减水剂的支链长度与接枝密度。主链相对分子质量相同时，适当增长侧链，减水剂的分散性提高，稳定性也更好，但是侧链长度太长，单体间聚合时空间位阻增加将会导致主链相对分子质量下降，此时减水剂的引气作用增加，使高效减水剂的使用受到限制；主链相对分子质量相同，接枝链长度一定时，适当调整接枝链的密度使空间位阻效应增加，有利于提高分散性和分散稳定性羧