CN102092979B - 一种氨基磺酸盐减水剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种氨基磺酸盐减水剂及其制备方法，所述减水剂由下述重量份的原料制备而成：苯酚15～25份、氢氧化钠9～13份、甲醛20～35份、氨基磺酸20～35份、对氨基苯磺酸10～15份。该减水剂坍落度损失小、减水率高、制备工艺简单、成本低廉，且反应过程中无需提供外加热源，从而大大节约了能源，减小了环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种混凝土用外加剂及其制备方法，尤其涉及一种氨基磺酸类减水剂及其制备方法。
背景技术
减水剂又称为分散剂或塑化剂，由于使用时可使新拌混凝土的用水量减小，因此而得名。在现代混凝土技术领域里，减水剂是改善混凝土流变性能的外加剂之一，已被当作混凝土除水泥、砂、石和水之外的第五组份。
常见的减水剂主要有木质素磺酸盐系、萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸盐系和聚羧酸系等。20世纪30年代到60年代是普通减水剂的应用和发展时期，早期使用的减水剂主要为松香酸钠、木质素磺酸钠、硬脂酸盐等有机化合物，其主要是用于改善混凝土的施工性，解决混凝土路面的抗冻融等耐久性问题。但是，随着施工要求的不断提高，这些早期的减水剂的减水效果已经不能满足现代工程建设的需要。
从1962年日本首先开发萘磺酸甲醛缩合物高效减水剂和1964年西德开发三聚氰胺系高效减水剂以来，进入了高效减水剂的开发与应用时期，有利地推动了混凝土技术的发展，这两个系列高效减水剂的突出特点是减水率高，水泥分散效果好，其主要作用是大幅度降低单位用水量或单位水泥用量，用于配制高强、超高强、高耐久性混凝土，但其致命缺点是坍落度损失大，制备过程中甲醛挥发对环境污染严重。而聚羧酸系高效减水剂掺入量低，但对混凝土(水泥)的分散性好，保坍性好，并且易改性，故其高性能化潜力大，被认为是高效减水剂的换代产品，但其成本较高，因此应用收到一定的局限性。
氨基磺酸系减水剂也被认为是一类高效减水剂，而且其成本相对于聚羧酸系减水剂低，因此，也被广泛应用。但是，传统的氨基磺酸系减水剂生产过程中需要消耗大量的热能，或者反之容易引起爆聚，因此工业氨基磺酸系减水剂的生产造成了严重的环境污染或者存在由于反应原料发生爆聚引起的安全隐患。
发明内容
本发明为了克服现有技术中的上述不足，提供了一种新型的减水剂，该减水剂环保、坍落度损失小、减水率高，并且制备工艺简单，成本低廉，尤其是反应过程中无需提供外加热源，从而大大节约了能源，减小了环境污染。
本发明所述氨基磺酸盐减水剂由下述重量份的原料制备而成：苯酚15～25份、氢氧化钠9～13份、甲醛20～35份、氨基磺酸20～35份、对氨基苯磺酸10～15份。
优选地，本发明所述氨基磺酸盐减水剂由下述重量份的原料制备而成：苯酚18～21份、氢氧化钠9～10份、甲醛28～31份、氨基磺酸28～31份、对氨基苯磺酸10～12份。
所述氨基磺酸盐减水剂的制备步骤包括：将苯酚加入到氢氧化钠水溶液中，搅拌均匀后加入氨基磺酸，继续搅拌，到混合溶液均匀后加入部分甲醛，反应一段之间后加入对氨基苯磺酸，接着，将剩余甲醛加入，继续反应得到液体产品。其中反应过程中无需外加热源供热，反应初期所需热量来自反应后期放出的热量循环得到。
优选地，所述部分甲醛和所述剩余甲醛的加入都采用滴加的方式加入。优选地，初期加入的所述部分甲醛的量为所加甲醛总量的0.25～0.4倍。优选地，所述部分甲醛的加入时间为5～15分钟，所述剩余甲醛的加入时间为2～4个小时。优选地，所得液体产品可进一步干燥为固体，例如通过喷雾干燥。
本发明出人意料地发现，用氨基磺酸与对氨基苯磺酸复配代替现有技术中的对氨基苯磺酸作为原料生产氨基磺酸盐减水剂其生产过程中产生的热量经回收，循环后能够满足反应初期所需的热量要求，并且调节加料步骤和加料时间，能够使得反应生成的热量满足自身需要，而且能够使得反应过程顺利进行，反应中不会发生爆聚和粘釜。
具体实施方式
实施例1
将3000kg水和约300Kg的氢氧化钠加入到反应釜中，搅拌均匀后加入600Kg苯酚，然后继续搅拌均匀，加入1050Kg氨基磺酸，搅拌40分钟，将300Kg甲醛滴加到反应体系中反应1小时左右，加入350Kg对氨基苯磺酸，接着将700Kg甲醛滴加到反应体系中，继续反应半小时，得到液体产物。反应过程中无需提供外加热量，仅将反应产生的热量收集后通过循环管路返回到反应釜。经测量，其中所得缩合产物的分子量为6000左右。
实施例2
将3000kg水和约300Kg的氢氧化钠加入到反应釜中，搅拌均匀后加入600Kg苯酚，然后继续搅拌均匀，加入1000Kg氨基磺酸，搅拌40分钟，将300Kg甲醛滴加到反应体系中反应1小时左右，加入450Kg对氨基苯磺酸，接着将700Kg甲醛滴加到反应体系中，继续反应半小时，得到液体产物。反应过程中无需提供外加热量，仅将反应产生的热量收集后通过循环管路返回到反应釜。经测量，其中所得缩合产物的分子量为6200左右。
实施例3
将3000kg水和约300Kg的氢氧化钠加入到反应釜中，搅拌均匀后加入600Kg苯酚，然后继续搅拌均匀，加入1050Kg氨基磺酸，搅拌40分钟，将350Kg甲醛滴加到反应体系中反应1小时左右，加入350Kg对氨基苯磺酸，接着将600Kg甲醛滴加到反应体系中，继续反应半小时，得到液体产物。反应过程中无需提供外加热量，仅将反应产生的热量收集后通过循环管路返回到反应釜。经测量，其中所得缩合产物的分子量为6100左右。
对比例1
将3000kg水和约300Kg的氢氧化钠加入到反应釜中，搅拌均匀后加入600Kg苯酚，然后继续搅拌均匀，加入1400Kg对氨基苯磺酸，搅拌40分钟，将1000Kg甲醛滴加到反应体系中反应2小时左右，得到液体产物。反应过程中需提供外加热量，才能使得反应得以顺利进行。经测量，其中所得缩合产物的分子量为6000左右。
对比例2
将3000kg水和约300Kg的氢氧化钠加入到反应釜中，搅拌均匀后加入600Kg苯酚，然后继续搅拌均匀，加入1050Kg氨基磺酸和350Kg对氨基苯磺酸，搅拌1小时左右，将1000Kg甲醛滴加到反应体系中反应2小时左右，得到液体产物。反应过程中无需提供外加热量，仅将反应产生的热量收集后通过循环管路返回到反应釜。经测量，其中所得缩合产物的分子量为8000左右。
对比例3
将3000kg水和约300Kg的氢氧化钠加入到反应釜中，搅拌均匀后加入600Kg苯酚，然后继续搅拌均匀，加入1050Kg氨基磺酸和350Kg对氨基苯磺酸，搅拌1小时左右，将1000Kg甲醛一次性加入到反应体系中，很快发生爆聚。
应用实施例
为了说明本发明所述减水剂的效果，下表提供将本发明减水剂和对比例所述减水剂分别添加到拉法基水泥中，水泥性能的对比表。
表1：
将本发明减水剂和对比例所述减水剂分别添加到拉法基水泥中后的性能比较
上述实验中坍落度的测试方法为：用一个上口100mm、下口200mm、高300mm喇叭状的坍落度桶，灌入混凝土后捣实，然后拔起桶，混凝土因自重产生塌落现象，用桶高(300mm)减去塌落后混凝土最高点的高度，称为塌落度，单位为mm。
减水率的测试方法采用GB8076-2008。
显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种氨基磺酸盐减水剂，其由下述重量份的原料制备而成：苯酚15～25份、氢氧化钠9～13份、甲醛20～35份、氨基磺酸20～35份、对氨基苯磺酸10～15份，其制备步骤包括：1）将苯酚加入到氢氧化钠水溶液中；2）加入氨基磺酸；3）加入部分甲醛反应；4）加入对氨基苯磺酸，接着，将剩余甲醛加入，继续反应得到液体产品，其中所述部分甲醛和所述剩余甲醛的加入都采用滴加的方式。
2.权利要求1所述的氨基磺酸盐减水剂，其由下述重量份的原料制备而成：苯酚18～21份、氢氧化钠9～10份、甲醛28～31份、氨基磺酸28～31份、对氨基苯磺酸10～12份。
3.权利要求1或2所述氨基磺酸盐减水剂的制备方法，其制备步骤包括：1）将苯酚加入到氢氧化钠水溶液中；2）加入氨基磺酸；3）加入部分甲醛反应；4）加入对氨基苯磺酸，接着，将剩余甲醛加入，继续反应得到液体产品，其中所述部分甲醛和所述剩余甲醛的加入都采用滴加的方式。
4.权利要求3所述的方法，其制备步骤具体包括：将苯酚加入到氢氧化钠水溶液中，搅拌均匀后加入氨基磺酸，继续搅拌，到混合溶液均匀后加入部分甲醛，反应一段之间后加入对氨基苯磺酸，接着，将剩余甲醛加入，继续反应得到液体产品，反应过程中无需提供外加热量，仅将反应产生的热量收集后通过循环管路返回到反应釜。
5.权利要求3～4任一项所述的方法，其中将苯酚加入到氢氧化钠水溶液中，搅拌均匀后加入氨基磺酸，继续搅拌，到混合溶液均匀后加入部分甲醛，所述部分甲醛的量为所加甲醛总量的0.25~0.4倍。
6.权利要求3～4任一项所述的方法，其中所述部分甲醛的加入时间为5～15分钟，所述剩余甲醛的加入时间为2～4个小时。
7.权利要求3～4任一项所述的方法，其中所得液体产品可进一步干燥为固体。
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Owner name: TIANZHU SCIENCE AND TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: MA QINGHAO Effective date: 20130417 |
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Effective date of registration: 20130417 Address after: 401220, longevity zone, Chongqing Yan Street Chemical Park Management Committee, four floor, science and Technology Building Patentee after: CHONGQING TIANZHU SCIENCE AND TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 101408 Beijing city Huairou District Huai Beizhen Hefangkou village 543 Mu lake company Patentee before: Ma Qinghao |
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