CN102515610A

CN102515610A - 一种脂肪族高效减水剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102515610A
Application number: CN2011103958625A
Authority: CN
Inventors: 佘祥海; 李绍华; 周建陈; 何宝国
Original assignee: MAANSHAN ZHONGHAI NEW MATERIALS CO Ltd
Current assignee: MAANSHAN ZHONGHAI NEW MATERIALS CO Ltd
Priority date: 2011-12-05
Filing date: 2011-12-05
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2031-12-05
Also published as: CN102515610B

Abstract

本发明公开了一种脂肪族高效减水剂及其制备方法，属于混凝土外加剂技术领域。其制备方法为：以甲醛、丙酮为缩合单体，无水亚硫酸钠为磺化剂，采用无热源法在水溶液中合成中间体，并通过引气组分、缓凝组分、增稠组分和保水组分的进一步改性得到一种脂肪族高效减水剂。脂肪族高效减水剂为混凝土外加剂中的减水剂中的一种，本发明制备的脂肪族高效减水剂冬天无结晶、对胶凝材料适应性好、减水率高，拌制的混凝土不离析、不泌水、损失小、强度高，生产过程无需加热，节能环保，无三废排放，对反应设备要求不高，操作简单。

Description

一种脂肪族高效减水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及化学建材，具体涉及到一种脂肪族高效减水剂及其制备方法，属于混凝土外加剂技术领域。

背景技术

目前，混凝土外加剂已成为混凝土中不可或缺的组分之一。现有市场上所使用的主要有萘系减水剂、脂肪族减水剂、聚羧酸减水剂。聚羧酸减水剂是近几年才兴起的一种高性能减水剂，通常制备工艺以水为反应介质，在引发剂的作用下各聚合单体进行自由基聚合而成。聚羧酸减水剂价格偏高，适应性问题仍然有待解决。萘系减水剂和脂肪族减水剂应用较为普遍。萘系减水剂须经磺化、水解、缩合、中和而得，其中缩合温度在110℃左右，磺化温度高达165℃，耗能较大，且有废气、废水排放，产品本身硫酸钠含量较高，冬天易结晶，减水率不高。《混凝土与水泥制品》2007年第3期第15页、16页以及《新型建筑材料》2005年9期第4页至第7页均介绍了脂肪族减水剂的合成工艺，所采用生产工艺均采用加热的方式进行生产，在合成的过程中反应温度高达90—95℃，持续2-4小时，期间消耗了大量的能源，也增加了企业的生产成本。目前能源危机已威胁到了人类社会的可持续发展，作为重要化学建筑材料的脂肪族高效减水剂随着国家建设的进行用量不断攀升，也加剧了能源的消耗。同时脂肪族减水剂拌制的混凝土存在颜色深，易泌水，减水率不高等缺陷。

发明内容

发明要解决的技术问题

针对现有脂肪族高效减水剂生产耗能大及其拌制混凝土颜色深，易泌水，减水率不高等问题，本发明提供一种脂肪族高效减水剂及其制备方法，解决了现有脂肪族高效减水剂生产过程中需要加热，消耗大量热源的难题，同时提供一种减水率高、适应性好、保水性佳、节能环保的脂肪族高效减水剂。

技术方案

发明原理：脂肪族减水剂的主要反应是羟醛缩合反应，是一种高放热反应，通过原料比例和投料顺序的调整使得整个合成过程无需外部热源加热，利用自身的反应热就可以维持整个反应的进行，使得生产过程操作简单、节能环保。

一种脂肪族高效减水剂制备方法，其步骤为：

（1）称取甲醛：丙酮：无水亚硫酸钠摩尔比为=1.5～3.5：0.7～1.5：0.3～1.1，按照水的质量与甲醛、丙酮、无水亚硫酸钠总质量的质量比为3：7-4：6称取水，将无水亚硫酸钠加入盛有所称取水的反应釜中，其中甲醛溶液为质量百分比为37%甲醛溶液，丙酮纯度为99%，无水亚硫酸钠的纯度为75%；

（2）加入丙酮，磺化30分钟；

（3）边滴加甲醛边让物料逐步升温，用时1～3小时，控制滴加完时物料温度在95～100℃；

（4）95～100℃恒温反应2小时，合成得到中间体；

（5）降温至50℃以下，加入引气组分、缓凝组分、增稠组分、保水组分中任意两种以上的组合，即得到一种脂肪族高效减水剂。

所述步骤1-4合成过程中无需加热，利用反应自身释放的大量反应热即可维持反应。

合成结束后加入占脂肪族高效减水剂总量0.8～15%引气组分、2.3～15%缓凝组分、1.5～15%增稠组分、1.5～15%保水组分的改性材料中任意两种以上的组合。

引气组分为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、松香皂、三萜皂甙中的一种或任意两种以上组合，缓凝组分为葡萄糖、葡萄糖酸钠、白砂糖、柠檬酸、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、甲酸中的一种或任意两种以上组合，增稠组分为羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、果胶中的一种或任意两种以上组合，保水剂为淀粉、聚氨酯、糊精、琼脂中的一种或任意两种以上组合。

一种脂肪族高效减水剂，以甲醛、丙酮为缩合单体，无水亚硫酸钠为磺化剂，甲醛溶液为质量百分比为37%甲醛溶液，丙酮纯度为99%，无水亚硫酸钠的纯度为75%，按照摩尔比为：甲醛：丙酮：无水亚硫酸钠=1.5～3.5：0.7～1.5：0.3～1.1，在水溶液中合成中间体，合成过程无需加热，并通过占脂肪族高效减水剂总量的0.8～15%引气组分、2.3～15%缓凝组分、1.5～15%增稠组分、1.5～15%的保水组分中任意两种以上组合的改性得到一种脂肪族高效减水剂。上述引气组分、缓凝组分、增稠组分、保水组分均为工业级。

有益效果

（1）通过原料比例和投料顺序的调整使得整个合成过程无需外部热源加热，利用自身的反应热就可以维持整个反应的进行，使得生产过程操作简单、节能环保；

（2）通过引气组分、缓凝组分、增稠组分、保水组分中任意两种以上组合的改性，使得产品性能得到了很大的提高；

（3）本发明一种脂肪族高效减水剂为混凝土外加剂的一种，冬天无结晶、对胶凝材料适应性好、减水率高，拌制的混凝土不离析、不泌水、损失小、强度高，具有很高的经济效益和社会效益；

（4）制备生产过程无需加热，节能环保，无三废排放，对反应设备要求不高，操作简单。

具体实施方式

实施例1

在烧瓶中放入50.4克无水亚硫酸钠，用91.3克水完全溶解；加入41克丙酮磺化30分钟；缓慢滴加121.6克甲醛溶液，随着反应的进行，物料温度不断上升，控制滴加的速度使物料温度缓慢上升，控制回流速度，当丙酮反应完全，察看不到有回流时，适当加快滴加速度，使滴加完成时温度最终至95℃，保温2小时，然后降温至50℃加入65.2克引气组分（引气组分为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、松香皂、三萜皂甙中的一种或任意两种以上组合混合物）、65.2克缓凝组分（缓凝组分为葡萄糖、葡萄糖酸钠、白砂糖、柠檬酸、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、甲酸中的一种或任意两种以上组合）即得脂肪族高效减水剂。

实施例2

在烧瓶中放入184.8克无水亚硫酸钠，用370.3克水完全溶解；加入87.9克丙酮磺化30分钟；缓慢滴加283.7克甲醛溶液，随着反应的进行，物料温度不断上升，控制滴加的速度使物料温度缓慢上升，控制回流速度，当丙酮反应完全，察看不到有回流时，适当加快滴加速度，使滴加完成时温度最终至95℃，保温2小时，然后降温至50℃加入198.6克引气组分（引气组分为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、松香皂、三萜皂甙中的一种或任意两种以上组合）、198.6克缓凝组分（缓凝组分为葡萄糖、葡萄糖酸钠、白砂糖、柠檬酸、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、甲酸中的一种或任意两种以上组合）即得脂肪族高效减水剂。

实施例3

在烧瓶中放入50.4克无水亚硫酸钠，用91.3克水完全溶解；加入41克丙酮磺化30分钟；缓慢滴加121.6克甲醛溶液，随着反应的进行，物料温度不断上升，控制滴加的速度使物料温度缓慢上升，控制回流速度，当丙酮反应完全，察看不到有回流时，适当加快滴加速度，使滴加完成时温度最终至95℃，保温2小时，然后降温至50℃加入65.2克增稠组分（增稠组分为羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、果胶中的一种或任意两种以上组合）、65.2克保水组分（保水剂为淀粉、聚氨酯、糊精、琼脂中的一种或任意两种以上组合）即得脂肪族高效减水剂。

实施例4

在烧瓶中放入184.8克无水亚硫酸钠，用370.3克水完全溶解；加入87.9克丙酮磺化30分钟；缓慢滴加283.7克甲醛溶液，随着反应的进行，物料温度不断上升，控制滴加的速度使物料温度缓慢上升，控制回流速度，当丙酮反应完全，察看不到有回流时，适当加快滴加速度，使滴加完成时温度最终至95℃，保温2小时，然后降温至50℃加入138.6克增稠组分（增稠组分为羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、果胶中的一种或任意两种以上组合）、60克引气组分（引气组分为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、松香皂、三萜皂甙中的一种或任意两种以上组合）、30克缓凝组分（缓凝组分为葡萄糖、葡萄糖酸钠、白砂糖、柠檬酸、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、甲酸中的一种或任意两种以上组合）、168.6克保水组分（保水剂为淀粉、聚氨酯、糊精、琼脂中的一种或任意两种以上组合）即得脂肪族高效减水剂。

实施例5

在烧瓶中放入117.6克无水亚硫酸钠，用230.8克水完全溶解；加入64.5克丙酮磺化30分钟；缓慢滴加202.7克甲醛溶液，随着反应的进行，物料温度不断上升，控制滴加的速度使物料温度缓慢上升，控制回流速度，当丙酮反应完全，察看不到有回流时，适当加快滴加速度，使滴加完成时温度最终至95℃，保温2小时，然后降温至50℃加入5克引气组分（引气组分为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、松香皂、三萜皂甙中的一种或任意两种以上组合）、30克缓凝组分（缓凝组分为葡萄糖、葡萄糖酸钠、白砂糖、柠檬酸、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、甲酸中的一种或任意两种以上组合）、10克增稠组分（增稠组分为羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、果胶中的一种或任意两种以上组合）、10克保水组分（保水剂为淀粉、聚氨酯、糊精、琼脂中的一种或任意两种以上组合）即得脂肪族高效减水剂。

本发明与普通脂肪族减水剂及萘系减水剂在净浆流动度、混凝土减水率、能源消耗上的对比如表1

减水剂名称	净浆流动度(mm)	混凝土减水率(%)	每吨能耗（标煤kg）
				普通脂肪族减水剂	200	19	50
萘系减水剂	180	18	200
				本发明实施例1产品	230	21	0
本发明实施例2产品	250	23	0
				本发明实施例3产品	235	22	0
本发明实施例4产品	240	23	0
				本发明实施例5产品	245	22	0

采用本发明制备的脂肪族高效减水剂生产过程操作简单，无需外来能源加热，无“三废”排放，节能环保；产品质量明显高于普通脂肪族高效减水剂和萘系高效减水剂；经济效益和社会效益显著。

Claims

1.一种脂肪族高效减水剂制备方法，其步骤为：

（1）称取甲醛：丙酮：无水亚硫酸钠摩尔比为=1.5～3.5：0.7～1.5：0.3～1.1，按照水的质量与甲醛、丙酮、无水亚硫酸钠总质量的质量比为3：7-4：6称取水，将无水亚硫酸钠加入盛有所称取水的反应釜中；

（2）加入丙酮，磺化30分钟；

（4）95～100℃恒温反应2小时，合成得到中间体；

2.根据权利要求1所述的脂肪族高效减水剂制备方法，其特征在于，所述步骤1-4合成过程结束后，加入占脂肪族高效减水剂总质量0.8～15%引气组分、2.3～15%缓凝组分、1.5～15%增稠组分、1.5～15%保水组分中任意两种以上组合的改性材料。

3.根据权利要求2所述的脂肪族高效减水剂制备方法，其特征在于，所述引气组分为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、松香皂、三萜皂甙中的一种或任意两种以上组合，缓凝组分为葡萄糖、葡萄糖酸钠、白砂糖、柠檬酸、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、甲酸中的一种或任意两种以上组合，增稠组分为羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、果胶中的一种或任意两种以上组合，保水剂为淀粉、聚氨酯、糊精、琼脂中的一种或任意两种以上组合，所用引气组分、缓凝组分、增稠组分、保水组分均为工业级产品。

4.根据权利要求1所述的脂肪族高效减水剂制备方法，其特征在于，所述步骤1中甲醛溶液为质量百分比为37%甲醛溶液，丙酮纯度为99%，无水亚硫酸钠的纯度为75%。

5.根据权利要求1所述的脂肪族高效减水剂制备方法制备得到一种脂肪族高效减水剂，其以甲醛、丙酮为缩合单体，无水亚硫酸钠为磺化剂，甲醛溶液为质量百分比为37%甲醛溶液，丙酮纯度为99%，无水亚硫酸钠的纯度为75%，按照摩尔比为：甲醛：丙酮：无水亚硫酸钠=1.5～3.5：0.7～1.5：0.3～1.1，在水溶液中合成中间体，合成过程无需加热，并通过占脂肪族高效减水剂总量的0.8～15%引气组分、2.3～15%缓凝组分、1.5～15%增稠组分、1.5～15%的保水组分中任意两种以上的组合改性得到一种脂肪族高效减水剂。