CN102585103A - 低泌水脂肪族高效减水剂的制备方法 - Google Patents

低泌水脂肪族高效减水剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低泌水脂肪族高效减水剂的制备方法，采用低温磺化反应、高温磺化反应及高温缩合反应。两段磺化反应，能提高磺化的效率，从而提高产品的分散性能；高温缩合反应，滴加过硫酸盐引发双键进行自由基聚合，提高分子量，使分子主链的长度控制在一定的范围内，降低泌水性，同时提高与混凝土的适应性。本发明能在提高减水率的基础上，增强对混凝土的适应性，克服了应用过程中易泌水的问题。

Description

低泌水脂肪族高效减水剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种属于建筑材料的技术领域，尤其涉及低泌水脂肪族高效减水剂的制备方法。
背景技术
掺减水剂可以使混凝土拌合物的流动度大大提高，或者在保持相同流动性的情况下大幅度减少混凝土拌合物的用水量，同时可以使混凝土具有高耐久性，因而可以制得高流动性混凝土，泵送混凝土、高强度性能混凝土和高密实性混凝土等等，因此减水剂已经成为商品混凝土的重要组分。
目前国内减水剂研究中，第三代聚羧酸高性能减水剂由于具有高减水率、良好的保坍性和环境友好性等优点，是配制高性能混凝土的首选减水剂，也是当前减水剂技术领域的主要研究热点。但聚羧酸价格高，并且对砂石等骨料比较敏感。因此在骨料较差的地区，依然是第二代高效减水剂为主流，以密胺树脂、氨基磺酸盐、脂肪族和改性木质素等高效减水剂并同发展。 
脂肪族高效减水剂一般以醛、酮以及亚硫酸盐等为主要原料，通过碳负离子的产生而缩合形成一定分子量大小的憎水碳氢主链；通过磺化反应打开羰基，引入亲水性磺酸基团。
脂肪族高效减水剂具有原材料来源广、价格低、掺量小、减水率高、与水泥适应性好、无污染和性价比高等优点，不足是混凝土应用过程中易泌水，导致浆料发黄，但目前合成工艺对此缺乏系统性研究。
脂肪族高效减水剂在静电斥力的作用下，能破坏混凝土中水泥颗粒的团聚，使得水泥颗粒处于分散状态。分子侧链上极性较强基团容易与水分子缔合，在水泥颗粒表面形成一层稳定的水化膜，阻止了水泥颗粒的相互团聚，保持水泥浆体较好的流动性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种低泌水脂肪族高效减水剂的制备方法，其具有更为齐全的功能结构，在提高减水率的基础上，增强对混凝土的适应性，克服了应用过程中易泌水的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：
一种低泌水脂肪族高效减水剂的制备方法，包括以下步骤：
以下按质量份计，
反应釜A中，加入40~50份亚硫酸盐和60份水，搅拌溶解，滴60~80份丙酮，在0.5~1小时内滴加完毕，控制反应温度为30~45℃；滴加完毕后，加入170~190份甲醛、10~20份甲缩醛、得到混合液Ⅰ；
将1~5份过硫酸盐和30份水制成混合液Ⅱ；
反应釜B中，加入30~40份亚硫酸盐和60份水，控制反应温度为60~80℃，滴加混合液Ⅰ，1~2小时内滴加完；温度升高到90~95℃，滴加混合液Ⅱ，0.5小时内滴加完；加入松香1~3份，并在此温度下保温1~3小时；冷却后至室温即得产物。
所述的亚硫酸盐分别为连二亚硫酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠中的一种。
所述的过硫酸盐分别为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种。
采用上述方案后，本发明低泌水脂肪族高效减水剂的制备方法，主要是利用醛酮在碱催化作用下的缩合反应和对其羧基的α位进行磺甲基化反应引入磺酸基来控制其分子量和水溶性，并通过调整醛酮和磺化剂的比例来控制其缩合物和磺化度，从而得到同时具有高减水效果和低泌水性能的分子结构。采用低温磺化反应、高温磺化反应及高温缩合反应。两段磺化反应，能提高磺化的效率，从而提高产品的分散性能；高温缩合反应，滴加过硫酸盐引发双键进行自由基聚合，提高分子量，使分子主链的长度控制在一定的范围内，降低泌水性，同时提高与混凝土的适应性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详述。
实施例1
按质量份计，反应釜A中，加入50份连二亚硫酸钠和60份水，搅拌溶解，滴70份丙酮，在0.5小时内滴加完毕，控制反应温度为30℃。滴加完毕后，加入170份甲醛、10份甲缩醛、得到混合液Ⅰ。将2份过硫酸铵和30份水制成混合液Ⅱ。
反应釜B中，加入35份连二亚硫酸钠和60份水，控制反应温度为60℃，滴加混合液Ⅰ，1小时内滴加完。温度升高到90℃，滴加混合液Ⅱ，0.5小时内滴加完。加入松香1份，并在此温度下保温3小时。冷却后至室温即得产物。
实施例2
按质量份计，反应釜A中，加入40份亚硫酸钠和60份水，搅拌溶解，滴80份丙酮，在0.7小时内滴加完毕，控制反应温度为45℃。滴加完毕后，加入180份甲醛、14份甲缩醛、得到混合液Ⅰ。将5份过硫酸铵30份水制成混合液Ⅱ。
反应釜B中，加入30份亚硫酸钠和60份水，控制反应温度为70℃，滴加混合液Ⅰ， 2小时内滴加完。温度升高到93℃，滴加混合液Ⅱ，0.5小时内滴加完。加入松香1份，并在此温度下保温1小时。冷却后至室温即得产物。
实施例3
按质量份计，反应釜A中，加入50份亚硫酸氢钠和60份水，搅拌溶解，滴60份丙酮，在0.5小时内滴加完毕，控制反应温度为40℃。滴加完毕后，加入190份甲醛、18份甲缩醛、得到混合液Ⅰ。将3份过硫酸钾和30份水制成混合液Ⅱ。
反应釜B中，加入40份亚硫酸氢钠和60份水，控制反应温度为65℃，滴加混合液Ⅰ，1.5小时内滴加完。温度升高到95℃，滴加混合液Ⅱ，0.5小时内滴加完。加入松香2份，并在此温度下保温2小时。冷却后至室温即得产物。
实施例4
按质量份计，反应釜A中，加入45份焦亚硫酸钠和60份水，搅拌溶解，滴60份丙酮，在1小时内滴加完毕，控制反应温度为45℃。滴加完毕后，加入185份甲醛、20份甲缩醛、得到混合液Ⅰ。将1份过硫酸钾和30份水制成混合液Ⅱ。
反应釜B中，加入40份焦亚硫酸钠和60份水，控制反应温度为80℃，滴加混合液Ⅰ，1小时内滴加完。温度升高到95℃，滴加混合液Ⅱ，0.5小时内滴加完。加入松香3份，并在此温度下保温2小时。冷却后至室温即得产物。
将实施例1~4合成得到的样品，以及市售脂肪族高效减水剂SAF进行对比，采用标准水泥，掺量按水泥质量0.45%（折固掺量），根据GB 8076-2008《混凝土外加剂》高效减水剂检测方法，测其混凝土减水率及常压泌水率比。混凝土配合比为：水泥330kg/m3、砂742kg/m3 、石1113 kg/m3，所得结果如表1所示。
表1 实施例性能对比
样品 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 SAF样品
减水率/% 26.7 28.5 26.4 25.2 18.9
常压泌水率比/% 11.4 12.6 10.9 11.5 30.5

Claims (3)

1.低泌水脂肪族高效减水剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
以下按质量份计，
反应釜A中，加入40~50份亚硫酸盐和60份水，搅拌溶解，滴60~80份丙酮，在0.5~1小时内滴加完毕，控制反应温度为30~45℃；滴加完毕后，加入170~190份甲醛、10~20份甲缩醛、得到混合液Ⅰ；
将1~5份过硫酸盐和30份水制成混合液Ⅱ；
反应釜B中，加入30~40份亚硫酸盐和60份水，控制反应温度为60~80℃，滴加混合液Ⅰ，1~2小时内滴加完；温度升高到90~95℃，滴加混合液Ⅱ，0.5小时内滴加完；加入松香1~3份，并在此温度下保温1~3小时；冷却后至室温即得产物。
2.根据权利要求1所述的低泌水脂肪族高效减水剂的制备方法，其特征在于：所述的亚硫酸盐分别为连二亚硫酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠中的一种。
3.根据权利要求1所述的低泌水脂肪族高效减水剂的制备方法，其特征在于：所述的过硫酸盐分别为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种。
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