CN102875048B - 一种粉剂三聚氰胺高效减水剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种粉剂三聚氰胺高效减水剂的制备方法。本发明以三聚氰胺、甲醛、氨基磺酸、纤维二糖、氢氧化钠及硫酸为原料；经过羟甲基化反应、磺化反应、缩合反应得到液态的三聚氰胺高效减水剂，并在所制得的液态减水剂中加入纤维二糖作为稳定剂，浓缩、干燥得到粉剂三聚氰胺减水剂成品。本发明成功地制得了三聚氰胺系列高效减水剂，特别是在不降低减水剂性能的前提下，将三聚氰胺液态减水剂转换为固体减水剂，使其达到了具有减水效果好、环境友好、贮存期长、运输方便等特点的高性能减水剂。

Description

一种粉剂三聚氰胺高效减水剂的制备方法
技术领域
本发明涉及三聚氰胺高效减水剂的制备技术，特别是一种粉剂三聚氰胺高效减水剂的制备方法。
背景技术
随着高强混凝土﹙HRC﹚、高性能混凝土﹙HPC﹚的出现，对高效减水剂提出了很高的要求，而我国常用的高效减水剂已不能满足其要求。在此情况下，三聚氰胺减水剂以其优异的性能引起了人们关注，与其他减水剂相比，具有超塑化、引气小、高增强、高减水率等特点，是高强混凝土、高性能混凝土的理想外加剂。三聚氰胺系减水剂是水溶性很好的阴离子型减水剂；用传统的浓缩、干燥方法制成固体时，会丧失减水率等多种性能，故仍以液态形式生产和应用；且生产技术很不成熟使得产品质量很不稳定，直接影响使用效果。另外，液态三聚氰胺减水剂存在浓度低、运输费用高，贮存期短等缺点；这些缺点极大地限制了三聚氰胺减水剂的推广应用。如何在不丧失减水率等性能的前提下，将液态三聚氰胺减水剂转化为固体减水剂成品，是三聚氰胺减水剂生产中急需解决的的难题之一。
目前，有关液态三聚氰胺减水剂制备固态减水剂的技术方法还未见文献报道。在液态减水剂浓缩、干燥制备固体减水剂时，磺化三聚氰胺甲醛树脂中羟甲基活性变大，分子进一步缩聚，聚合度过大导致其水溶性和稳定性降低，减水率等性能丧失。
发明内容
本发明的目的是提供一种能将液态三聚氰胺减水剂转化为固体减水剂成品的一种粉剂三聚氰胺高效减水剂的制备方法，本方法可以在保持减水率等性能不变的前提下制得粉剂三聚氰胺高效减水剂，并具有减水率高、易于储存、运输成本低、环境友好等优点。
本发明采用的技术方案包括以下步骤：
﹙1﹚羟甲基化反应
在带有机械搅拌和温度计的三口烧瓶中，依次加入三聚氰胺、重量比37%的甲醛，再用重量比30%的氢氧化钠调节溶液pH值为9～12；在搅拌条件下，控制温度55℃～60℃，反应60min～90min时间，得到羟甲基化中间产物；
﹙2﹚磺化反应
羟甲基化反应结束后，在继续搅拌下加入氨基磺酸到上述溶液中，再用重量比30%的氢氧化钠调节溶液的pH值到10～12，升温80℃～85℃后继续反应60min～80min，得到磺化中间产物；
﹙3﹚缩合反应
降低反应体系的温度至50～55℃，同时用重量比30%的硫酸调节溶液的pH值为5～6；并在搅拌条件下进行缩合反应，反应结束后趁热过滤得到澄清的液态三聚氰胺高效减水剂；
﹙4﹚粉剂的制备
在液态三聚氰胺高效减水剂中加入稳定剂，搅拌使其完全溶解后，再进行浓缩、干燥得到粉剂三聚氰胺高效减水剂。
所述步骤﹙1﹚中的三聚氰胺                                                
Figure 201210392438X100002DEST_PATH_IMAGE001
甲醛的重量比为1
Figure 299771DEST_PATH_IMAGE001
1．93～2.25。
所述步骤﹙2﹚给溶液中加入氨基磺酸的量为三聚氰胺
Figure 685753DEST_PATH_IMAGE001
氨基磺酸等于1
Figure 58965DEST_PATH_IMAGE001
0.92～0.93重量比。
所述步骤﹙3﹚中缩合反应的时间为40～60min。
所述步骤﹙4﹚中使用的稳定剂是纤维二糖或山梨醇，稳定剂的用量为液态减水剂的0.57%重量比。
在液态减水剂浓缩、干燥制备固体减水剂时，磺化三聚氰胺甲醛树脂中羟甲基活性变大，分子进一步缩聚，聚合度过大导致其水溶性和稳定性降低，减水率等性能丧失。丙二醇、糖类、纤维二糖类等含有羟基的物质，能够封闭三聚氰胺树脂分子中羟甲基，降低其活性，阻止分子间进一步缩聚，并在分子中引入了亲水基团，因而能够提高树脂的热稳定性和水溶性，使得减水率等性能不受影响。
本发明的粉剂三聚氰胺高效减水剂的制备方法具备如下优点：
（1）在不降低减水效果等性能的前提下，能够制成粉剂，其具有高减水率，性能稳定，引气性低，增强效果好等特点。
（2）采用纤维二糖、山梨醇作为稳定剂可以很好的提高其热稳定性，可以在较温度下进行浓缩、干燥，生产周期短，易于批量生产。
（3）粉剂产品易于贮存、运输，可以较多地降低包装和运输费用，也具有贮存期长、使用方便等特点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明：
实施例1
在带有机械搅拌和温度计的三口烧瓶中，加入7.77g三聚氰胺，再加入37%甲醛水溶液15.00g，搅拌下滴加30%氢氧化钠调节溶液的pH=9，控制温度55℃，反应60分钟；继续搅拌下加入7.15g氨基磺酸，再用30%氢氧化钠调节溶液的pH=10，升温到80℃，磺化反应60分钟；降低温度到50℃，用30%硫酸调节溶液的pH=5，反应40分钟；趁热过滤，得到液体三聚氰胺高效减水剂。
称取上述制得的液体三聚氰胺高效减水剂17．35克，加入0．10克纤维二糖，搅拌使其完全溶解后，进行浓缩、干燥成固体状，再粉碎得到粉剂三聚氰胺高效减水剂。
按照GB8076—2008对本发明制备的减水剂掺量为1．5%时混凝土减水率和抗压强度进行测试，其结果见表1。
实施例2
在带有机械搅拌和温度计的三口烧瓶中，加入7.77g三聚氰胺，再加入37%甲醛水溶液16.00g，搅拌下滴加30%氢氧化钠调节溶液的pH=10，控制温度57℃，反应80分钟；继续搅拌下加入7.20g氨基磺酸，再用30%氢氧化钠调节溶液的pH=11，升温到83℃，磺化反应70分钟；降低温度到53℃，用30%硫酸调节溶液的pH=5．5，反应50分钟；趁热过滤，得到液体三聚氰胺高效减水剂。
称取上述制得的液体三聚氰胺高效减水剂34．7克，加入0．20克纤维二糖，搅拌使其完全溶解后，进行浓缩、干燥成固体状，再粉碎得到粉剂三聚氰胺高效减水剂。
按照GB8076—2008对本发明制备的减水剂掺量为1．5%时混凝土减水率和抗压强度进行测试，其结果见表1。
实施例3
在带有机械搅拌和温度计的三口烧瓶中，加入7.77g三聚氰胺，再加入37%甲醛水溶液17.50g，搅拌下滴加30%氢氧化钠调节溶液的pH=12，控制温度60℃，反应90分钟；继续搅拌下加入7.23g氨基磺酸，再用30%氢氧化钠调节溶液的pH=12，升温到85℃，磺化反应80分钟；降低温度到55℃，用30%硫酸调节溶液的pH=6，反应60分钟；趁热过滤，得到液体三聚氰胺高效减水剂。
称取23．1克三聚氰胺高效减水剂，加入0．13克山梨醇，搅拌使其完全溶解后，再进行浓缩、干燥得到粉剂三聚氰胺高效减水剂。
按照GB8076—2008对本发明制备的减水剂掺量为1．5%时混凝土减水率和抗压强度进行测试，其结果见表1。
 表1  减水剂性能测试结果
Figure DEST_PATH_IMAGE003

Claims (5)

1.一种粉剂三聚氰胺高效减水剂的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
﹙1﹚羟甲基化反应
在带有机械搅拌和温度计的三口烧瓶中，依次加入三聚氰胺、重量比37%的甲醛，再用重量比30%的氢氧化钠调节溶液pH值为9～12；在搅拌条件下，控制温度55℃～60℃，反应60min～90min时间，得到羟甲基化中间产物；
﹙2﹚磺化反应
羟甲基化反应结束后，在继续搅拌下加入氨基磺酸到上述溶液中，再用重量比30%的氢氧化钠调节溶液的pH值到10～12，升温80℃～85℃后继续反应60min～80min，得到磺化中间产物；
﹙3﹚缩合反应
降低反应体系的温度至50～55℃，同时用重量比30%的硫酸调节溶液的pH值为5～6；并在搅拌条件下进行缩合反应，反应结束后趁热过滤得到澄清的液态三聚氰胺高效减水剂；
﹙4﹚粉剂的制备
在液态三聚氰胺高效减水剂中加入稳定剂纤维二糖或山梨醇，搅拌使其完全溶解后，再进行浓缩、干燥得到粉剂三聚氰胺高效减水剂。
2.根据权利要求1所述的粉剂三聚氰胺高效减水剂的制备方法，其特征在于所述步骤﹙1﹚中的三聚氰胺 ：甲醛的重量比为1：1．93～2.25。
3.根据权利要求1所述的粉剂三聚氰胺高效减水剂的制备方法，其特征在于所述步骤﹙2﹚给溶液中加入氨基磺酸的量为三聚氰胺：氨基磺酸等于1：0.92～0.93重量比。
4.根据权利要求1所述的粉剂三聚氰胺高效减水剂的制备方法，其特征在于所述步骤﹙3﹚中缩合反应的时间为40～60min。
5.根据权利要求1所述的粉剂三聚氰胺高效减水剂的制备方法，其特征在于所述步骤﹙4﹚中使用的稳定剂纤维二糖或山梨醇的用量为液态减水剂的0.57%重量比。
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