CN102924735B - 一种改性木质素磺酸盐高性能减水剂制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性木质素磺酸盐高性能减水剂制备方法，通过超声辐照力化学反应使高分子量的木质素磺酸盐分子链断裂，以及断裂后生成链自由基和水溶液中由超声波辐照产生的声致自由基来引发、接枝改性聚乙二醇大单体和丙烯酸类单体，制备改性木质素磺酸盐基高性能减水剂，制备的产品减水率超过20％。本发明结合了物理分离得到较低分子量物质和化学改性接枝活性基团的优点，且使用水作分散介质，工艺过程简便、无污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种混凝土高性能减水剂制备方法。更具体地讲，本发明涉及用制浆造纸的副产品木质素磺酸盐制备混凝土高性能减水剂方法。
背景技术
木质素磺酸盐作为混凝土普通减水剂，其减水率仅为8-10％。且存在用量过大时，会使混凝土过分缓凝，且产生的气泡质量不佳，从而导致混凝土强度下降，严重时甚至会造成工程事故的缺点。
目前高效减水剂以及高性能减水剂的推广使用，从许多方面克服了木质素磺酸盐上述性能的不足。随着萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、聚羧酸系高性能减水剂的日益普及，木质素磺酸盐减水剂在混凝土中的应用量呈逐渐下降的趋势。
我国是纸业生产大国，造纸行业产生的纸浆废液逐年增加。而木质素磺酸盐为其主要的回收利用方法。木质素磺酸盐减水剂在混凝土中的应用量呈逐渐下降的趋势必将影响到纸浆废液的回收利用，同时造成资源的巨大浪费。
此外，随着石油资源的枯竭以及环境保护意识的增强，可再生资源的开发和利用引起人们的高度重视，对木质素磺酸盐的改性具有重要价值。
国内外学者已经对木质素磺酸盐的研究做了不少工作，并针对其应用范围和缺点提出了改良方法，改性方法为化学改性和物理改性两种，虽然改性物性能均有所改善，然而其改善程度有限，未能达到理想状态。
本发明提供了木素磺酸盐改性的一种新方法。发明产品减水率超过20％，达到高性能减水剂水平。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种木质素磺酸盐系混凝土高性能减水剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)聚乙二醇大单体的制备
将聚乙二醇单甲醚(分子量为1000)加入到带有温度计、滴液漏斗、氮气入口和回流冷凝器的三颈瓶中，加入溶剂苯或环己烷适量，按1：2的摩尔比滴加丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯，反应温度5-10℃，搅拌反应4-5小时后，静置过夜，继续反应12小时，使之反应完全，然后滴加三乙胺除去HCl及未反应酰氯化合物，滤液用无水碳酸钠浸泡60小时，进一步除去HCl，经减压蒸馏，真空干燥，获得聚乙二醇大单体。
(2)改性木质素磺酸盐系混凝土高性能减水剂的制备
将木质素磺酸盐水溶液，聚乙二醇大单体和第三单体选定、称重，加入到超声反应器中，通氮10分钟后，开动超声波发生器，超声频率为20kHz，将混合溶液在氮气氛下超声辐照60-180分钟，反应温度控制在20-30℃，然后用氢氧化钠中和到PH＝7-9，得到改性木质素磺酸盐系混凝土高性能减水剂水溶液，干燥后得到粉状产品。
起始原料配方组分(按重量计)为：
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
(1)利用超声辐照力化学反应使高分子量的木质素磺酸盐分子链断裂，达到降低分子量的目的，同时利用超声辐照力化学产生木质素磺酸盐大分子自由基和在水溶液中产生的声致自由基来引发、接枝改性单体，达到化学改性的目的。
(2)本方法不使用化学引发剂。
(3)本方法结合了物理分离得到较低分子量物质和化学改性接枝活性基团的优点，使用水作分散介质，整个工艺过程简便、无污染，是一种绿色方法。
(4)本发明制备的产品减水率超过20％，达到高性能减水剂水平。
具体实施方式
实施例1
将含有10克木质素磺酸钠的水溶液200毫升加入到带有冷却水和氮气出入口的超声反应器中，再加入聚乙二醇大单体20克，丙烯酸5克，通氮气10分钟后，开动超声波发生器(超声频率为20kHz，输出功率330w)，将混合溶液在氮气氛下超声辐照150分钟，通过调节冷却水流速控制反应温度在30℃左右，所得产物溶液用氢氧化钠中和至PH＝6-9，得到本发明的改性木质素磺酸钠高性能减水剂液体产品，经干燥可得本发明粉状产品。
实施例2
将含有12克木质素磺酸钙的水溶液200毫升加入到带有冷却水和氮气出入口的超声反应器中，再加入聚乙二醇大单体22克，甲基丙烯酸5克，通氮10分钟后，开动超声波发生器(超声频率为20kHz，输出功率330w)，将混合溶液在氮气氛下超声辐照120分钟，通过调节冷切水流速控制反应温度在30℃左右，所得产物溶液用氢氧化钠中和至PH＝6-9，得到本发明的改性木质素磺酸钙高性能减水剂液体产品，经干燥可得本发明粉状产品。
实施例3
将含有8克木质素磺酸镁的水溶液200毫升加入到带有冷却水和氮气出入口的超声反应器中，再加入聚乙二醇大单体18克，丙烯酸3克，衣康酸1克，通氮10分钟后，开动超声波发生器(超声频率为20kHz，输出功率330w)，将混合溶液在氮气氛下超声辐照160分钟，通过调节冷却水流速控制反应温度在30℃左右，所得产物溶液用氢氧化钠中和至PH＝6-9，得到本发明的改性木质素磺酸镁高性能减水剂液体产品，经干燥可得本发明粉状产品。
以下为使用本发明的改性木质素磺酸盐高性能减水剂进行的混凝土应用试验，说明了其效果。
表1改性木质素磺酸盐高性能减水剂对混凝土性能的影响
(掺入量以水泥为基准)
Claims (2)
1.一种改性木质素磺酸盐系混凝土高性能减水剂制备方法，其特征在于：
(1)聚乙二醇大单体的制备
将分子量为1000的聚乙二醇单甲醚加入带有温度计、滴液漏斗、氮气入口和回流冷凝器的三颈瓶中，加入溶剂苯或环己烷适量，按1∶2的摩尔比滴加丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯，反应温度5-10℃，搅拌反应4-5小时后，静置过夜，继续反应12小时，使之反应完全，然后滴加三乙胺除去HCl及未反应酰氯化合物，滤液用无水碳酸钠浸泡60小时，进一步除去HCl，经减压蒸馏，真空干燥，获得聚乙二醇大单体。
(2)改性木质素磺酸盐系混凝土高性能减水剂的制备
将5-20重量份木质素磺酸盐，200重量份去离子水，10-30重量份聚乙二醇大单体，和2-10重量份第三单体，第三单体是丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸中的一种或一种以上混合物，加入超声反应器中，通氮10分钟后，开动超声波发生器，超声频率为20kHz，将混合溶液在氮气氛下超声辐照60-180分钟，反应温度控制在20-30℃，然后用氢氧化钠中和到PH=6-9，得到改性木质素磺酸盐系混凝土高性能减水剂水溶液，干燥后可得粉状产品。
2.根据权利要求1所述改性木质素磺酸盐系混凝土高性能减水剂制备方法，其特征在于所述木质素磺酸盐是木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁或木质素磺酸铵。
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