CN103524729B - 一种砂浆混凝土外加剂的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种砂浆混凝土外加剂的生产方法,该方法使用在甘油法生产二氯丙醇时所得到蒸馏残留物排出物作为原料,它包括水解反应、蒸馏与聚合反应步骤。本发明的方法具有工艺流程简便,易于操作和控制,砂浆混凝土外加剂原料是有机危化固废,无害化处理和资源化利用,成本低廉,环境友好。
Description
【技术领域】
本发明属于高分子材料生产技术领域。更具体地,本发明涉及一种砂浆混凝土外加剂的生产方法。
【背景技术】
砂浆混凝土外加剂是一种为改善和调节混凝土性能而掺加的物质,是一种在混凝土、砂浆拌合时或拌合前掺入的,掺量不大于水泥质量的5%并能对混凝土、砂浆的正常性能按要求而改性的工业品,例如能降低砂浆混凝土在静水压力下的透水性的防水剂。砂浆混凝土外加剂的使用,使砂浆和混凝土具有减水、增强功能,高效抗渗功能,缓凝和节省水泥等效果。混凝土外加剂在工程中的应用越来越受到重视,它对改善混凝土的性能起到一定的作用,但外加剂的选用、添加方法及适应性将严重影响其发展。
砂浆混凝土外加剂可分为无机质、有机质及混合质。无机质砂浆混凝土外加剂有氯化钙、硅灰粉末等,有机质第一代混凝土外加剂以木质素磺酸盐为代表;第二代混凝土外加剂以甲醛缩合物为主,甲醛缩合物在生产和使用过程中对人和环境有害;第三代混凝土外加剂是聚羧酸混凝土外加剂,具有高的科技含量和环境友好,聚羧酸外加剂可分为聚酯型、聚醚型和聚酰胺型。
CN201010242453公开了一种新型砂浆混凝土外加剂生产工艺,以十八烷酸、硅烷、松香酸钠、氢氧化钠、三乙醇胺和水作为主要原料。十八烷酸是油脂的水解产物,是重要的轻化工原料,价格高。一些专利或专利申请公开了生产砂浆混凝土外加剂的重要原料是进口硅烷,因此原料来源狭窄,生产成本高。一些资料介绍了砂浆混凝土外加剂由二十余种原材料经特殊工艺合成。因此工艺复杂,质量难以控制和保证。
因此,为了克服现有技术存在的一些缺陷,本发明人通过大量实验研究,终于完成了本发明。
【发明内容】
[要解决的技术问题]
本发明要解决的技术问题是提供一种砂浆混凝土外加剂的生产方法。
[技术方案]
本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明涉及一种砂浆混凝土外加剂的生产方法。这种砂浆混凝土外加剂生产方法的步骤如下:
A、水解反应
让在甘油法生产二氯丙醇时产生的蒸馏残留物排出物由管道经泵1送到水解反应釜3中,同时让以重量计12~18%盐酸水溶液由管道经泵2也送到水解反应釜3中,所述蒸馏残留物排出物与所述盐酸水溶液按照其重量比1:0.5~0.6在温度108~116℃与搅拌的条件下进行水解反应8-24h,在所述的反应过程中,在所述的反应温度下在水解反应釜3中物料汽化,汽化后得到一种含有二氯丙醇、HCl与H2O的气相;所述的气相通过管道送入冷凝器4中进行冷凝,得到的冷凝液进入分相器5中,分离为水相与有机相;所述的水相返回到水解反应釜3中继续参与水解反应,所述的有机相送至甘油法生产二氯丙醇的生产装置中;
B、蒸馏
在步骤A水解反应结束后得到的水解反应物料,在水解反应釜3中在压力5.0~12.0KPa与温度130~140℃的条件下进行蒸馏;所述水解反应物料通过连接在水解反应釜3下端的管道经过泵6送往再沸器7中被加热汽化,形成一种气-液混合相,它由再沸器7上端通过管道再返回到水解反应釜3中,又被分离成气相与液相,所述的气相再经管道送到冷凝器4中进行冷凝,得到含有二氯丙醇、氯化氢和水的冷凝液,它送至甘油法生产二氯丙醇的生产装置中,所述的液相下降到水解反应釜3底部;
C、聚合反应
在步骤B蒸馏结束后得到的水解反应釜3中的物料经管道送到聚合乳化锅10中,然后检测所述物料中二元酸的含量,按照所述二元酸与二乙烯三胺摩尔比1:1~1.3,在温度60~80℃下往所述物料中滴加二乙烯三胺,然后升温到190℃,蒸发水分,并在这个温度下保温120~180min,再将其温度降低到100-105℃,再滴加94~96℃热水,其热水量与反应物料重量比为1:0.8~1.2;于是得到所述的砂浆混凝土外加剂。
根据本发明的一种优选实施方式,在步骤A中,所述盐酸水溶液的浓度是以重量计12~15%。
根据本发明的另一种优选实施方式,在步骤A中,所述蒸馏残留物排出物与盐酸的水解反应时间是10~16h。
根据本发明的另一种优选实施方式,在步骤A中,所述的水解反应釜是具有加热夹套和锚式搅拌桨的搪玻璃反应釜,其锚式搅拌桨搅拌速度是30~100r/min。
根据本发明的另一种优选实施方式,在步骤B中,所述的水解反应物料在水解反应釜3中在压力6.5~9.5KPa与温度132~138℃的条件下进行蒸馏。
根据本发明的另一种优选实施方式,在步骤B中,所述的水解反应釜底部物料还含有1,3-二氯-2-丙醇、1,2-二氯-3-丙醇和3-氯-1,2-丙二醇。
根据本发明的另一种优选实施方式,在温度50~60与高剪切力搅拌下,往步骤C得到的砂浆混凝土外加剂中添加其它试剂,再加入乳化剂,使用高剪切力搅拌桨搅拌,得到所述的砂浆混凝土外加剂。
根据本发明的另一种优选实施方式,所述的其它试剂是双甘油、脂肪酸或硫酸钠。
根据本发明的另一种优选实施方式,所述的乳化剂是烷基三甲基氯化铵、羟丙基纤维素或羧甲基纤维素钠。
根据本发明的另一种优选实施方式,使用高剪切力搅拌桨搅拌时间是10~12h;所述高剪切力搅拌桨的搅拌桨叶端线速度是15~35m/s。
下面将更详细地描述本发明。
本发明涉及一种一种砂浆混凝土外加剂的生产方法。这种砂浆混凝土外加剂生产方法的步骤如下:
A、水解反应
水解反应的目的是让在甘油法生产二氯丙醇时产生的蒸馏残留物排出物中的酯类水解,生成有机二元酸和二氯丙醇,所述二氯丙醇返回甘油法生产二氯丙醇的生产装置被利用,所述有机二元酸即为生产砂浆混凝土外加剂的主要成分。
让在甘油法生产二氯丙醇时产生的蒸馏残留物排出物由管道经泵1送到水解反应釜3中,同时让以重量计10~18%盐酸水溶液由管道经泵2送到水解反应釜3中,所述蒸馏残留物排出物与所述盐酸水溶液按照其重量比1:0.5~0.6在温度108~116℃与搅拌的条件下进行水解反应8-24h,反应过程中在该反应温度下水解反应釜3中物料汽化,汽化后得到一种含有二氯丙醇、HCl与H2O的气相;所述的气相通过管道送入冷凝器4中进行冷凝,得到的冷凝液进入分相器5中,分离为水相与有机相;所述的水相返回到水解反应釜3中继续参与水解反应,所述的有机相送至甘油法生产二氯丙醇的生产装置中;
在甘油法生产二氯丙醇过程中,甘油与氯化氢在催化剂存在下反应生成粗二氯丙醇。所述催化剂是碳原子数为6~9的一元羧酸、二元羧酸及其它们的酯类、酸酐类。该反应生成的粗二氯丙醇是含有1,3-二氯-2-丙醇与1,2-二氯-3-丙醇的异构体混合物,还含有该反应生成的水和未反应的氯化氢。该反应液在蒸馏塔中分离,所述粗二氯丙醇作为塔顶馏分用于例如生产环氧氯丙烷,而塔底馏分含有二氯丙醇及中间产物以及二元脂肪酸及其单酯和少量甘油沥青。所述塔底馏分大部分返回二氯丙醇生产的反应工序继续反应。所述塔底馏分的余下部分含有失活催化剂、甘油沥青以及残留的一氯丙醇和二氯丙醇。所述的失活催化剂包括二元脂肪酸、二元脂肪酸甘油单酯、二元脂肪酸甘油单氯醇单酯、二元脂肪酸二氯丙醇单酯和二元脂肪酸的其他醇类单酯。目前,通常将这部分蒸馏残留物排出物排出界外作为危化固废处理。
在本发明中,所述塔底馏分的余下部分便是本发明称之的蒸馏残留物排出物,即用于制备砂浆混凝土外加剂的原料。
所述蒸馏残留物排出物的一般化学组成列于表1中。
表1:蒸馏残留物排出物的一般化学组成
在表1中,各组分含量的分析方法如下:
有机含氯化合物,即1,3-二氯-2-丙醇、1,2-二氯-3-丙醇和3-氯-1,2-丙二醇的测定是采用气相色谱法;
己二酸的测定是采用反相高效液相色谱法;
己二酸酯类的测定是采用正己烷萃取色谱分析法;
HCl的测定是采用中和滴定法;
H2O的测定是使用卡尔费休水分测定仪。
所述的水解反应实际上是蒸馏残留物排出物中的己二酸酯类在盐酸存在下进行的水解反应,生成己二酸、甘油、甘油单氯醇、二氯丙醇。甘油单氯醇与盐酸继续反应,生成二氯丙醇,其反应如下:
根据本发明,所述盐酸的浓度是以重量计12~18%。如果盐酸浓度低于12%。则提供的H+不足,不利于羰基的亲电作用;如果盐酸浓度高于18%。则会使水解产生的二氯丙醇被氯化。因此,盐酸浓度为12~18%是合适的。优选地,盐酸浓度是以重量计12~15%。更优选地,盐酸浓度是以重量计13~14%。
所述蒸馏残留物排出物与所述盐酸水溶液的重量比为1:0.5~0.6。如果蒸馏残留物排出物与盐酸水溶液的重量比小于1:0.5,则会有利于逆反应酯化;如果蒸馏残留物排出物与盐酸水溶液的重量比大于1:0.6,则会增加能耗;因此,蒸馏残留物排出物与盐酸水溶液的重量比为1:0.5~0.6是恰当的。优选地,蒸馏残留物排出物与盐酸水溶液的重量比为1:0.54~0.58,更优选地为1:0.55~0.56。
根据本发明,所述水解反应在温度108~116℃下进行8~24h,优选地,在温度110~112℃下进行10~16h,更优选地,在温度112~114℃下进行12~14h。
在本发明中,所述的水解反应釜是带有加热夹套和带有锚式搅拌桨的搪玻璃反应釜。锚式搅拌桨搅拌速度30~100r/min,优选40~60r/min。搪玻璃反应釜是本领域的工程技术人员所熟知的设备,例如苏州法德尔搪玻璃设备有限公司以商品名搪玻璃搅拌容器出售的产品或山东太极搪玻璃设备有限公司以商品名搪玻璃反应釜出售的产品。
所述蒸馏残留物排出物与所述盐酸水溶液在水解反应釜3内在搅拌下进行水解反应,所述水解反应物料在所述反应温度下汽化,汽化后得到一种含有二氯丙醇、HCl与H2O的气相,所述的气相通过管道送入冷凝器4中进行冷凝,得到的冷凝液进入分相器5中,分离为水相与有机相;所述的水相返回到水解反应釜3中继续参与水解反应,所述的有机相送至甘油法生产二氯丙醇的生产装置中。
在本发明中,所述的冷凝器4是一种具有列管结构的石墨冷凝器,它是目前市场上销售的产品,例如由南通星球石墨设备有限公司以商品名GGH型列管式石墨换热器或南通金三角石墨设备有限公司以商品名石墨冷凝器销售的产品。
在本发明中,所述的分相器5是一种具有隔液板结构的分相器,它是一种非标准化非金属制成的化工容器,国内非金属化工设备制造公司很容易进行设计和制造,其结构是内部有隔液板,从N2接口进入分相器中隔液板一边的物料,分为密度小的水相和密度大的有机相,当物料液位高于隔液板时,水相进入隔液板的另一边,通过N1接口溢流到水解反应釜3中继续参与水解反应,有机相通过N4接口送至甘油法生产二氯丙醇的生产装置中。具体见附图3。
B、蒸馏
在步骤A水解反应结束后得到的水解反应物料,在水解反应釜3中在压力5.0~12.0KPa与温度130~140℃的条件下进行蒸馏;所述水解反应物料通过连接在水解反应釜3下端的管道经过泵6送往再沸器7中被加热汽化,形成一种气-液混合相,它由再沸器7上端通过管道再返回到水解反应釜3中,又被分离成气相与液相,所述的气相再经管道送到冷凝器4中进行冷凝,得到含有二氯丙醇、氯化氢和水的冷凝液,它送至甘油法生产二氯丙醇的生产装置中,所述的液相下降到水解反应釜3底部。
这个蒸馏步骤是在水解反应釜3与提供热量的再沸器7中完成的。
在本发明中,所述的再沸器7是一种具有圆块孔结构的石墨制再沸器,它是目前市场上销售的产品,例如由南通星球石墨设备有限公司以商品名YKB圆块孔式石墨换热器、南通贝思特石墨设备有限公司以商品名圆块孔石墨再沸器销售的产品。
步骤A得到的水解反应物料在水解反应釜3中进行蒸馏,其蒸馏压力为5.0~12.0KPa,蒸馏温度为130~140℃。
在本发明中,如果所述蒸馏压力小于5.0KPa,则对装置机械要求过高;如果所述蒸馏压力高于12.0KPa,则造成物料温度过高而产生结焦。因此,所述蒸馏压力为5.0~12.0KPa是合适的,优选地是6.5~9.5KPa,更优选地是7.0~9.0KPa。所述的蒸馏压力是通过真空泵8进行调节控制的。
在蒸馏压力5.0~12.0KPa的情况下,如果蒸馏温度低于130℃,则二氯丙醇不能被最大程度地分离回收;如果蒸馏温度高于140℃,则造成物料温度过高而产生结焦;因此,蒸馏温度为130~140℃是合理的。优选地,蒸馏温度为132~138℃,更优选地,蒸馏温度为134~136℃。
在蒸馏结束后,在水解反应釜3底部的物料也称之釜液还含有少量的1,3-二氯-2-丙醇、1,2-二氯-3-丙醇和3-氯-1,2-丙二醇。所述物料的典型化学组成列于表2中。
表2:水解反应釜底部物料化学组成
表2中组分含量的分析方法与表1的相同。
C、聚合反应
在步骤B蒸馏结束后得到的水解反应釜3中物料经管道送到聚合乳化锅10中,然后检测所述物料中二元酸的含量,按照所述二元酸与二乙烯三胺摩尔比1:1~1.3,在温度60~80℃下往所述物料中滴加二乙烯三胺,然后升温到190℃,蒸发水分,并在这个温度下保温120~180min,再将其温度降低到100-105℃,再滴加94~96℃热水,其热水量与反应物料重量比为1:0.8~1.2;于是得到所述的砂浆混凝土外加剂。
所述的聚合乳化锅10是一种在锅内设置搅拌器与换热盘管、锅壁设置挡板的设备,它是一种非标准化工容器,国内化工设备制造公司很容易设计和制造,例如宁波明欣化工机械有限公司、上海锦化化工设备有限公司,,其结构是具有椭圆封头的圆桶体。具体见附图4。
甘油法生产二氯丙醇时产生的蒸馏残留物排出物在经过水解和蒸馏后,二元酸酯大部分被水解为二元酸。本发明利用二元酸与多胺反应生成聚酰胺聚合物。本领域工程技术人员知道,聚酰胺PA通常称为尼龙,是一种大分子链中含有重复结构单元酰胺基团的聚合物。本发明人利用长链水溶性聚酰胺作为砂浆混凝土外加剂的主成分以提高砂浆混凝土的抗裂防渗性能。
根据本发明,所述的多胺是多乙烯多胺,优选地是二乙烯三胺。在温度高于60℃的条件下,让二元酸与多乙烯多胺进行中和反应,生成胺盐与水,其反应如下:
nHOOC-(CH2)4-COOH+nH2NCH2CH2NCH2CH2NH2→
HO_[C-(CH2)4-C-NH(CH2)2NH(CH2)2NH]n_H+nH2O
然后,在温度130~190℃下除去水,缩聚成聚酰胺。
如表2所示,所述的水解反应釜釜液还含有约8%的1,3-二氯-2-丙醇、1,2-二氯-3-丙醇和3-氯-1,2-丙二醇,这些有机含氯化合物按照职业性接触毒物危害程度分级为中度危害。
按照本发明的实施方式,这些有机含氯化合物也可以与二乙烯三胺进行反应,生成低毒性的异丙醇二乙烯二胺。异丙醇二乙烯二胺对于砂浆混凝土有缓凝作用。
首先检测水解反应釜底部物料中的二元酸含量,具体地己二酸含量;然后根据二元酸与二乙烯三胺摩尔比1:1~1.3,在温度60~80℃下往所述物料中滴加二乙烯三胺,同时开启搅拌器进行搅拌,在滴加完二乙烯三胺后,让聚合乳化锅10内物料温度升高至130℃,再通过锅内设置的换热盘管内通入蒸汽加热至190℃,蒸发水分,并在这个温度下保温120~180min。接着将换热盘管切换为冷却水,将锅内温度降至100-105℃,缓慢滴加94~96℃热水。其热水量与反应物料重量比为1:1.0~1.2,于是得到所述的砂浆混凝土外加剂,根据JC474-2008检测确定,其砂浆混凝土外加剂质量完全符合其要求,其分析结果列于表3中。本实施例7、8说明了本发明所述砂浆混凝土防水剂的有益效果。
表3:砂浆混凝土防水剂分析结果
表中组分含量分析方法与表1和表2相同。
根据本发明,在温度50~60℃与高剪切力搅拌下,往步骤C得到的砂浆混凝土外加剂中添加现有的其它混凝土外加剂,再加入乳化剂,使用高剪切力搅拌桨搅拌,得到所述的砂浆混凝土外加剂。
根据不同混凝土公司的要求,可以在步骤C得到的砂浆混凝土外加剂中添加其它试剂,进行复配,于是得到所述的砂浆混凝土外加剂。
在添加其他试剂时,通常的操作方式如下:在温度50~60℃与高剪切力搅拌下,添加其它试剂,例如双甘油、脂肪酸、硫酸钠或其他外加剂,再加入乳化剂,例如烷基三甲基氯化铵、羟丙基纤维素或羧甲基纤维素钠,通常优选的是羧甲基纤维素钠。使用高剪切力搅拌桨进行搅拌,其搅拌时间是10~12h。所述高剪切力搅拌桨的搅拌桨叶端线速度是15~35m/s,这样得到所述的砂浆混凝土外加剂。
所述的高剪切力搅拌桨例如是由杭州索孚机械有限公司以商品名锯齿圆盘式搅拌器、秦皇岛欧路化工机械有限公司以商品名锯齿搅拌桨或无锡天强搅拌设备有限公司以商品名CY搅拌器销售的搅拌桨。
[有益效果]
本发明的有益效果是:本发明的方法具有工艺流程简便,易于操作和控制,砂浆混凝土外加剂原料是有机危化固废,无害化处理和资源化利用,成本低廉,环境友好。
【附图说明】
图1表示水解蒸馏工艺流程图;
图2表示聚合反应工艺流程图;
图中:1-泵;2-泵;3-水解反应釜;4-冷凝器;5-分相器;6-泵;7-再沸器;8-真空泵;10-聚合乳化锅;11-贮槽;12-冷凝器;13-泵。
图3是分相器5的结构示意图;
图中:31、水相出口;32、物料入口;33、真空泵接口;34、油相出口;35、液位计口;
图4是聚合乳化锅10的结构示意图;
图中:41、物料入口;42热水进口;43、物料入口;44、物料入口;45、气相出口;46、物料出口;47、温度计口;48、加热盘管连接进口;49、加热盘管连接出口;50、液位计口。
【具体实施方式】
通过下述实施例将能够更好地理解本发明。
实施例1:砂浆混凝土外加剂的生产
该实施例的实施步骤如下:
A、水解反应
采用本说明书描述的分析方法,测定了宁波环洋化工有限公司在甘油法生产二氯丙醇时所得到蒸馏残留物排出物的化学组成,其结果列于表4中。
让所述的蒸馏残留物排出物由管道经泵1送到由苏州法德尔搪玻璃设备有限公司以商品名搪玻璃搅拌容器销售的水解反应釜3中,同时让以重量计13%盐酸水溶液由管道经泵2送到上述水解反应釜3中,所述蒸馏残留物排出物与所述盐酸水溶液按照其重量比1:0.54,在温度108℃、锚式搅拌桨搅拌速度80r/min搅拌的条件下进行水解反应10h,该水解反应物料在该所述温度下汽化得到一种含有二氯丙醇、HCl与H2O的气相;所述的气相通过管道送入由南通星球石墨设备有限公司以商品名GGH型列管式石墨换热器销售的冷凝器4中进行冷凝,得到的冷凝液进入分相器5中,分离为水相与有机相;所述的水相返回到上述水解反应釜)3中继续参与水解反应,所述的有机相送至甘油法生产二氯丙醇的生产装置中再利用。所述物料水解反应后的化学分析结果列于表4中。
B、蒸馏
在步骤A水解反应结束后得到的水解反应物料,在所述的水解反应釜3中在压力6.5KPa与温度132℃的条件下进行蒸馏;所述水解反应物料通过连接在所述水解反应釜3下端的管道经过泵6送往由南通贝思特石墨设备有限公司以商品名圆块孔石墨再沸器销售的再沸器7中被加热汽化,形成一种气-液混合相,它由所述再沸器7上端通过管道再返回到所述水解反应釜3中,又被分离成气相与液相,所述的气相再经管道送到所述冷凝器4中进行冷凝,得到含有二氯丙醇、氯化氢和水的冷凝液,它送至甘油法生产二氯丙醇的生产装置中,所述的液相下降到水解反应釜3底部。蒸馏结束后所述水解反应釜3底部物料的化学分析结果列于表4中。
C、聚合反应
在步骤B蒸馏结束后得到的水解反应釜3底部物料经管道送到聚合乳化锅10中,然后采用本说明书描述的方法检测所述物料中二元酸的含量,按照所述二元酸与二乙烯三胺摩尔比1:1,在温度75℃下往所述物料中滴加二乙烯三胺,然后通过换热盘管内的蒸汽加热至190℃,蒸发水分,并在这个温度下保温140min,再将其温度降低到100℃,再滴加94℃热水,其热水量与反应物料重量比为1:1.0;于是得到所述的砂浆混凝土外加剂。其组分的分析结果列于表4中。
按照JC474-2008《中华人民共和国建材行业标准砂浆、混凝土防水剂》的试验方法对本实施例生产的砂浆混凝土外加剂进行质量检测。
按照水:水泥:砂重量比1:2:6制作上口直径70mm、下口直径80mm、高30mm的基准砂浆试块。
本实施例制备砂浆混凝土外加剂的含水率为50%。按照本实施例制备砂浆混凝土外加剂:水:水泥:砂重量比0.1:0.9:2:6重量制作相同的受试试块。所述基准砂浆试块与所述受试试块在养护7天后按照该标准进行渗透试验。其试验结果是在相同压力下未添加外加剂的试块30min开始漏水,而添加本实施例制备的外加剂的受试试块不漏水。
根据JC474-2008检测确定,其砂浆混凝土外加剂质量完全符合其要求。
表4:本实施例各步骤相关组分含量测定结果
实施例2:砂浆混凝土外加剂的生产
该实施例的实施步骤如下:
A、水解反应
采用本说明书描述的分析方法,测定了宁波环洋化工有限公司在甘油法生产二氯丙醇时所得到蒸馏残留物排出物的化学组成,其结果列于表5中。
让所述的蒸馏残留物排出物由管道经泵1送到由山东太极搪玻璃设备有限公司以商品名搪玻璃反应釜销售的水解反应釜3中,同时让以重量计16%盐酸水溶液由管道经泵2送到上述水解反应釜3中,所述蒸馏残留物排出物与所述盐酸水溶液按照其重量比1:0.58,在温度110℃、锚式搅拌桨搅拌速度90r/min搅拌的条件下进行水解反应16h,该水解反应物料在该所述温度下汽化得到一种含有二氯丙醇、HCl与H2O的气相;所述的气相通过管道送入由南通星球石墨设备有限公司以商品名GGH型列管式石墨换热器销售的冷凝器4中进行冷凝,得到的冷凝液进入分相器5中,分离为水相与有机相;所述的水相返回到上述水解反应釜3中继续参与水解反应,所述的有机相送至甘油法生产二氯丙醇的生产装置中。所述物料水解反应后的化学分析结果列于表5中。
B、蒸馏
在步骤A水解反应结束后得到的水解反应物料,在所述的水解反应釜3中在压力9.5KPa与温度138℃的条件下进行蒸馏;所述水解反应物料通过在所述水解反应釜3下端的管道经过泵6送往由南通贝思特石墨设备有限公司以商品名圆块孔石墨再沸器销售的再沸器7中被加热汽化,形成一种气-液混合相,它由所述再沸器7上端通过管道再返回到所述水解反应釜3中,又被分离成气相与液相,所述的气相再经管道送到所述冷凝器4中进行冷凝,得到含有二氯丙醇、氯化氢和水的冷凝液,它送至甘油法生产二氯丙醇的生产装置中,所述的液相下降到水解反应釜3底部。蒸馏结束后所述水解反应釜3底部物料的化学分析结果列于表5中。
C、聚合反应
在步骤B蒸馏结束后得到的水解反应釜3底部物料经管道送到聚合乳化锅10中,然后采用本说明书描述的方法检测所述物料中二元酸的含量,按照所述二元酸与二乙烯三胺摩尔比1:1.2,在温度70℃下往所述物料中滴加二乙烯三胺,然后通过换热盘管内的蒸汽加热至190℃,蒸发水分,并在这个温度下保温160min,再将其温度降低到102℃,再滴加95℃热水,其热水量与反应物料重量比为1:1.1;于是得到所述的砂浆混凝土外加剂。其组分的分析结果列于表5中。
按照与实施例1相同方式生产基准砂浆试块与受试试块,它们在养护7天后按照该标准进行渗透试验,其试验结果是在相同压力下未添加外加剂的基准砂浆试块在30min开始漏水,而添加本实施例制备的外加剂的受试试块不漏水。
根据JC474-2008检测确定,其砂浆混凝土外加剂质量完全符合其要求。
表5:本实施例各步骤相关组分含量测定结果
实施例3:砂浆混凝土外加剂的生产
该实施例的实施步骤如下:
A、水解反应
采用本说明书描述的分析方法,测定了宁波环洋化工有限公司在甘油法生产二氯丙醇时所得到蒸馏残留物排出物的化学组成,其结果列于表6中。
让所述的蒸馏残留物排出物由管道经泵1送到由苏州法德尔搪玻璃设备有限公司以商品名搪玻璃搅拌容器销售的销售的水解反应釜3中,同时让以重量计10%盐酸水溶液由管道经泵2送到上述水解反应釜3中,所述蒸馏残留物排出物与所述盐酸水溶液按照其重量比1:0.5,在温度112℃、锚式搅拌桨搅拌速度30r/min搅拌的条件下进行水解反应8h,该水解反应物料在该所述温度下汽化得到一种含有二氯丙醇、HCl与H2O的气相;所述的气相通过管道送入由南通星球石墨设备有限公司以商品名GGH型列管式石墨换热器销售的冷凝器4中进行冷凝,得到的冷凝液进入分相器5中,分离为水相与有机相;所述的水相返回到上述水解反应釜3中继续参与水解反应,所述的有机相送至甘油法生产二氯丙醇的生产装置中再利用。所述物料水解反应后的化学分析结果列于表6中。
B、蒸馏
在步骤A水解反应结束后得到的水解反应物料,在所述的水解反应釜3中在压力5.0KPa与温度130℃的条件下进行蒸馏;所述水解反应物料通过在所述水解反应釜3下端的管道经过泵6送往由南通贝思特石墨设备有限公司以商品名圆块孔石墨再沸器销售的再沸器7中被加热汽化,形成一种气-液混合相,它由所述再沸器7上端通过管道再返回到所述水解反应釜3中,又被分离成气相与液相,所述的气相再经管道送到所述冷凝器4中进行冷凝,得到含有二氯丙醇、氯化氢和水的冷凝液,它送至甘油法生产二氯丙醇的生产装置中,所述的液相下降到水解反应釜3底部。蒸馏结束后所述水解反应釜3底部物料的化学分析结果列于表6中。
C、聚合反应
在步骤B蒸馏结束后得到的水解反应釜3底部物料经管道送到聚合乳化锅10中,然后采用本说明书描述的方法检测所述物料中二元酸的含量,按照所述二元酸与二乙烯三胺摩尔比1:1.3,在温度60℃下往所述物料中滴加二乙烯三胺,然后通过换热盘管内的蒸汽加热至190℃,蒸发水分,并在这个温度下保温120min,再将其温度降低到105℃,再滴加96℃热水,其热水量与反应物料重量比为1:1.2;于是得到所述的砂浆混凝土外加剂。其组分的分析结果列于表6中。
按照与实施例1相同方式生产基准砂浆试块与受试试块,它们在养护7天后按照该标准进行渗透试验,其试验结果是在相同压力下未添加外加剂的基准砂浆试块在30min开始漏水,而添加本实施例制备的外加剂的受试试块不漏水。
根据JC474-2008检测确定,其砂浆混凝土外加剂质量完全符合其要求。
表6:本实施例各步骤相关组分含量测定结果
实施例4:砂浆混凝土外加剂的生产
该实施例的实施步骤如下:
A、水解反应
采用本说明书描述的分析方法,测定了宁波环洋化工有限公司在甘油法生产二氯丙醇时所得到蒸馏残留物排出物的化学组成,其结果列于表7中。
让所述的蒸馏残留物排出物由管道经泵1送到由山东太极搪玻璃设备有限公司以商品名搪玻璃反应釜销售的水解反应釜3中,同时让以重量计18%盐酸水溶液由管道经泵2送到上述水解反应釜3中,所述蒸馏残留物排出物与所述盐酸水溶液按照其重量比1:0.6,在温度114℃、锚式搅拌桨搅拌速度100r/min搅拌的条件下进行水解反应24h,该水解反应物料在该所述温度下汽化得到一种含有二氯丙醇、HCl与H2O的气相;所述的气相通过管道送入由南通星球石墨设备有限公司以商品名GGH型列管式石墨换热器销售的冷凝器4中进行冷凝,得到的冷凝液进入分相器5中,分离为水相与有机相;所述的水相返回到上述水解反应釜3中继续参与水解反应,所述的有机相送至甘油法生产二氯丙醇的生产装置中再利用。所述物料水解反应后的化学分析结果列于表7中。
B、蒸馏
在步骤A水解反应结束后得到的水解反应物料,在所述的水解反应釜3中在压力12.0KPa与温度140℃的条件下进行蒸馏;所述水解反应物料通过在所述水解反应釜3下端的管道经过泵6送往由南通贝思特石墨设备有限公司以商品名圆块孔石墨再沸器销售的再沸器7中被加热汽化,形成一种气-液混合相,它由所述再沸器7上端通过管道再返回到所述水解反应釜3中,又被分离成气相与液相,所述的气相再经管道送到所述冷凝器4中进行冷凝,得到含有二氯丙醇、氯化氢和水的冷凝液,它送至甘油法生产二氯丙醇的生产装置中,所述的液相下降到水解反应釜3底部。蒸馏结束后所述水解反应釜3底部物料的化学分析结果列于表7中。
C、聚合反应
在步骤B蒸馏结束后得到的水解反应釜3底部物料经管道送到聚合乳化锅10中,然后采用本说明书描述的方法检测所述物料中二元酸的含量,按照所述二元酸与二乙烯三胺摩尔比1:1,在温度65℃下往所述物料中滴加二乙烯三胺,然后通过换热盘管内的蒸汽加热至190℃,蒸发水分,并在这个温度下保温140min,再将其温度降低到100℃,再滴加94℃热水,其热水量与反应物料重量比为1:1.0;于是得到所述的砂浆混凝土外加剂。其组分的分析结果列于表7中。
按照与实施例1相同方式生产基准砂浆试块与受试试块,它们在养护7天后按照该标准进行渗透试验,其试验结果是在相同压力下未添加外加剂的基准砂浆试块在30min开始漏水,而添加本实施例制备的外加剂的受试试块不漏水。
根据JC474-2008检测确定,其砂浆混凝土外加剂质量完全符合其要求。
表7:本实施例各步骤相关组分含量测定结果
实施例5:砂浆混凝土外加剂的生产
该实施例的实施步骤如下:
A、水解反应
采用本说明书描述的分析方法,测定了宁波环洋化工有限公司在甘油法生产二氯丙醇时所得到蒸馏残留物排出物的化学组成,其结果列于表8中。
让所述的蒸馏残留物排出物由管道经泵1送到由山东太极搪玻璃设备有限公司以商品名搪玻璃反应釜销售的水解反应釜3中,同时让以重量计12%盐酸水溶液由管道经泵2送到上述水解反应釜3中,所述蒸馏残留物排出物与所述盐酸水溶液按照其重量比1:0.55,在温度116℃、锚式搅拌桨搅拌速度40r/min搅拌的条件下进行水解反应20h,该水解反应物料在该所述温度下汽化得到一种含有二氯丙醇、HCl与H2O的气相;所述的气相通过管道送入由南通星球石墨设备有限公司以商品名GGH型列管式石墨换热器销售的冷凝器4中进行冷凝,得到的冷凝液进入分相器5中,分离为水相与有机相;所述的水相返回到上述水解反应釜3中继续参与水解反应,所述的有机相送至甘油法生产二氯丙醇的生产装置中再利用。所述物料水解反应后的化学分析结果列于表8中。
B、蒸馏
在步骤A水解反应结束后得到的水解反应物料,在所述的水解反应釜3中在压力7.0KPa与温度134℃的条件下进行蒸馏;所述水解反应物料通过在所述水解反应釜3下端的管道经过泵6送往由南通贝思特石墨设备有限公司以商品名圆块孔石墨再沸器销售的再沸器7中被加热汽化,形成一种气-液混合相,它由所述再沸器7上端通过管道再返回到所述水解反应釜3中,又被分离成气相与液相,所述的气相再经管道送到所述冷凝器4中进行冷凝,得到含有二氯丙醇、氯化氢和水的冷凝液,它送至甘油法生产二氯丙醇的生产装置中,所述的液相下降到水解反应釜3底部。蒸馏结束后所述水解反应釜3底部物料的化学分析结果列于表8中。
C、聚合反应
在步骤B蒸馏结束后得到的水解反应釜3底部物料经管道送到聚合乳化锅10中,然后采用本说明书描述的方法检测所述物料中二元酸的含量,按照所述二元酸与二乙烯三胺摩尔比1:1.2,在温度70℃下往所述物料中滴加二乙烯三胺,然后通过换热盘管内的蒸汽加热至190℃,蒸发水分,并在这个温度下保温160min,再将其温度降低到102℃,再滴加95℃热水,其热水量与反应物料重量比为1:1.1;于是得到所述的砂浆混凝土外加剂。其组分的分析结果列于表8中。
按照与实施例1相同方式生产基准砂浆试块与受试试块,它们在养护7天后按照该标准进行渗透试验,其试验结果是在相同压力下未添加外加剂的基准砂浆试块在30min开始漏水,而添加本实施例制备的外加剂的受试试块不漏水。
根据JC474-2008检测确定,其砂浆混凝土外加剂质量完全符合其要求。
表8:本实施例各步骤相关组分含量测定结果
实施例6:砂浆混凝土外加剂的生产
该实施例的实施步骤如下:
A、水解反应
采用本说明书描述的分析方法,测定了宁波环洋化工有限公司在甘油法生产二氯丙醇时所得到蒸馏残留物排出物的化学组成,其结果列于表9中。
让所述的蒸馏残留物排出物由管道经泵1送到由苏州法德尔搪玻璃设备有限公司以商品名搪玻璃搅拌容器销售的销售的水解反应釜3中,同时让以重量计15%盐酸水溶液由管道经泵2也送到上述水解反应釜3中,所述蒸馏残留物排出物与所述盐酸水溶液按照其重量比1:0.56,在温度110℃、锚式搅拌桨搅拌速度60r/min搅拌的条件下进行水解反应14h,该水解反应物料在该所述温度下汽化得到一种含有二氯丙醇、HCl与H2O的气相;所述的气相通过管道送入由南通星球石墨设备有限公司以商品名GGH型列管式石墨换热器销售的冷凝器4中进行冷凝,得到的冷凝液进入分相器5中,分离为水相与有机相;所述的水相返回到上述水解反应釜3中继续参与水解反应,所述的有机相送至甘油法生产二氯丙醇的生产装置中再利用。所述物料水解反应后的化学分析结果列于表9中。
B、蒸馏
在步骤A水解反应结束后得到的水解反应物料,在所述的水解反应釜3中在压力9.0KPa与温度136℃的条件下进行蒸馏;所述水解反应物料通过在所述水解反应釜3下端的管道经过泵6送往由南通贝思特石墨设备有限公司以商品名圆块孔石墨再沸器销售的再沸器7中被加热汽化,形成一种气-液混合相,它由所述再沸器7上端通过管道再返回到所述水解反应釜3中,又被分离成气相与液相,所述的气相再经管道送到所述冷凝器4中进行冷凝,得到含有二氯丙醇、氯化氢和水的冷凝液,它送至甘油法生产二氯丙醇的生产装置中,所述的液相下降到水解反应釜3底部。蒸馏结束后所述水解反应釜3底部物料的化学分析结果列于表9中。
C、聚合反应
在步骤B蒸馏结束后得到的水解反应釜3底部物料经管道送到非标准制作的聚合乳化锅10中,然后采用本说明书描述的方法检测所述物料中二元酸的含量,按照所述二元酸与二乙烯三胺比1:1.3,在温度80℃下往所述物料中滴加二乙烯三胺,然后通过换热盘管内的蒸汽加热至190℃,蒸发水分,并在这个温度下保温180min,再将其温度降低到105℃,再滴加96℃热水,其热水量与反应物料重量比为1:1.2;于是得到所述的砂浆混凝土外加剂。其组分的分析结果列于表9中。
按照与实施例1相同方式生产基准砂浆试块与受试试块,它们在养护7天后按照该标准进行渗透试验,其试验结果是在相同压力下未添加外加剂的基准砂浆试块在30min开始漏水,而添加本实施例制备的外加剂的受试试块不漏水。
根据JC474-2008检测确定,其砂浆混凝土外加剂质量完全符合其要求。
表9:本实施例各步骤相关组分含量测定结果
实施例7:一种用于改善和易性的砂浆混凝土外加剂的生产
将实施例1制备的砂浆混凝土外加剂的温度调节至50℃,往所述的砂浆混凝土外加剂中添加以所述砂浆混凝土外加剂重量计3%的动物脂肪酸,在由杭州索孚机械有限公司以商品名锯齿圆盘式搅拌器销售的高剪切力搅拌器以搅拌桨叶端线速度15m/s的搅拌下,再加入以所述砂浆混凝土外加剂重量计0.5%羧甲基纤维素钠乳化剂,再继续搅拌10h,于是得到一种砂浆混凝土外加剂。
根据JC474-2008检测确定,其砂浆混凝土外加剂质量完全符合其要求。
按照GB/T50080-2002标准第2.2节的方法制备混凝土拌合物两组。拌合时其中一组加入实施例1制备的砂浆混凝土外加剂,另一组加入本实施例制备的砂浆混凝土外加剂。两组拌合物加入的外加剂都以该组加入的水泥重量计5%的外加剂,然后以GB/T50080-2002标准第3.1节的方法进行坍落度测试。其试验结果是以实施例1制备的试样作为外加剂的混凝土拌合物坍落度130mm,以本实施例制备的试样作为外加剂的混凝土拌合物坍落度160mm。
本实施例说明脂肪酸的加入能优化本发明实施例外加剂的保坍性能。
实施例8:一种用于改善和易性的砂浆混凝土外加剂的生产
按实施例1制备砂浆混凝土外加剂的方式,在聚合反应步骤中,减少二乙烯三胺的加入量,按照所述二元酸与二乙烯三胺摩尔比1:0.5,然后以实施例1相同的方法制备砂浆混凝土外加剂,将制备的砂浆混凝土外加剂的温度调节至60℃,按照所述的砂浆混凝土外加剂制备中所耗用二元酸摩尔的0.5倍加入双甘油,在由杭州索孚机械有限公司以商品名锯齿圆盘式搅拌器销售的高剪切力搅拌器以搅拌桨叶端线速度35m/s的搅拌下,再加入以所述砂浆混凝土外加剂重量计1.5%烷基三甲基氯化铵乳化剂,再继续搅拌12h,得到一种砂浆混凝土外加剂。
按照与实施例1相同方式,使用实施例1制备的砂浆混凝土外加剂生产试块,并以本实施例制备的砂浆混凝土外加剂,以砂浆混凝土外加剂:水:水泥:砂的重量比0.1:0.8:1.8:6制作相同的受试试块,它们在养护7天后进行抗压强度试验,其试验结果是未添加外加剂的受试试块耐压强度为26MPa,而添加本实施例制备的外加剂的受试试块耐压强度为28MPa。
根据JC474-2008检测确定,其砂浆混凝土外加剂质量完全符合其要求。
本实施例说明,添加了双甘油的外加剂有明显的减水和节约水泥的效果,并且添加该外加剂对砂浆混凝土的强度有明显的提升作用。
Claims (10)
1.一种砂浆混凝土外加剂的生产方法,其特征在于该方法的步骤如下:
A、水解反应
让在甘油法生产二氯丙醇时产生的蒸馏残留物排出物由管道经第一泵(1)送到水解反应釜(3)中,同时让以重量计12~18%盐酸水溶液由管道经第二泵(2)也送到水解反应釜(3)中,所述蒸馏残留物排出物与所述盐酸水溶液按照其重量比1:0.5~0.6在温度108~116℃与搅拌的条件下进行水解反应8-24h,在所述的反应过程中,在所述的反应温度下在水解反应釜(3)中所述物料进行汽化,得到一种含有二氯丙醇、HCl与H2O的气相;所述的气相通过管道送入冷凝器(4)中进行冷凝,得到的冷凝液进入分相器(5)中,分离为水相与有机相;所述的水相返回到水解反应釜(3)中继续参与水解反应,所述的有机相送至甘油法生产二氯丙醇的生产装置中;
B、蒸馏
在步骤A水解反应结束后得到的水解反应物料,在水解反应釜(3)中在压力5.0~12.0KPa与温度130~140℃的条件下进行蒸馏;所述水解反应物料通过连接在水解反应釜(3)下端的管道经过第三泵(6)送往再沸器(7)中被加热汽化,形成一种气-液混合相,它由再沸器(7)上端通过管道再返回到水解反应釜(3)中,又被分离成气相与液相,所述的气相再经管道送到冷凝器(4)中进行冷凝,得到含有二氯丙醇、氯化氢和水的冷凝液,它送至甘油法生产二氯丙醇的生产装置中,所述的液相下降到水解反应釜(3)底部;
C、聚合反应
在步骤B蒸馏结束后得到的水解反应釜(3)中物料经管道送到聚合乳化锅(10)中,然后检测所述物料中二元酸的含量,按照所述 二元酸与二乙烯三胺摩尔比1:1~1.3,在温度60~80℃下往所述物料中滴加二乙烯三胺,然后升温到190℃,蒸发水分,并在这个温度下保温120~180min,再将其温度降低到100-105℃,再滴加94~96℃热水,其热水量与反应物料重量比为1:0.8~1.2;于是得到所述的砂浆混凝土外加剂。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于在步骤A中,所述盐酸水溶液的浓度是以重量计12~15%。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于在步骤A中,所述蒸馏残留物排出物与盐酸的水解反应时间是10~16h。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于在步骤A中,所述的水解反应釜是具有加热夹套和锚式搅拌桨的搪玻璃反应釜,其锚式搅拌桨搅拌速度是30~100r/min。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于在步骤B中,所述的水解反应物料在水解反应釜(3)中在压力6.5~9.5KPa与温度132~138℃的条件下进行蒸馏。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于在步骤B中,蒸馏结束后,所述的水解反应釜底部物料还含有1,3-二氯-2-丙醇、1,2-二氯-3-丙醇和3-氯-1,2-丙二醇。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于在温度50~60℃与高剪切力搅拌下,往步骤C得到的砂浆混凝土外加剂中添加其它试剂,再加入乳化剂,使用高剪切力搅拌桨搅拌,得到所述的砂浆混凝土外加剂。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于所述的其它试剂是双甘油、脂肪酸或硫酸钠。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于所述的乳化剂是烷基三甲基氯化铵、羟丙基纤维素或羧甲基纤维素钠。
10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于使用高剪切力搅拌 桨搅拌时间是10~12h;所述高剪切力搅拌桨的搅拌桨叶端线速度是15~35m/s。
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