CN103601401A - 磺化双酚a-甲醛缩合物高效减水剂制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磺化双酚A-甲醛缩合物高效减水剂制备方法，称取双酚A、亚硫酸氢钠和水投入带有搅拌器、温度计、滴液漏斗和回流冷凝管的反应釜中，滴加氢氧化钠调节溶液的pH，升高溶液温度至70℃；滴加甲醛溶液，升温反应6h，加入尿素，自然冷却到室温，产物在反应釜中熟化6h；与传统的使用浓硫酸作为磺化剂制备的高效减水剂相比，生产过程中没有强酸、强碱溶液的排放,实现了绿色生产；与传统磺化苯酚-甲醛缩合物生产过程相比减少了对人身和环境的影响,实现了绿色生产，节约材料费用和减少排污的费用。

Description

磺化双酚A-甲醛缩合物高效减水剂制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土的高效减水剂及生产领域，尤其涉及磺化双酚A-甲醛缩合物高效减水剂制备方法。

背景技术

高效减水剂是配制高强混凝土必不可少的组分，高效减水剂应用于高性能混凝土能减少用水量20-30%，使混凝土结构更加密实，提高了混凝土的强度和耐久性。因为高性能减水剂的使用，21世纪的轻质、高强、耐久、经济实用的高性能混凝土将逐步取代常规混凝土广泛应用在大型建筑、桥梁、海工结构物的建造中。各种水泥混凝土复合材料，如钢筋混凝土、预应力混凝土、纤维增强混凝土、聚合物混凝土、喷射混凝土等，也因高性能减水剂的使用而扩大了应用领域。

从20世纪60年代开始, 木质素磺酸盐高效减水剂、萘磺酸盐高效减水剂、三聚氰胺、脂肪族系高效减水剂、聚羧酸系等高效减水剂都得到了开发和应用。木质素磺酸盐高效减水剂因其较高的减水率而得到了广泛的应用，但是过掺木质素磺酸盐高效减水剂会引起混凝土材料的过分缓凝。萘磺酸盐高效减水剂因生产成本较低，能减少混凝土用水量15-20 %, 是目前使用最广泛的高效减水剂，但是近年来由于有限工业萘已经不能满足现在市场需求，价格浮动较大，萘系减水剂的价格优势正在逐步减小，且萘系高效减水剂中含有一定量(25%)的硫酸钠，会加快混凝土坍落度的损失，难以满足配制大流动性混凝土和泵送混凝土的需要。而三聚氰胺减水剂、聚羧酸系减水剂因价格昂贵，生产成本偏高，在国内一直没有得到广泛应用。脂肪族系高效减水剂产品中不含硫酸钠，具有掺量低和良好的混凝土坍落度损失抑制能力，但其拌制的混凝土会出现表面泛黄的现象而影响此类高效减水剂的应用。因此研究生产过程简单与环境友好，且减水能力、保塌能力好的新型高效减水剂已成为混凝土外加剂发展方向。

本世纪初，一种磺化苯酚-甲醛缩合物的合成方法见于有关的文献报道中，磺化苯酚-甲醛缩合物是以苯酚、甲醛、亚硫酸盐等单体为主要原料，通过苯酚与甲醛发生甲基化反应缩合成体形的酚醛高分子链，亚硫酸盐和甲醛加成在高分子链中引入磺酸盐，这种缩合物的分子链上具有亲水基团和亲油基团的-SO₃H和-OH基团，其性能具有表面活性的特征。磺化苯酚-甲醛缩合物被掺加到水泥浆体时，磺化苯酚-甲醛缩合物分子吸附在水泥颗粒的表面而增加了水泥颗粒的ξ-电位，使水泥颗粒带同种电荷互相排斥，使水泥颗粒分散。苯酚作为制备磺化苯酚-甲醛缩合物的一种重要原料，在生产过程中需对晶体状的苯酚进行液化处理，在此过程中有毒、刺激性的苯酚蒸汽易从反应釜中蒸发出来，给环境造成较大的污染。

发明内容

解决的技术问题：

本申请提供磺化双酚A-甲醛缩合物高效减水剂制备方法，解决现有技术中使用苯酚作为磺化剂，给环境造成较大的污染对人体有害等技术问题。

技术方案：

磺化双酚A-甲醛缩合物高效减水剂制备方法，步骤为：

第一步：按重量分数比称取240-250 Kg双酚A、85-90 Kg亚硫酸氢盐和490-495 Kg水投入带有搅拌器、温度计、滴液漏斗和回流冷凝管的反应釜中，搅拌至双酚A和亚硫酸氢钠完全溶解；

第二步：滴加质量分数比20%的氢氧化钠调节溶液的pH值至10-11，升温至70℃；

第三步：维持溶液的温度在70℃，在0.5-1h内边搅拌边滴加170-175Kg质量分数为37%的甲醛溶液；

第四步：升温至90-95℃，保温反应5-7h，加入10-50Kg尿素，自然冷却到室温，熟化5-6h，即得所述磺化双酚A-甲醛缩合物高效减水剂。

作为本发明的一种优选技术方案：所述磺化剂亚硫酸氢盐为亚硫酸氢钠或其他亚硫酸盐。

 

有益效果：

本发明所述磺化双酚A-甲醛缩合物高效减水剂制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、与传统的使用浓硫酸作为磺化剂制备的高效减水剂相比，生产过程中没有强酸、强碱溶液的排放, 实现了绿色生产；2、与传统磺化苯酚-甲醛缩合物生产过程相比减少了对人身和环境的影响；3、双酚A是粉状物，在生产准备阶段不需要进行加热液化，减少了传统方法中苯酚加热液化步骤，节约生产设备投资25万元；4、此生产方法缩短了生产准备时间15-20分钟，节约人力成本，节约材料费用和减少排污的费用。 

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。

若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

 

实施例1:

称取240Kg双酚A、85Kg亚硫酸氢钠和490Kg水投入带有搅拌器、温度计、滴液漏斗和回流冷凝管的反应釜中，开动搅拌器，搅拌至双酚A和亚硫酸氢钠完全溶解于水中, 成为均一的溶液；滴加质量分数比20%的氢氧化钠调节溶液的pH值至1.5，升温至70℃；维持溶液的温度在70℃，边搅拌边缓慢滴加170Kg质量分数为37%的甲醛溶液，控制甲醛溶液在1个小时内加完，避免因甲醛滴加速度过快而导致凝胶；升温至90℃，保温反应5h，加入20Kg尿素，去除溶液中的少量甲醛，反应至终点，停止反应，自然冷却到室温，产物在反应釜中熟化5h，即得深红色、固含量约为35%的磺化双酚A-甲醛缩合物高效减水剂。

实施例2:

称取250Kg双酚A、90Kg亚硫酸氢钠和495Kg水投入带有搅拌器、温度计、滴液漏斗和回流冷凝管的反应釜中，开动搅拌器，搅拌至双酚A和亚硫酸氢钠完全溶解于水中, 成为均一的溶液；滴加质量分数比20%的氢氧化钠调节溶液的pH值至11，升温至70℃；维持溶液的温度在70℃，边搅拌边缓慢滴加175Kg质量分数为37%的甲醛溶液，控制甲醛溶液在1个小时内加完，避免因甲醛滴加速度过快而导致凝胶；升温至95℃，保温反应7h，加入30Kg尿素，去除溶液中的少量甲醛，反应至终点，停止反应，自然冷却到室温，产物在反应釜中熟化6h，即得深红色、固含量约为35%的磺化双酚A-甲醛缩合物高效减水剂。

实施例3:

称取246Kg双酚A、88Kg亚硫酸氢钠和493Kg水投入带有搅拌器、温度计、滴液漏斗和回流冷凝管的反应釜中，开动搅拌器，搅拌至双酚A和亚硫酸氢钠完全溶解于水中, 成为均一的溶液；滴加质量分数比20%的氢氧化钠调节溶液的pH值至10.5，升温至70℃；维持溶液的温度在70℃，边搅拌边缓慢滴加173Kg质量分数为37%的甲醛溶液，控制甲醛溶液在1个小时内加完，避免因甲醛滴加速度过快而导致凝胶；升温至93℃，保温反应6h，加入25Kg尿素，去除溶液中的少量甲醛，反应至终点，停止反应，自然冷却到室温，产物在反应釜中熟化6h，即得深红色、固含量约为35%的磺化双酚A-甲醛缩合物高效减水剂。

 

实施例3为本发明的优选实施例，测试实施例3的磺化双酚A-甲醛缩合物高效减水剂在混凝土中减水率和增强效果，试验中测定掺量从0.3-0.6%的磺化双酚A-甲醛缩合物高效减水剂的减水率, 并且与同掺量下萘磺酸盐高效减水剂(NF)的减水率试验结果相比较，实验所用混凝土配合比如表1，水泥是江南-小野田PⅡ级52.5硅酸盐水泥，砂率36-40 %，碎石为二级配，5-20mm碎石占40 %，20-40mm碎石占60 %，控制混凝土坍落度在7-9cm，外加剂为液体，按水泥重量百分数计：

表1. 实验所用混凝土的配合比

表一

上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (2)

1. 磺化双酚A-甲醛缩合物高效减水剂制备方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步：按重量分数比称取240-250 Kg双酚A、85-90 Kg亚硫酸氢盐和490-495 Kg水投入带有搅拌器、温度计、滴液漏斗和回流冷凝管的反应釜中，搅拌至双酚A和亚硫酸氢钠完全溶解；

第二步：滴加质量分数比20%的氢氧化钠调节溶液的pH值至10-11，升温至70℃；

第三步：维持溶液的温度在70℃，在0.5-1h内边搅拌边滴加170-175Kg质量分数为37%的甲醛溶液；

第四步：升温至90-95℃，保温反应5-7h，加入10-50Kg尿素，自然冷却到室温，熟化5-6h，即得所述磺化双酚A-甲醛缩合物高效减水剂。

2. 根据权利要求1所述的磺化双酚A-甲醛缩合物高效减水剂制备方法，其特征在于：所述磺化剂可采用亚硫酸氢钠或其他亚硫酸盐。