CN107033308A - 一种使用天然甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法 - Google Patents

一种使用天然甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107033308A
CN107033308A CN201710429767.XA CN201710429767A CN107033308A CN 107033308 A CN107033308 A CN 107033308A CN 201710429767 A CN201710429767 A CN 201710429767A CN 107033308 A CN107033308 A CN 107033308A
Authority
CN
China
Prior art keywords
chitin
reducing agent
water reducing
bio
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710429767.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN107033308B (zh
Inventor
赵晖
陈达
廖迎娣
欧阳峰
杜杨
徐海生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jinling Institute of Technology
Original Assignee
Jinling Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jinling Institute of Technology filed Critical Jinling Institute of Technology
Priority to CN201710429767.XA priority Critical patent/CN107033308B/zh
Publication of CN107033308A publication Critical patent/CN107033308A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107033308B publication Critical patent/CN107033308B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G8/00—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08G8/28—Chemically modified polycondensates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/16—Sulfur-containing compounds
    • C04B24/161—Macromolecular compounds comprising sulfonate or sulfate groups
    • C04B24/168—Polysaccharide derivatives, e.g. starch sulfate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0024—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid beta-D-Glucans; (beta-1,3)-D-Glucans, e.g. paramylon, coriolan, sclerotan, pachyman, callose, scleroglucan, schizophyllan, laminaran, lentinan or curdlan; (beta-1,6)-D-Glucans, e.g. pustulan; (beta-1,4)-D-Glucans; (beta-1,3)(beta-1,4)-D-Glucans, e.g. lichenan; Derivatives thereof
    • C08B37/0027—2-Acetamido-2-deoxy-beta-glucans; Derivatives thereof
    • C08B37/003—Chitin, i.e. 2-acetamido-2-deoxy-(beta-1,4)-D-glucan or N-acetyl-beta-1,4-D-glucosamine; Chitosan, i.e. deacetylated product of chitin or (beta-1,4)-D-glucosamine; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/30—Water reducers, plasticisers, air-entrainers, flow improvers
    • C04B2103/302—Water reducers

Abstract

本发明涉及一种使用天然甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法，首先，通过对天然甲壳素高聚物进行降解、官能团改造得到带有氨基、羟甲基等官能团的低聚壳聚糖中间体。然后，在碱性条件下苯酚与甲醛发生缩合反应生成酚醛中间体，亚硫酸氢钠和甲醛加成反应在酚醛中间体上引入亲水的磺酸基团。最后，将低聚壳聚糖中间体与磺化酚醛中间体通过羟甲基缩聚反应连接起来，制备出一种具有良好减水和缓凝效果的生物基高效减水剂。甲壳素生物基缓凝高效减水剂除具有原材料成本低、生产过程绿色环保等特点以外，还具有较好的减水和缓凝效果。具有经济和环保双重效益。是一种很有发展前途的新型高效减水剂。

Description

一种使用天然甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法
技术领域
本发明涉及一种采用天然生物质材料制备减水剂的方法，具体涉及一种使用天然甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法。
背景技术
高性能混凝土(HPC)已被广泛使用在土木工程结构中，2016年全世界HPC总产量达113亿m3。HPC具有不离析和易于浇注密实，力学性能和体积稳定性好、韧性高、在恶劣使用条件下使用寿命长等特点。高效减水剂是制备HPC的一个重要组份。掺加高效减水剂到混凝土中能改善水泥颗粒的分散性能，使水泥凝聚体中游离的水释放出来。在保持混凝土工作性能不变情况下，可降低混凝土水灰比、改善混凝土的和易性、减少水泥用量、控制混凝土的坍落度损失，使结构混凝土更加密实、提高混凝土的耐久性能。
目前国内外广泛使用的高效减水剂主要包括萘磺酸盐高效减水剂、三聚氰胺高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂、聚羧酸高效减水剂等几类。萘磺酸盐高效减水剂虽然具有较好减水效果，很低掺量下就能减少混凝土用水量15-20％。但掺加萘系高效减水剂的混凝土塌落度损失较大。萘系高效减水剂不合适制备HPC。三聚氰胺高效减水剂是一种低引气、无缓凝的高效减水剂，该种高效减水剂的减水率略低于萘系高效减水剂，掺三聚氰胺系高效减水剂的混凝土坍落度损失较快，需要与其他成分复合才能使用。脂肪族高效减水剂生产工艺简单，成本较萘系高效减水剂低，但掺加脂肪族高效减水剂的混凝土颜色会发黄，这影响了脂肪族高效减水剂实际工程中的推广应用。氨基磺酸高效减水剂对水泥颗粒有较好的分散效果，可有效地控制坍落度损失，但氨基磺酸盐高效减水剂原材料价格较高，掺加氨基磺酸盐高效减水剂的混凝土易泌水，这影响了其在实际工程中使用。聚羧酸高效减水剂作为一种新型高效减水剂，很小掺量下对水泥颗粒就有较高的分散性能，且具有优良的缓凝保坍作用，但掺聚羧酸高效减水剂的混凝土含气量较高、制备聚羧酸高效减水剂的原材料成本高等缺点限制了聚羧酸高效减水剂在HPC中的广泛使用。同时，上面的几类高效减水剂在制备过程中所使用的原材料多是有毒、有害的石油化工产品，制备过程会对周围环境造成污染和对人的身体健康带来伤害。因此开发出一种使用天然生物质作为原材料，低成本、高减水、高缓凝的混凝土高效减水剂已成为此研究领域的热点。
近几年，国内外研究人员尝试使用天然生物质材料，如淀粉和纤维素，来制备混凝土高效减水剂，此类天然生物质高效减水剂的开发可解决传统高效减水剂生产过程中大量使用人工合成化学品和生产过程中环境污染严重等问题。采用天然生物质材料制备高效减水剂拓宽了天然高分子材料的应用领域，生产过程绿色环保，具有很好的应用与发展前景。
天然甲壳素是一种高分子聚合物，属于氨基多糖，其化学名为β-(l,4)-2-乙酞氨基-2-脱氧-D-葡萄糖，是一种由N-乙酞基-D-葡萄糖氨通过β-(l,4)苷键连结成的直链状天然高分子多糖，甲壳素聚合物分子链上有大量羟甲基(-CH2OH)和乙酰氨基(-NHCOCH3)官能团。甲壳素聚合物广泛存在于自然界的节肢动物、软体动物、原生动物、腔肠动物、环节动物、海藻、真菌外壳、表皮、骨骼和外壳中。每年天然甲壳素的产量高达千亿吨之多，海洋生物中甲壳素产量达100亿吨以上，是自然界中数量仅次于纤维素的第二大天然生物质材料。
发明内容
本发明以天然甲壳素聚合物作为原材料，在强氧化试剂作用下使甲壳素聚合物分子的主链骨架发生断裂，将高分子甲壳素降解成小分子甲壳素。然后在强碱、高温环境下使小分子甲壳素发生脱酰基化反应，制得含有羟甲基和氨基等官能团的低聚壳聚糖分子。同时，碱性条件下苯酚与甲醛发生甲基化反应得到酚醛中间体，亚硫酸氢钠和甲醛加成在酚醛中间体上引入亲水性的磺酸基官能团。最后，低聚壳聚糖分子中羟甲基与磺化酚醛中间体进行缩聚反应，制备出一种分子链上含有-SO3H、-OH、-NH2等官能团的天然甲壳素生物基缓凝混凝土高效减水剂。这种生物基高效减水剂制备与开发，不但提高了天然高分子聚合物的利用效率，并且拓展了天然高分子聚合物的应用领域，还减少了高效减水剂制备过程有害化学品的排放，实现生产流程的绿色环保。
在此基础上开展甲壳素生物基缓凝高效减水剂在混凝土材料中应用研究，结果表明甲壳素生物基缓凝高效减水剂除具有原材料成本低、生产过程绿色环保等特点以外，甲壳素生物基缓凝高效减水剂还具有较好减水和缓凝效果，是一种很有发展前途的新型高效减水剂。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种使用天然甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法，包括以下步骤：
1)称取天然甲壳素和水放入装有搅拌器、温度计、滴液漏斗、回流冷凝管的反应容器中，加速搅拌，使天然甲壳素均匀分散到水中，形成均匀的悬浊溶液；
2)将悬浊溶液升高温度到60℃，滴加过氧化氢和乙酸混合溶液，在30min内滴加完；在65-70℃温度下搅拌2-3h，得低聚甲壳素半澄清溶液；
3)在低聚甲壳素半澄清溶液中加入氢氧化钠溶液，保持体系温度在65-70℃，搅拌16h，低聚甲壳素分子脱乙酰基后完全溶解于水中，形成均一、澄清的低聚壳聚糖溶液；
4)向反应容器中加入亚硫酸氢钠、苯酚，快速搅拌1h，使亚硫酸氢钠和苯酚完全溶解于低聚壳聚糖溶液中，形成均一、澄清的溶液；
5)保持溶液温度为65-70℃，滴加甲醛溶液，在30-60min加完甲醛溶液；
6)加完甲醛溶液后，升高溶液温度到80-85℃反应4-5h，反应后期，加入分子量调节剂反应至终点，自然冷却到环境温度，在反应容器中熟化2-3小时；得pH值为12-13、固含量为13％的白色甲壳素生物基缓凝高效减水剂。
步骤1)中，天然甲壳素和水的重量比为1：(5-5.2)。
步骤2)中，过氧化氢和乙酸混合溶液中，过氧化氢浓度为50％、乙酸的浓度为99.8％；过氧化氢和乙酸混合溶液总重量为悬浊溶液重量的2.0-2.5％。
步骤2)中，滴加过氧化氢和乙酸混合溶液的过程中，控制体系温度不超过60℃；用凝胶渗透色谱分析低聚甲壳素分子量及分子量分布，控制低聚甲壳素半澄清溶液中低聚甲壳素的重均分子量在1.2-8万之间。
步骤3)中，氢氧化钠溶液的浓度为：氢氧化钠溶液的浓度为50％；低聚甲壳素半澄清溶液与氢氧化钠溶液的重量比为(1.9-2.1)：1。
步骤3)中，测定低聚甲壳素分子脱乙酰基程度，控制低聚甲壳素的酰基化程度低于5％。
步骤4)中，低聚壳聚糖、亚硫酸氢钠、苯酚的反应摩尔比为(0.05-0.0502)：(0.95-1.05)：1。
步骤5)中，甲醛溶液的浓度为：甲醛溶液的浓度为37％；甲醛、苯酚的反应摩尔比为(1.74-1.76)：1。
步骤6)中，所述反应后期，为反应开始后的4-5h。
在步骤6)之后，检测不同掺量下甲壳素生物基缓凝高效减水剂的减水率和混凝土性能，并与同掺量下现有萘磺酸系高效减水剂的混凝土进行比较。
有益效果：
本发明制备的天然甲壳素生物基缓凝高效减水剂有如下优点：
(1)对天然甲壳素高聚物进行分子降解、脱乙酰基化处理后，通过缩合反应在分子链中引入带有负电的磺酸根基团，水泥颗粒表面的磺酸根基团静电斥力作用减少了水泥颗粒团聚絮凝，并且甲壳素生物基缓凝高效减水剂分子在水泥颗粒表面形成较强的空间位阻作用,使得水泥颗粒相互分散更充分。
(2)甲壳素高分子聚合物分子中引入亲水的磺酸基，增强了改性天然甲壳素的水溶性，甲壳素高分子聚合物中的羟甲基与磺化酚醛中间体进行缩聚反应减少了羟甲基与水分子形成氢键而造成的凝沉性。
(3)天然甲壳素高聚物原材料来源广泛，市售价格低廉，并且甲壳素粉体易运输。每生产一吨此种甲壳素生物基缓凝高效减水剂可节约原材料与运输费用160元。甲壳素作为制备高效减水剂的原材料，提高了甲壳素高分子材料的利用效率，拓展了甲壳素天然高分子材料的应用领域。
(4)天然甲壳素生物基缓凝高效减水剂比传统萘磺酸高效减水剂具有更高的减水率。使用甲壳素生物基缓凝高效减水剂可减少混凝土中高效减水剂掺量，每方混凝土可节省材料使用费用0.5元。同时此种高效减水剂使用过程中无需复配其他成分就具有很好的缓凝效果，每方混凝土可减少复配费用0.8元。使用此种甲壳素生物基缓凝高效减水剂，每方混凝土共可节省达1.3元的材料成本费用。
(5)使用天然甲壳素生物质材料代替传统高效减水剂生产中有毒、有害石油化工产品作为原材料，减少了高效减水剂的制备对环境的污染和公众身体的健康影响，实现了高效减水剂的绿色生产。
综上所述，不考虑节约生产设备投资费用和节省的环保费用，只考虑节约材料和生产费用，每年生产4000吨此种天然甲壳素生物基缓凝高效减水剂计，每年仅原材料成本将产生64万元经济效益。同时，以4000吨甲壳素生物基缓凝高效减水剂可用于2.89×106方混凝土计算，可节省混凝土材料费用为376万。
附图说明
图1：天然甲壳素生物基缓凝高效减水剂的制备流程图。
图2：萘系高效减水剂与甲壳素生物基缓凝高效减水剂的减水率。
图3：掺加萘系高效减水剂与甲壳素生物基缓凝高效减水剂的混凝土的塌落度随时间变化，图中：(a)SNF高效减水剂，(b)L-Chitin-SPF高效减水剂。
图4：掺加萘系高效减水剂与甲壳素生物基缓凝高效减水剂的混凝土的凝结时间，图中：(a)初凝时间，(b)终凝时间。
图5：掺加萘系高效减水剂与甲壳素生物基缓凝高效减水剂的混凝土的抗压强度，图中：(a)SNF高效减水剂，(b)L-Chitin-SPF高效减水剂。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
按照本专利技术所描述的方法生产出一批(1吨)天然甲壳素生物基缓凝高效减水剂进行混凝土应用研究。
天然甲壳素生物基缓凝高效减水剂的制备
1.低聚甲壳素的制备
称取160-170kg天然甲壳素高聚物(重均分子量为41.19万)和830-840kg的水放入装有搅拌器、温度计、滴液漏斗、回流冷凝管的反应容器中，以一定速度进行搅拌，甲壳素高聚物分散到水中，形成均匀的悬浊溶液。升高温度到60℃，在搅拌情况下滴加15-17kg过氧化氢(浓度为50％)和5-7kg乙酸(浓度为99.8％)混合溶液，控制温度不超过60℃，30min时间加完，65-70℃温度下反应3h，得低聚甲壳素半澄清溶液。得低聚甲壳素分子的重均分子量为4.08万。
2.脱乙酰基低聚壳聚糖的制备
在650-670kg低聚甲壳素半澄清溶液中加入330-335kg氢氧化钠溶液(浓度为50％)进行脱乙酰基化处理，控制温度在65-70℃，搅拌16h，低聚甲壳素分子脱去乙酰基后溶解于水中，形成均一、澄清的脱乙酰基低聚壳聚糖溶液(浓度为14-15％)。采用碱量法测定产物脱乙酰基化程度，低聚壳聚糖乙酰基化率为3.58％。
3.甲壳素生物基缓凝高效减水剂的制备
称取9.00-9.30kg亚硫酸氢钠和6.50-7.00kg苯酚，快速搅拌1h，使亚硫酸氢钠和苯酚完全溶解于970-975kg脱去乙酰基的低聚壳聚糖溶液中，形成均一、澄清的溶液。保持溶液温度为65-70℃，在快速搅拌情况下，缓慢滴加10.0-10.5kg甲醛溶液(浓度为37％)，30min加完甲醛溶液。升高溶液温度到80-85℃，在此温度下反应5h。加入分子量调节剂，除去残余的低分子物，反应至终点。自然冷却到环境温度，熟化2-3小时，得pH值为12.47、固含量约为13.5％的白色甲壳素生物基缓凝高效减水剂。
实施例2
按照本专利技术所描述的方法生产出一批(1.5吨)天然甲壳素生物基缓凝高效减水剂进行混凝土应用研究。
天然甲壳素生物基缓凝高效减水剂的制备
1.低聚甲壳素的制备
称取240-255kg天然甲壳素高聚物(重均分子量为41.19万)和1200-1300kg的水放入装有搅拌器、温度计、滴液漏斗、回流冷凝管反应容器中，以一定速度进行搅拌，甲壳素高聚物分散到水中，形成均匀的悬浊溶液。升高温度到60℃，搅拌情况下滴加22-25.5kg过氧化氢(浓度为50％)和7.5-10.5kg乙酸(浓度为99.8％)混合溶液，控制温度不超过60℃，30min时间加完，65-70℃温度下反应3.5h，得低聚甲壳素半澄清溶液。低聚甲壳素分子重均分子量为3.88万。
2.脱乙酰基低聚壳聚糖的制备
在980-1000kg低聚甲壳素半澄清溶液中加入500kg氢氧化钠溶液(浓度为50％)进行脱乙酰基化处理，控制温度在65-70℃，搅拌16h，低聚甲壳素分子脱去乙酰基后溶解于水中，形成均一、澄清的脱乙酰基低聚壳聚糖溶液(浓度为14-15％)。采用碱量法测定产物脱乙酰基化程度,低聚壳聚糖乙酰基化率为3.74％。
3.甲壳素生物基缓凝高效减水剂的制备
称取13.5-14.0kg亚硫酸氢钠和9.8-10.5kg苯酚，快速搅拌1h，使亚硫酸钠和苯酚完全溶解于1460kg脱去乙酰基的低聚壳聚糖溶液中，形成均一、澄清的溶液。保持溶液温度为65-70℃，在快速搅拌情况下，缓慢滴加15.0-15.5kg甲醛溶液(浓度为37％)，30min加完甲醛溶液。升高溶液温度到80℃，在此温度下反应4.5h。加入分子量调节剂，除去残余的低分子物，反应至终点。自然冷却到环境温度，熟化2-3小时，得pH值为12.54、固含量约为12.9％的白色甲壳素生物基缓凝高效减水剂。
实施例3
按照本专利技术所描述的方法生产出一批(2吨)天然甲壳素生物基缓凝高效减水剂进行混凝土应用研究。
天然甲壳素生物基缓凝高效减水剂的制备
1.低聚甲壳素的制备
称取320-340kg天然甲壳素高聚物(重均分子量为41.19万)和1660-1680kg的水放入装有搅拌器、温度计、滴液漏斗、回流冷凝管的反应容器中，以一定速度进行搅拌，甲壳素高聚物分散到水中，形成均匀的悬浊溶液。升高温度到60℃，在搅拌情况下滴加30-34kg过氧化氢(浓度为50％)和10-14kg乙酸(浓度为99.8％)混合溶液，控制温度不超过60℃，30min时间加完，65-70℃温度下反应3h，得低聚甲壳素半澄清溶液。低聚甲壳素分子的重均分子量在4.01万。
2.脱乙酰基低聚壳聚糖的制备
在1300-1340kg低聚甲壳素半澄清溶液中加入660-670kg氢氧化钠溶液(浓度为50％)进行脱乙酰基化处理，控制温度在65-70℃，搅拌16h，低聚甲壳素分子脱去乙酰基后溶解于水中，形成均一、澄清的脱乙酰基低聚壳聚糖溶液(浓度为14-15％)。采用碱量法测定产物的脱乙酰基化程度，低聚壳聚糖乙酰基化率为4.65％。
3.甲壳素生物基缓凝高效减水剂的制备
称取18.00-18.6kg亚硫酸氢纳和13.0-14.0kg苯酚，快速搅拌1h，使亚硫酸氢纳和苯酚完全溶解于1940-1950kg脱去乙酰基的低聚壳聚糖溶液中，形成均一、澄清的溶液。保持溶液温度为65-70℃，在快速搅拌情况下，缓慢滴加20.0-21.0kg甲醛溶液(浓度为37％)，30min加完甲醛溶液。升高溶液温度到80-85℃，在此温度下反应5h。加入分子量调节剂，除去残余的低分子物，反应至终点。自然冷却到环境温度，熟化2-3小时，得pH值为12.55、固含量约为13.24％的白色甲壳素生物基缓凝高效减水剂。
对实施例1测定甲壳素生物基缓凝高效减水剂的减水率和混凝土性能：
1.萘系高效减水剂和甲壳素生物基缓凝高效减水剂的匀质性
对萘磺酸高效减水剂(SNF:江苏博特新材料公司生产，粉剂，硫酸钠含量为0.46％)和甲壳素生物基缓凝高效减水剂(L-Chitin-SPF)进行匀质性分析。结果如表1所示。
表1.萘系高效减水剂和甲壳素生物基缓凝高效减水剂的匀质性
名称 外观 固含量(％) 分子量 pH值 碱含量(％) Na2SO4含量(％) Cl-含量(％)
SNF 黄黑色粉末 100 5785 10.12 0.46 0.46 0.017
L-Chitin-SPF 白色液体 13.5 68670 12.47 5.34 0.015 0.020
2.萘系高效减水剂和甲壳素生物基缓凝高效减水剂的减水率和混凝土性能
测定0-0.6％(以固体计)掺量下萘磺酸(SNF)高效减水剂的减水率和混凝土性能，并且与同掺量下天然甲壳素生物基缓凝高效减水剂(L-Chitin-SPF)的减水率和混凝土性能进行比较。本试验中使用水泥是江南-小野田PⅡ级52.5硅酸盐水泥，砂率39％，碎石为二级配，5-20mm碎石占40％，20-40mm碎石占60％，控制混凝土的初始坍落度在7-8cm，实验所用混凝土配合比如表2。
表2.混凝土实验配合比
研究表明，在相同的减水剂的掺量下，天然甲壳素生物基(L-Chitin-SPF)缓凝高效减水剂具有比萘磺酸(SNF)高效减水剂更高的减水率、更好的流动度保持性和更长的混凝土凝结时间，同时掺加天然甲壳素生物基(L-Chitin-SPF)缓凝高效减水剂的混凝土具有比掺加萘磺酸(SNF)高效减水剂的混凝土更高的抗压强度。是一种很有发展前途的新型高效减水剂
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种使用天然甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)称取天然甲壳素和水放入装有搅拌器、温度计、滴液漏斗、回流冷凝管的反应容器中，加速搅拌，使天然甲壳素均匀分散到水中，形成均匀的悬浊溶液；
2)将悬浊溶液升高温度到60℃，滴加过氧化氢和乙酸混合溶液，在30min内滴加完；在65-70℃温度下搅拌2-3h，得低聚甲壳素半澄清溶液；
3)在低聚甲壳素半澄清溶液中加入氢氧化钠溶液，保持体系温度在65-70℃，搅拌16h，低聚甲壳素分子脱乙酰基后完全溶解于水中，形成均一、澄清的低聚壳聚糖溶液；
4)向反应容器中加入亚硫酸氢钠、苯酚，快速搅拌1h，使亚硫酸氢钠和苯酚完全溶解于低聚壳聚糖溶液中，形成均一、澄清的溶液；
5)保持溶液温度为65-70℃，滴加甲醛溶液，在30-60min加完甲醛溶液；
6)加完甲醛溶液后，升高溶液温度到80-85℃反应4-5h，反应后期，加入分子量调节剂反应至终点，自然冷却到环境温度，在反应容器中熟化2-3小时；得pH值为12-13、固含量为13％的白色甲壳素生物基缓凝高效减水剂。
2.根据权利要求1所述的使用甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法，其特征在于：步骤1)中，天然甲壳素和水的重量比为1：(5-5.2)。
3.根据权利要求1所述的使用甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法，其特征在于：步骤2)中，过氧化氢和乙酸混合溶液中，过氧化氢浓度为50％、乙酸的浓度为99.8％；过氧化氢和乙酸混合溶液总重量为悬浊溶液重量的2.0-2.5％。
4.根据权利要求1所述的使用甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法，其特征在于：步骤2)中，滴加过氧化氢和乙酸混合溶液的过程中，控制体系温度不超过60℃；用凝胶渗透色谱分析低聚甲壳素分子量及分子量分布，控制低聚甲壳素半澄清溶液中低聚甲壳素的重均分子量在1.2-8万之间。
5.根据权利要求1所述的使用甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法，其特征在于：步骤3)中，氢氧化钠溶液的浓度为：氢氧化钠溶液的浓度为50％；低聚甲壳素半澄清溶液与氢氧化钠溶液的重量比为(1.9-2.1)：1。
6.根据权利要求1所述的使用甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法，其特征在于：步骤3)中，测定低聚甲壳素分子脱乙酰基的程度，控制低聚甲壳素的酰基化程度低于5％。
7.根据权利要求1所述的使用甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法，其特征在于：步骤4)中，低聚壳聚糖、亚硫酸氢钠、苯酚的反应摩尔比为(0.05-0.0502)：(0.95-1.05)：1。
8.根据权利要求1所述的使用甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法，其特征在于：步骤5)中，甲醛溶液的浓度为：甲醛溶液的浓度为37％；甲醛、苯酚的反应摩尔比为(1.74-1.76)：1。
9.根据权利要求1所述的使用甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法，其特征在于：步骤6)中，所述反应后期，为反应开始后的4-5h。
10.根据权利要求1所述的使用甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法，其特征在于：在步骤6)之后，检测不同掺量下甲壳素生物基缓凝高效减水剂的减水率和混凝土性能，并与同掺量下现有萘磺酸系高效减水剂的混凝土进行比较。
CN201710429767.XA 2017-06-09 2017-06-09 一种使用天然甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法 Active CN107033308B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710429767.XA CN107033308B (zh) 2017-06-09 2017-06-09 一种使用天然甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710429767.XA CN107033308B (zh) 2017-06-09 2017-06-09 一种使用天然甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107033308A true CN107033308A (zh) 2017-08-11
CN107033308B CN107033308B (zh) 2019-03-19

Family

ID=59541477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710429767.XA Active CN107033308B (zh) 2017-06-09 2017-06-09 一种使用天然甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107033308B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109251269A (zh) * 2018-08-02 2019-01-22 金陵科技学院 改性天然甲壳素生物基高性能聚羧酸减水剂的制备方法
CN110002786A (zh) * 2019-05-16 2019-07-12 金陵科技学院 磺化改性生物质甲壳素高聚物制备混凝土高效减水剂的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3931083A (en) * 1973-02-06 1976-01-06 Showa Denko Kabushiki Kaisha Water-reducing admixtures for ceramic pastes
US5385607A (en) * 1992-02-07 1995-01-31 Wolff Walsrode Ag Water-soluble sulphoalkyl hydroxyalkyl derivatives of cellulose and their use in gypsum- and cement-containing compounds
CN103360514A (zh) * 2013-06-24 2013-10-23 广西民族大学 一种快速降解制备水溶性低聚壳聚糖的方法
CN103601401A (zh) * 2013-11-25 2014-02-26 金陵科技学院 磺化双酚a-甲醛缩合物高效减水剂制备方法
CN104119013A (zh) * 2014-07-21 2014-10-29 广西科技大学 葡萄糖基缓凝减水剂的制备方法
CN104356300A (zh) * 2014-10-22 2015-02-18 陕西科技大学 一种改性壳聚糖高效缓凝减水剂及其制备方法和使用方法
CN105968274A (zh) * 2016-04-29 2016-09-28 华侨大学 含壳聚糖的聚羧酸系混凝土外加剂及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3931083A (en) * 1973-02-06 1976-01-06 Showa Denko Kabushiki Kaisha Water-reducing admixtures for ceramic pastes
US5385607A (en) * 1992-02-07 1995-01-31 Wolff Walsrode Ag Water-soluble sulphoalkyl hydroxyalkyl derivatives of cellulose and their use in gypsum- and cement-containing compounds
CN103360514A (zh) * 2013-06-24 2013-10-23 广西民族大学 一种快速降解制备水溶性低聚壳聚糖的方法
CN103601401A (zh) * 2013-11-25 2014-02-26 金陵科技学院 磺化双酚a-甲醛缩合物高效减水剂制备方法
CN104119013A (zh) * 2014-07-21 2014-10-29 广西科技大学 葡萄糖基缓凝减水剂的制备方法
CN104356300A (zh) * 2014-10-22 2015-02-18 陕西科技大学 一种改性壳聚糖高效缓凝减水剂及其制备方法和使用方法
CN105968274A (zh) * 2016-04-29 2016-09-28 华侨大学 含壳聚糖的聚羧酸系混凝土外加剂及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
欧阳新平 等: ""氨基磺酸-苯酚-甲醛缩合物合成工艺研究"", 《现代化工》 *
赵晖 等: ""磺化苯酚-甲醛缩聚物型(SPF)高效减水剂合成及分散性能研究"", 《工业建筑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109251269A (zh) * 2018-08-02 2019-01-22 金陵科技学院 改性天然甲壳素生物基高性能聚羧酸减水剂的制备方法
CN109251269B (zh) * 2018-08-02 2020-10-30 金陵科技学院 改性天然甲壳素生物基高性能聚羧酸减水剂的制备方法
CN110002786A (zh) * 2019-05-16 2019-07-12 金陵科技学院 磺化改性生物质甲壳素高聚物制备混凝土高效减水剂的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107033308B (zh) 2019-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100595173C (zh) 早强型聚羧酸高性能减水剂及其制备方法
CN110015857B (zh) 一种秸秆-淀粉基混合改性的复合型聚羧酸减水剂的制备方法及其应用
CN102504159B (zh) 利用对氨基苯酚合成废液制备混凝土高效减水剂方法
CN101157531B (zh) 碱木质素改性氨基磺酸盐高效减水剂及其制备方法
CN102030801B (zh) 一种结构修饰型油茶皂甙引气剂及其制备方法和应用
CN107601945A (zh) 一种含有羧基的改性甲壳素生物基缓凝高效减水剂的制备方法
CN104130361A (zh) 高磺化高浓脂肪族减水剂的制备方法
CN107033308B (zh) 一种使用天然甲壳素制备生物基缓凝高效减水剂的方法
CN102241488B (zh) 水泥保坍助磨剂及其制备方法和应用
CN102372461A (zh) 一种混凝土添加剂
CN102659338B (zh) 一种适用于机制砂的聚羧酸减水剂及其制备方法
CN109320125A (zh) 一种混凝土外加剂、其制备方法及使用方法
CN109251269B (zh) 改性天然甲壳素生物基高性能聚羧酸减水剂的制备方法
CN103496871B (zh) 一种环境友好的低成本氨基磺酸盐高效减水剂制备方法
CN115368475B (zh) 基于改性纤维的减水剂的制备方法及其产品和应用
CN111393062A (zh) 一种混凝土增效剂及其制备方法
CN102001841B (zh) 一种酶解木质素改性减水剂的制备方法
CN107572921A (zh) 一种碱渣轻质固化土及其制备方法
CN110002786A (zh) 磺化改性生物质甲壳素高聚物制备混凝土高效减水剂的方法
CN102372467B (zh) 使用聚羧酸减水剂配制低强度等级混凝土的方法
CN108793923B (zh) 改进的石膏抹灰砂浆及其制备方法
CN102311242B (zh) 一种造纸废液生产的水溶性高分子助磨剂及制造方法
CN107141487A (zh) 一种单环芳烃型高效减水剂的制备方法
CN103012511B (zh) 一种结构修饰型油茶皂甙的中间体及其应用
CN113801330B (zh) 一种嵌段式有机硅缩聚物抗泥型高效减水剂的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant