CN112608059A - 一种减水剂及其改良方法和应用 - Google Patents

一种减水剂及其改良方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种减水剂及其改良方法和应用，其中，一种减水剂的改良方法，包括以下步骤：(1)将链终止剂添加到合成后的脂肪族减水剂中；(2)使链终止剂与合成后的脂肪族减水剂混合均匀；(3)将步骤(2)混合均匀的溶液进行储存；其中，链终止剂为无机亚硫酸盐和/或有机磺酸类化合物，链终止剂的添加量为合成后的脂肪族减水剂质量的2％～5％。本发明的一种减水剂的改良方法提高了脂肪族减水剂的储存稳定性，利于脂肪族减水剂的长期储存。经过改良方法储存后的脂肪族减水剂的性能保持不变，与刚刚生产合成的脂肪族减水剂的性能基本相同。

Description

一种减水剂及其改良方法和应用
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种减水剂及其改良方法和应用。
背景技术
脂肪族减水剂的生产过程的缩聚反应并没有随脂肪族减水剂的生产结束而终止缩聚反应，由于合成后的脂肪族减水剂的分子末端上的羰基会与脂肪族减水剂的原料(甲醛或丙酮)进行自缩聚反应，导致脂肪族减水剂的分子量不断增大，进而导致脂肪族减水剂的减水性能降低。所以，在脂肪族减水剂的储存过程中，会缓慢地进行自缩聚反应，导致脂肪族减水剂的分子量不断增大，使脂肪族减水剂的粘度不断增大，甚者出现凝胶现象，使脂肪族减水剂的减水性能和储存稳定性降低，不利于脂肪族减水剂的长期储存。
特别是，在脂肪族减水剂的生产工艺中，将刚生产结束的脂肪族减水剂进行储存，由于刚生产结束的脂肪族减水剂的温度还保持着大于60℃，会利于脂肪族减水剂的自缩聚反应的进行，更加不利于脂肪族减水剂的长期储存。如果对刚生产结束的脂肪族减水剂进行降温处理，需要耗费大量的时间和人力，降低了脂肪族减水剂的生产工艺的生产效率，不能满足脂肪族减水剂的生产工艺的连续循环生产。
为了利于脂肪族减水剂的长期储存，一般是调整脂肪族减水剂的生产工艺，提高脂肪族减水剂的生产工艺的磺化程度。但是脂肪族减水剂的生产工艺复杂，不易控制脂肪族减水剂的生产工艺的磺化程度，如果磺化程度过高会阻碍脂肪族减水剂生产过程的缩聚反应，使脂肪族减水剂提前结束生产，造成脂肪族减水剂的减水性能降低；如果磺化程度过低并不能终止脂肪族减水剂的自缩聚反应的进行，导致脂肪族减水剂的分子量不断增大，降低脂肪族减水剂的减水性能。
发明内容
基于此，有必要提供一种减水剂及其改良方法和应用，旨在解决现有技术中脂肪族减水剂的自缩聚反应导致脂肪族减水剂不利于长期储存技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种减水剂的改良方法，包括以下步骤：
(1)将链终止剂添加到合成后的脂肪族减水剂中；
(2)使链终止剂与合成后的脂肪族减水剂混合均匀；
(3)将步骤(2)混合均匀的溶液进行储存；
其中，链终止剂为无机亚硫酸盐和/或有机磺酸类化合物，链终止剂的添加量为合成后的脂肪族减水剂质量的2％～5％。
优选地，脂肪族减水剂为磺化丙酮甲醛缩聚物。
优选地，无机亚硫酸盐为酸根为SO3 2-的无机盐和/或水解后酸根为HSO3 -的无机盐。
优选地，无机亚硫酸盐为亚硫酸钠和/或焦亚硫酸钠。
优选地，有机磺酸类化合物的通式为R-SO3 -和/或R-SO3H，其中，R为烃基。
优选地，有机磺酸类化合物为甲基磺酸钠、苯磺酸钠、甲基磺酸及苯磺酸中的至少一种。
优选地，在步骤(2)中：通过机械搅拌或通气的方式使链终止剂与合成后的脂肪族减水剂混合均匀。
优选地，在步骤(3)中：将步骤(2)混合均匀的溶液转移至储罐内进行储存。
本发明提供的一种由上述改良方法得到的减水剂。
本发明提供的一种由上述改良方法得到的减水剂的应用，减水剂掺和在混凝土中。
本发明中一种减水剂的改良方法的有益效果：
与现有技术相比，在本发明的一种减水剂的改良方法中，链终止剂中的无机亚硫酸盐和/或有机磺酸类化合物与合成后的脂肪族减水剂的分子末端的羰基进行反应，终止合成后的脂肪族减水剂的自缩聚反应的进行，使改良后的脂肪族减水剂的分子末端不再具有自缩聚反应的羰基，从而避免脂肪族减水剂的粘度增大和减水性能降低的情况出现，进而提高了脂肪族减水剂的储存稳定性，利于脂肪族减水剂的长期储存。经过改良方法储存后的脂肪族减水剂的性能保持不变，与刚刚生产合成的脂肪族减水剂的性能基本相同。
本发明一种减水剂的改良方法，无需对刚生产结束的脂肪族减水剂进行降温处理，即使在大于60℃的温度下储存，也不会进行脂肪族减水剂的自缩聚反应，保证了脂肪族减水剂的生产工艺的生产效率，满足脂肪族减水剂的生产工艺的连续循环生产。
本发明一种减水剂的改良方法操作简单，经济环保，无需调整脂肪族减水剂的生产工艺，也不影响脂肪族减水剂的生产工艺，而且与脂肪族减水剂的生产工艺适应性好。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中的试验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复试验，数据为三次重复试验的平均值或平均值±标准差。
另外，全文中的“和/或”包括三个方案，以A和/或B为例，包括A技术方案、B技术方案，以及A和B同时满足的技术方案；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供的一种减水剂的改良方法，包括以下步骤：
(1)将链终止剂添加到合成后的脂肪族减水剂中；
(2)将链终止剂与合成后的脂肪族减水剂混合均匀；
(3)将步骤(2)混合均匀的溶液进行储存；
其中，链终止剂为无机亚硫酸盐和/或有机磺酸类化合物，链终止剂的添加量为合成后的脂肪族减水剂质量的2％～5％。
与现有技术相比，在本发明的一种减水剂的改良方法中，链终止剂中的无机亚硫酸盐和/或有机磺酸类化合物与合成后的脂肪族减水剂的分子末端的羰基反应，终止合成后的脂肪族减水剂的自缩聚反应的进行，使改良后的脂肪族减水剂的分子末端不再具有自缩聚反应的羰基，从而避免脂肪族减水剂的粘度增大和减水性能降低的情况出现，进而提高了脂肪族减水剂的储存稳定性，利于脂肪族减水剂的长期储存。经过改良方法储存后的脂肪族减水剂的性能保持不变，与刚刚生产合成的脂肪族减水剂的性能基本相同。
本发明一种减水剂的改良方法，无需对刚生产结束的脂肪族减水剂进行降温处理，即使在大于60℃的温度下储存，也不会进行脂肪族减水剂的自缩聚反应，使储存后的脂肪族减水剂的性能保持不变。该改良方法保证了脂肪族减水剂的生产工艺的生产和效率，满足脂肪族减水剂的生产工艺的连续循环生产。
本发明一种减水剂的改良方法操作简单，经济环保，无需调整脂肪族减水剂的生产工艺，也不影响脂肪族减水剂的生产工艺，而且与脂肪族减水剂的生产工艺适应性好。
由于链终止剂的添加量小于合成后的脂肪族减水剂质量的2％，链终止剂终止合成后的脂肪族减水剂的自缩聚反应的效果不明显，不利于合成后的脂肪族减水剂的长期储存。链终止剂的添加量大于合成后的脂肪族减水剂质量的5％，会造成合成后的脂肪族减水剂中的水分增加，导致合成后的脂肪族减水剂中的有效成分的浓度降低，进而使合成后的减水性能降低。
优选地，脂肪族减水剂为磺化丙酮甲醛缩聚物。
由甲醛、丙酮、亚硫酸盐以磺化缩聚反应合成的脂肪族减水剂，即为磺化丙酮甲醛缩聚物。本发明的改良方法对提高磺化丙酮甲醛缩聚物的储存稳定性更为显著。具体地，链终止剂中的无机亚硫酸盐和/或有机磺酸类化合物与合成后的磺化丙酮甲醛缩聚物的分子末端的羰基反应，终止合成后的磺化丙酮甲醛缩聚物的自缩聚反应的进行，使改良后的磺化丙酮甲醛缩聚物的分子末端不再具有自缩聚反应的羰基，进而提高了磺化丙酮甲醛缩聚物的储存稳定性。
优选地，无机亚硫酸盐为酸根为SO3 2-的无机盐和/或水解后酸根为HSO3 -的无机盐。
无机亚硫酸盐中的SO3 2-和HSO3 -容易与合成后的脂肪族减水剂的分子末端的羰基进行反应，终止合成后的脂肪族减水剂的自缩聚反应的进行，使改良后的脂肪族减水剂的分子末端不再具有自缩聚反应的羰基，从而避免脂肪族减水剂的粘度增大和减水性能降低的情况出现，提高了脂肪族减水剂的储存稳定性。
优选地，无机亚硫酸盐为亚硫酸钠和/或焦亚硫酸钠。
亚硫酸钠易溶于水，使亚硫酸钠溶液中的SO3 2-容易与合成后的脂肪族减水剂的分子末端的羰基进行反应，终止合成后的脂肪族减水剂的自缩聚反应的进行。焦亚硫酸钠容易水解出HSO3 -，使焦亚硫酸钠水解出的HSO3 -容易与合成后的脂肪族减水剂的分子末端的羰基进行反应，终止合成后的脂肪族减水剂的自缩聚反应的进行。
优选地，有机磺酸类化合物的通式为R-SO3 -和/或R-SO3H，其中，R为烃基。
有机硫磺类化合物中的-SO3 -和-SO3H容易与合成后的脂肪族减水剂的分子末端的羰基进行反应，终止合成后的脂肪族减水剂的自缩聚反应的进行，使改良后的脂肪族减水剂的分子末端不再具有自缩聚反应的羰基，从而避免脂肪族减水剂的粘度增大和减水性能降低的情况出现，提高了脂肪族减水剂的储存稳定性。
优选地，有机磺酸盐为甲基磺酸钠、苯磺酸钠、甲基磺酸及苯磺酸中的至少一种。
甲基磺酸钠和苯磺酸钠易溶于水，使甲基磺酸钠溶液和苯磺酸钠溶液中的-SO3 -容易与合成后的脂肪族减水剂的分子末端的羰基进行反应，终止合成后的脂肪族减水剂的自缩聚反应的进行。甲基磺酸和苯磺酸易溶于水，使甲基磺酸溶液和苯磺酸溶液中的-SO3H容易与合成后的脂肪族减水剂的分子末端的羰基进行反应，终止合成后的脂肪族减水剂的自缩聚反应的进行。
优选地，在步骤(2)中：通过机械搅拌或通气的方式使链终止剂与合成后的脂肪族减水剂混合均匀。
机械搅拌方式是将链终止剂与合成后的脂肪族减水剂进行搅拌，以使得链终止剂与合成后的脂肪族减水剂流动混合，翻滚均匀。通气方式是往链终止剂与合成后的脂肪族减水剂通入空气，形成气泡，气泡的流动使链终止剂与合成后的脂肪族减水剂流动混合，翻滚均匀。
优选地，在步骤(3)中：将步骤(2)混合均匀的溶液转移至储罐内进行储存。
本发明的储罐是大吨位的储罐，可以容纳百吨至千吨的脂肪族减水剂的储存，以适应生产工艺中脂肪族减水剂的大量储存。
本发明提供的一种由上述改良方法得到的减水剂。
与现有技术相比，本发明的改良方法得到的减水剂提高了储存稳定性，利于长期储存且保持性能不变。
本发明提供的一种由上述改良方法得到的减水剂的应用，减水剂掺和在混凝土中。
与现有技术相比，本发明的改良方法得到的减水剂掺和在混凝土中，由于改良方法得到的减水剂的减水性能保持不变，所以掺和了改良方法得到的减水剂的混凝土具有优越的扩展度。
实施例1：
一种由改良方法得到的减水剂，包括如下步骤：
(1)按合成后的脂肪族减水剂的质量百分比：将链终止剂亚硫酸钠2％和焦亚硫酸钠3％添加到合成后的脂肪族减水剂中；
(2)通过机械搅拌的方式使链终止剂与合成后的脂肪族减水剂混合均匀；
(3)将步骤(2)混合均匀的溶液转移至储罐内进行储存。
实施例2：
一种由改良方法得到的减水剂，包括如下步骤：
(1)按合成后的脂肪族减水剂的质量百分比：将链终止剂甲基磺酸钠3％和苯磺酸2％添加到合成后的脂肪族减水剂中；
(2)通过通气的方式使链终止剂与合成后的脂肪族减水剂混合均匀；
(3)将步骤(2)混合均匀的溶液转移至储罐内进行储存。
实施例3：
一种由改良方法得到的减水剂，包括如下步骤：
(1)按合成后的脂肪族减水剂的质量百分比：将链终止剂亚硫酸钠3％和甲基磺酸钠2％添加到合成后的脂肪族减水剂中；
(2)通过通气的方式使链终止剂与合成后的脂肪族减水剂混合均匀；
(3)将步骤(2)混合均匀的溶液转移至储罐内进行储存。
对比例1：
刚刚生产合成的脂肪族减水剂。
对比例2：
合成后的脂肪族减水剂但不添加链终止剂，直接转移至储罐内进行储存。
储存稳定性试验：
先将实施例1～3的脂肪族减水剂和对比例2的脂肪族减水剂，在储罐内储存30天，再分别从储罐里取样。对比例1的脂肪族减水剂不进行储存，直接取样。本试验的90℃、80℃和70℃是指合成后的脂肪族减水剂转移至储罐时的温度。
参照GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》测试混凝土拌合物工作性能。
以对比例1的脂肪族减水剂为基准，掺量为1.5％，用水量确定为使混凝土坍落度为220±10mm时用水量，测试掺和实施例1～3的脂肪族减水剂的混凝土和掺和对比例1～2的脂肪族减水剂的混凝土的扩展度，单位为：mm。具体试验结果见表1。(注：混凝土的扩展度的大小反映脂肪族减水剂的减水性能的高低：扩展度大，则减水性能高；扩展度小，则减水性能低。)
表1脂肪族减水剂的储存稳定性试验对比。
Figure BDA0002807625500000071
Figure BDA0002807625500000081
由表1可知，在90℃、80℃和70℃时，掺和实施例1～3的脂肪族减水剂的混凝土的扩展度与掺和对比例1的脂肪族减水剂的混凝土的扩展度差异不大，而掺和对比例2的脂肪族减水剂的混凝土的扩展度比掺和实施例1～3的脂肪族减水剂的混凝土的扩展度与掺和对比例1的脂肪族减水剂的混凝土的扩展度小，则对比例2的脂肪族减水剂的减水性能比实施例1～3的脂肪族减水剂的减水性能与掺和对比例1的脂肪族减水剂的减水性能低。
实施例1～3的脂肪族减水剂和对比例2的脂肪族减水剂都先在储罐内储存30天，对比例2的脂肪族减水剂没有使用改良方法，使对比例2的脂肪族减水剂的减水性能降低，即对比例2的脂肪族减水剂的储存稳定性低，不利于对比例2的脂肪族减水剂长期储存。实施例1～3的脂肪族减水剂使用改良方法，使实施例1～3的脂肪族减水剂的减水性能与刚刚生产合成的脂肪族减水剂(即对比例1的脂肪族减水剂)的减水性能差异不大，即实施例1～3的脂肪族减水剂的储存稳定性高，利于实施例1～3的脂肪族减水剂的长期储存。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种减水剂的改良方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将链终止剂添加到合成后的脂肪族减水剂中；
(2)使链终止剂与合成后的脂肪族减水剂混合均匀；
(3)将步骤(2)混合均匀的溶液进行储存；
其中，所述链终止剂为无机亚硫酸盐和/或有机磺酸类化合物，所述链终止剂的添加量为所述合成后的脂肪族减水剂质量的2％～5％。
2.根据权利要求1所述的改良方法，其特征在于，所述脂肪族减水剂为磺化丙酮甲醛缩聚物。
3.根据权利要求1所述的改良方法，其特征在于，所述无机亚硫酸盐为酸根为SO3 2-的无机盐和/或水解后酸根为HSO3 -的无机盐。
4.根据权利要求3所述的改良方法，其特征在于，所述无机亚硫酸盐为亚硫酸钠和/或焦亚硫酸钠。
5.根据权利要求1所述的改良方法，其特征在于，所述有机磺酸类化合物的通式为R-SO3 -和/或R-SO3H，其中，R为烃基。
6.根据权利要求5所述的改良方法，其特征在于，所述有机磺酸类化合物为甲基磺酸钠、苯磺酸钠、甲基磺酸及苯磺酸中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的改良方法，其特征在于，在所述步骤(2)中：通过机械搅拌或通气的方式使链终止剂与合成后的脂肪族减水剂混合均匀。
8.根据权利要求1所述的改良方法，其特征在于，在所述步骤(3)中：将步骤(2)混合均匀的溶液转移至储罐内进行储存。
9.一种减水剂，其特征在于，根据权利要求1～8中任一项所述的改良方法得到。
10.根据权利要求9所述的减水剂的应用，其特征在于，所述减水剂掺和在混凝土中。
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