一種苯酚改性脂肪族減水劑及其製備方法
2023-07-03 15:58:01
專利名稱：一種苯酚改性脂肪族減水劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種混凝土用外加劑及其製備方法，尤其涉及一種改性脂肪族減水劑及其製備方法。
背景技術：
高效減水劑是生產高強、高性能混凝土的主要原料之一。目前國內市場上使用的高效減水劑主要有萘系減水劑、磺化三聚氰胺減水劑、氨基磺酸鹽系減水劑以及聚羧酸系減水劑。從1962年日本首先開發萘磺酸甲醛縮合物高效減水劑和1964年西德開發三聚氰胺系高效減水劑以來，進入了高效減水劑的開發與應用時期，有利地推動了混凝土技術的發展，這兩個系列高效減水劑的突出特點是減水率高，水泥分散效果好，其主要作用是大幅度降低單位用水量或單位水泥用量，用於配製高強、超高強、高耐久性混凝土，但其致命缺點是坍落度損失大，製備過程中甲醛揮發對環境汙染嚴重。而聚羧酸系高效減水劑摻混量低，但對混凝土(水泥)的分散性好，保坍性好，並且易改性，故其高性能化潛力大，被認為是高效減水劑的換代產品，但其價格較高，限制了其使用範圍。脂肪族高效減水劑是在20世紀80年代發展起來的一種新型的高效減水劑，它以酮、醛以及亞硫酸鹽等單體為主要原料，經過磺化縮合而成為高分子脂肪族化合物。由於其摻量小，硫酸鈉含量少，不含對鋼筋有腐蝕作用的氯鹽以冬天無結晶等優點，近幾年取得了廣泛的應用，特別是在高強混凝土灌注樁、預製混凝土構件和高強混凝土方面應用較多。脂肪族高效減水劑反應機理比較複雜，不同的工藝和配方雖然都可以生產出脂肪族減水劑，但是各種產品的綜合性能相差很大。影響脂肪族減水劑性能的因素有原料組成、加料方式、反應溫度、反應濃度等。目前，市場上雖然有很多種類的脂肪族減水劑，但是對於既能滿足脂肪族減水劑摻量小、汙染小、價格相對便宜，又能提供混凝土好的增強性能以及坍落度保留性的產品還存在很大的改進空間。
發明內容
本發明為了克服現有技術中的上述不足，提供了一種新型的減水劑，該減水劑相比於同類產品，早強、增強性能顯著，坍落度保留值高，且坍落度經時損失小。本發明提供一種苯酚改性脂肪族減水劑，其由下述原料按照下述重量份數製備而成甲醛200-400，丙酮80-120，亞硫酸鈉80-120或亞硫酸氫鈉120-180，苯酚10-20，焦亞硫酸鈉60-90，氫氧化鈉1-2，對氨基苯磺酸鈉20-35以及適量的水。優選地，所述減水劑中水的用量為400-600重量份，優選，400-500重量份。優選地，所述苯酚的用量為12-16重量份。本發明還提供一種上述苯酚改性脂肪族減水劑的製備方法，其特徵在於包括如下步驟(I)A料的製備
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使得苯酚、對氨基苯磺酸鈉和甲醛在水中反應，得到A料；(2) B料的製備由水、丙酮、甲醛、焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉和氫氧化鈉製備得到B料；(3)混合反應將A料緩慢加入到B料中，保溫反應，得到所述苯酚改性脂肪族減水劑。優選地，所述B料的製備包括(i)將丙酮、甲醛和焦亞硫酸鈉混合均勻，得物料B-I ；(ii)將水、亞硫酸鈉、氫氧化鈉和焦亞硫酸鈉混合均勻，得物料B-2 ；(iii)將物料B-2升溫至45_55°C後，向其中滴加物料B_l，升高溫度進行反應，得到B料。優選地，所述A料的製備包括將水、苯酚、對氨基苯磺酸鈉混合均勻後，向混合液中滴加甲醛，控制甲醛的加入速度，使得反應體系的溫度不超過105°C，滴加完畢後，保持溫度在95-105°C反應2-3小時。優選地，將物料B-I滴加到物料B-2中所用的時間為6-8小時。優選地所述A料和B料在90-98 V下保溫反應。本發明另外提供一種復配減水劑，其包含前述的苯酚改性脂肪族減水劑，以及萘系高效減水劑和/或緩凝組分。該復配減水劑具有良好的控制混凝土坍落度損失的效果， 其相對於單獨的萘系減水劑，坍落度保留值可以提高2%左右。優選地，苯酚改性脂肪族減水劑萘系高效減水劑緩凝組分=20 50 10 40 0 10，更優選為苯酚改性脂肪族減水劑萘系高效減水劑緩凝組分=30 50 20 30 2 6，所述比例為重量比。優選地，所述萘系高效減水劑由C料和D料組成，其中C料由萘、濃硫酸、甲醛、水以及氫氧化鈉製備而成，D料由苯酚、氫氧化鈉、甲醛、氨基磺酸、對氨基苯磺酸製備而成，C 料與D料的重量比為20 1 5 1。優選地，所述C料由下述原料按如下重量比製備而成萘98重量％的濃硫酸水甲醛50重量％的氫氧化鈉水溶液=20 30 20 30 12 18 12 20 20 30。進一步優選地，所述C料由下述原料按如下重量比製備而成萘98重量％的濃硫酸水甲醛50重量％的氫氧化鈉水溶液=20 25 20 25 12 15 14 17 20 25。所述緩凝組分可以為蔗糖化鈣。進一步優選地，所述D料由下述原料按如下重量比製備而成苯酚氫氧化鈉 甲醛氨基磺酸對氨基苯磺酸=18 21 9 10 沘 31 沘 31 10 12。進一步優選地，所述C料的製備步驟包括1)將萘熔融；2)向熔融的萘中滴加濃硫酸進行磺化反應，優選濃硫酸的滴加速度為使得反應體系的溫度在150 165°C之間，反應優選進行3 4小時；幻將步驟2、得到的磺化產物加水水解，優選水解後反應體系的總酸度為26% 30% ；4)將步驟3)中的產物降溫到100 120°C，滴加甲醛進行縮合，甲醛的滴加速度優選使得反應體系的溫度不超過115°C;5)向步驟4)中得到的產物中加入氫氧化鈉水溶液，進行中和反應，優選中和後產物的pH值為8 10。進一步優選地，所述D料的製備步驟包括將苯酚加入到氫氧化鈉水溶液中，攪拌均勻後加入氨基磺酸，繼續攪拌，到混合溶液均勻後加入部分甲醛，反應一段之間後加入對氨基苯磺酸，接著，將剩餘甲醛加入，繼續反應得到液體產品。其中反應過程中無需外加熱源供熱，反應初期所需熱量來自反應後期放出的熱量循環得到。
具體實施例方式坍落度的測試方法用一個上口 100mm、下口 200mm、高300mm喇叭狀的坍落度桶， 灌入混凝土後搗實，然後拔起桶，混凝土因自重產生塌落現象，用桶高(300mm)減去塌落後混凝土最高點的高度，稱為塌落度，單位為mm ；減水率按照GB8076-2008中規定的方法測
試ο抗壓強度按照GB/T 50448-2008測試。實施例1A料的製備將400Kg水、160Kg苯酚、295Kg對氨基苯磺酸鈉投入1號反應釜中，混合均勻，升溫至50°C，勻速滴加^OKg甲醛，控制滴加速度，使得反應體系溫度不超過105°C，然後在 98-105°C下反應2. 5小時，得到A料備用。B料的製備向容積為5000升的2號反應釜中加入IlOOKg丙酮、3200Kg甲醛和440Kg焦亞硫酸鈉，混合均勻，得物料B-I。向容積為10000升3號反應釜中加入4300Kg水，IlOOKg亞硫酸鈉、IIg氫氧化鈉和390Kg焦亞硫酸鈉，混合均勻，得到物料B-2。將物料B-2的溫度升高至50°C，開始滴加物料B-I，控制B_1的滴加速度，使得B_1 滴加用時7小時，同時保持反應體系溫度在50-55°C，滴加完畢後，升高溫度至90-95°C，恆溫反應2小時，得到B料。混合反應向B料中滴加A料，在90-94°C下，恆溫反應2小時，即得苯酚改性脂肪族減水劑。實施例2其它步驟與實施例1相同，不同之處在於用1600Kg亞硫酸氫鈉代替實施例1中 IlOOKg的亞硫酸鈉。實施例3其它步驟與實施例1相同，不同之處在於用200Kg苯酚代替實施例1中160Kg的苯酚。實施例4其它步驟與實施例1相同，不同之處向B料中滴加A料，在95_98°C下，恆溫反應2 小時。對比例1其它步驟與實施例1相同，不同之處在於用160Kg對苯二酚代替實施例1中160Kg
苯酚。。對比例2其它步驟與實施例1相同，不同之處在於不加苯酚。對比例3
其它步驟與實施例1相同，不同之處在於不加對氨基苯磺酸鈉。對比例4其它步驟與實施例1相同，不同之處不加焦亞硫酸鈉。對比例5使用CN101531479A實施例1中公開的方法製備脂肪族減水劑。表1 將本發明減水劑和對比例所述減水劑分別添加到拉法基水泥中後的性能比較
權利要求
1.一種苯酚改性脂肪族減水劑，其由下述原料按照下述重量份數製備而成甲醛 200-400,丙酮80-120，亞硫酸鈉80-120或亞硫酸氫鈉120-180，苯酚10-20，焦亞硫酸鈉 60-90，氫氧化鈉1-2，對氨基苯磺酸鈉20-35以及適量的水。
2.權利要求1所述的苯酚改性脂肪族減水劑，其中所述水的用量為400-600重量份，優選，400-500重量份。
3.權利要求1或2所述的苯酚改性脂肪族減水劑，其中所述苯酚的用量為12-16重量份。
4.權利要求1-3任一項所述的苯酚改性脂肪族減水劑的製備方法，其特徵在於包括如下步驟(1)A料的製備使得苯酚、對氨基苯磺酸鈉和甲醛在水中反應，得到A料；(2)B料的製備由水、丙酮、甲醛、焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉和氫氧化鈉製備得到B料；(3)混合反應將A料緩慢加入到B料中，保溫反應，得到所述苯酚改性脂肪族減水劑。
5.權利要求4所述的方法，其中所述B料的製備包括 (i)將丙酮、甲醛和焦亞硫酸鈉混合均勻，得物料B-I ；( )將水、亞硫酸鈉、氫氧化鈉和焦亞硫酸鈉混合均勻，得物料B-2 ；(iii)將物料B-2升溫至45-55°C後，向其中滴加物料B-1，升高溫度進行反應，得到B料。
6.權利要求4或5所述的方法，其中所述A料的製備包括將水、苯酚、對氨基苯磺酸鈉混合均勻後，向混合液中滴加甲醛，控制甲醛的加入速度，使得反應體系的溫度不超過 105°C，滴加完畢後，保持溫度在95-105°C反應2_3小時。
7.權利要求5或6所述的方法，其中將物料B-I滴加到物料B-2中所用的時間為6-8 小時。
8.權利要求4-7任一項所述的方法，其中A料和B料在90-98°C下保溫反應。
9.一種復配減水劑，其包含權利要求1-3任一項所述的苯酚改性脂肪族減水劑，以及萘系高效減水劑和/或緩凝組分，優選地，苯酚改性脂肪族減水劑萘系高效減水劑緩凝組分=20 50 10 40 0 10，更優選為苯酚改性脂肪族減水劑萘系高效減水劑緩凝組分=30 50 20 30 2 6，所述比例為重量比。
10.權利要求9所述的復配減水劑，其中所述萘系高效減水劑由C料和D料組成，且其中C料由萘、濃硫酸、甲醛、水以及氫氧化鈉製備而成，D料由苯酚、氫氧化鈉、甲醛、氨基磺酸、對氨基苯磺酸製備而成，C料與D料的重量比為20 1 5 1。
全文摘要
提供一種苯酚改性脂肪族減水劑及其製備，以及含有該脂肪族減水劑的復配減水劑。所述苯酚改性脂肪族減水劑由下述原料按照下述重量份數製備而成甲醛200-400，丙酮80-120，亞硫酸鈉80-120或亞硫酸氫鈉120-180，苯酚10-20，焦亞硫酸鈉60-90，氫氧化鈉1-2，對氨基苯磺酸鈉20-35以及適量的水。該減水劑早強、增強性能顯著，坍落度保留值高，且坍落度經時損失小。
文檔編號C04B103/30GK102276179SQ20111012043
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月11日 優先權日2011年5月11日
發明者馬清浩 申請人:馬清浩