一種利用木質素磺酸鹽改性脂肪族高效減水劑及其製備方法

2023-12-05 19:56:11 1

專利名稱：：一種利用木質素磺酸鹽改性脂肪族高效減水劑及其製備方法
技術領域：
：-本發明涉及一種建築材料，適用於建築工程中砂漿或混凝土的高效減水劑的製備方法，更具體地說是一種利用木質素磺酸鹽製備脂肪族高效減水劑。
背景技術：
：隨著建築行業的不斷發展，混凝土需求量與日倶增。建築工業的飛速發展和設計水平的不斷提高，從建築物的使用壽命、實用性和節約成本等出發，對混凝土提出了更高的要求，如提高混凝土的強度，改善預拌混凝土的和易性，減少混凝土的塌落度損失等。過去使用的普通混凝土已不能滿足要求，在混凝土中摻加高效減水劑是提高混凝土強度，改善混凝土各種性能的有效辦法。目前混凝土行業採用的高效減水劑以萘係為主，約佔市場的90%左右。但隨著萘系的廣泛使用，其自身的缺陷也突顯出來，首先工業萘價格不穩定，波動幅度大，萘系減水劑的減水率不夠\高，其次配製的混凝土塌落度損失大，特別對預拌混凝土的遠距離運輸中尤為明顯，並且萘系減水劑溶液中鹽含量高，冬季易沉澱、結塊，嚴重影響其使用。脂肪族高效減水劑不同於萘系減水劑，由於其具有減水率高，早期強度提高明顯，生成工藝簡單和成本相對低廉等優勢，近幾年成為國內外的研究重點。國內近幾年已經有一些研究成果。我國公開專利CN1634794A(脂肪族磺酸鹽高效減水劑及其製備方法)採用含羰基的酮類化合物和醛類化合物作為縮合單體，以亞硫酸鹽為磺化劑，在鹼性水溶液中縮合反應製得。該產品可作為高強度混凝土和泵送混凝土的高效減水劑。CN1704371A(對氨基苯磺酸鹽-磺化丙酮-甲醛縮合物高效減水劑及其製備方法)採用對氨基苯磺酸或對氨基苯磺酸鹽、亞硫酸(氫)或焦亞硫酸鈉、丙酮和甲醛為主要原料合成。能夠解決混凝土的稠度受溫度因素的影響損失較快的問題。CN101186459A(利用工業副產物製造脂肪族高效減水劑的方法及其應用)採用對苯酚、甲酚和保險粉生產中的工業副產品的磺化，再與丙酮、甲醛和亞硫酸鹽進行磺化和縮合反應。製得的產品成本降低1020%，適用於配置各種混凝土構件和預拌混凝土的生產。脂肪族高效減水劑的優點突出，但是也存在著一些缺陷，如拌制的混凝土顏色鮮紅，混凝土易離析，泌水。目前，各國傾向於對其改性的研究。目前石油資源日益枯竭、價格上漲，它的開發與應用對生態環境的影響日趨嚴重，這使得天然高分子材料迅速發展。木質素與纖維素及半纖維素共同形成植物體骨架，是自然界中在數量上僅次於纖維素的第二大天然高分子材料。每年造紙行業產生的製漿廢液中約含有5000萬噸的木質素，因而是極具潛力的可再生資源。我國對木質素的利用率很低，超過95%的製漿廢液木質素仍然主要作為廢棄物，隨廢水直接排入江河或濃縮後經焚燒處理。造紙廢水的排放不僅造成資源的很大浪費，同時又汙染環境。如何有效利用木質素是目前亟待解決的問題。木質素磺酸鹽來源於酸法製漿廢液，是幫助紙漿企業消化處理紙漿廢液、降低河道汙染、保護環境的一種重要的環保產品。生產1噸木質素磺酸鹽，能幫助企業處理2.5噸濃度為40%左右的紙漿廢液，相應地降低了紙漿企業廢液排放對江河的化學汙染。本發明利用木質素磺酸鹽改性脂肪族製備高效減水劑，克服了普通脂肪族高效減水劑在應用時出現的離析、泌水、混凝土顏色發紅等缺點，同時也有效地使用了木質素磺酸鹽，即降低產品的生產成本，又減少了環境汙染物，具有良好的產業化前景。
發明內容本發明的目的在於針對脂肪族高效減水劑的自身缺點，提供一種利用木質素磺酸鹽改性脂肪族高效減水劑及其製備方法。1本發明所提供的一種利用木質素磺酸鹽改性脂肪族高效減水劑及其製備方法，其特徵在於以下步驟-(1)將磺化劑、丙酮和水加入反應器，升溫至2565。C後反應0.11.5h;(2)滴加部分甲醛溶液0,252.5h，升溫至7095。C後反應l6h;(3)降溫至6(TC以下，將木質素磺酸鹽與剩佘的甲醛溶液加入反應器，用鹼性調節劑將體系PH值調至8.014.0，升溫至7098。C後反應15h降溫出料，即製備得產品。上述原料用量如下(按重量計)丙酮10甲醛1045磺化劑535木質素磺酸鹽540水351552根據權利要求1所述，滴加部分甲醛的量為總甲醛用量的60100%，剩餘甲醛量為總甲醛用量的040%。3根據權利要求l所述，磺化劑為亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸鈉中的一種或幾種。4根據權利要求1所述，其鹼性調節劑為氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鉀、氨水中的一種或幾種。5根據權利要求1所述，其木質素磺酸鹽為木質素磺酸鈣、木質素磺酸鈉、木質素磺酸鎂中的一種或幾種。本發明與現有技術相比具有如下優點1本發明的減水劑配製的混凝土顏色與基準混凝土顏色相近，適宜於各種混凝土的應用。2本發明的減水劑，拌制的混凝土具有低塌落度損失，無離析、泌水等優點。3本發明有效的利用了木質素磺酸鹽，既降低產品成本，又減少了環境汙染物。4本發明生產工藝簡單，反應條件溫和，生產周期短，所需設備為常規設備，整個生產過程中無"三廢"(廢氣、廢液、廢渣)排放。具體實施例方式實施例l:先將lkg丙酮、3kg亞硫酸鈉、0.5kg亞硫酸氫鈉和13kg水加入反應器中，攪拌均勻，升溫至25"反應1.511，接著滴加0.6kg甲醛溶液1.75h，然後升溫至95。C反應5h，再降溫至6(TC，將2.5kg木質素磺酸鹽與0.4kg甲醛溶液加入反應器中，用鹼性調節劑將體系PH值調至8.0，最後升溫至86"C反應lh後降溫出料，即得到產品。實施例2:先將lkg丙酮、L5kg亞硫酸鈉、0.5kg亞硫酸氫鈉、1.2kg焦亞硫酸鈉和14.5kg水加入反應器中，攪拌均勻，升溫至3(TC反應L2h，接著滴加1.05kg甲醛溶液2h，然後升溫至92'C反應4.5h,再降溫至58°C，將3.5kg木質素磺酸鹽與0.45kg甲醛溶液加入反應器中，用鹼性調節劑將體系PH值調至9.0，最後升溫至92'C反應2.5h後降溫出料，即得到產品。實施例3:先將lkg丙酮、2kg亞硫酸鈉、lkg焦亞硫酸鈉和15.2kg水加入反應器中，攪拌均勻，升溫至32。C反應lh,接著滴加1.3kg甲醛溶液0.25h，然後升溫至88。C反應lh，再降溫至55。C，將4kg木質素磺酸鹽與0.7kg甲醛溶液加入反應器中，用鹼性調節劑將體系PH值調至13.0，最後升溫至7(TC反應1.5h後降溫出料，即得到產品。實施例4:先將lkg丙酮、lkg亞硫酸鈉和4.5kg水加入反應器中，攪拌均勻，升溫至50'C反應0.5h，接著滴加3.5kg甲醛溶液0.5h，然後升溫至7(TC反應1.5h，再降溫至50"C，將0.5kg木質素磺酸鹽加入反應器中，用鹼性調節劑將體系PH值調至14.0，最後升溫至98'C反應4h後降溫出料，即得到產品。實施例5:先將lkg丙酮、0.8kg焦亞硫酸鈉和10kg水加入反應器中，攪拌均勻，升溫至58°0反應0.25h，接著滴加3.6kg甲醛溶液2.5h，然後升溫至75'C反應6h,再降溫至55°C，將3.5kg木質素磺酸鹽與0.4kg甲醛溶液加入反應器中，用鹼性調節劑將體系PH值調至9.5，最後升溫至75。C反應5h後降溫出料，即得到產品。實施例6:先將lkg丙酮、0.5kg亞硫酸氫鈉和3.6kg水加入反應器中，攪拌均勻，升溫至65。C反應0.1h，接著滴加4.27kg甲醛溶液2h，然後升溫至80。C反應2h，再降溫至53。C，將0.8&§木質素磺酸鹽與0.23&8甲醛溶液加入反應器中,用鹼性調節劑將體系？11值調至12.5,最後升溫至8(TC反應4.5h後降溫出料，即得到產品。減水劑性能1水泥淨漿流動度根據GB/T8077-2000《混凝土外加劑均質性試驗方法》中關於水泥淨漿流動度試驗方法進行流動度試驗，水泥為42.5基準水泥，水灰比0.29，減水劑摻量佔水泥重量的0.6%(以固體成分計)。表1水泥淨漿流動度及經時損失值tableseeoriginaldocumentpage62砂漿減水率根據GB/T8077-2000《混凝土外加劑均質性試驗方法》中關於砂漿減水率試驗方法進行試驗，水泥為42.5基準水泥，砂為ISO標準砂。減水劑摻量佔水泥重量的0.6%(以固體成分計)。表2砂漿減水率tableseeoriginaldocumentpage63混凝土泌水率比根據GB8076-2008《混凝土外加劑》中關於泌水率比測定方法進行試驗，減水劑摻量佔水泥重量的0.6%(以固體成分計)。表3混凝土泌水率比本發明產品泌水率比/%625314777777123456例例例例例例魏魏鄉魏4混凝土抗壓強度比根據GB8076-2008《混凝土外加劑》中關於混凝土抗壓強度比測定方法進行試驗，減水劑摻量佔水泥重量的0.6%(以固體成分計)。表4混凝土抗壓強度比tableseeoriginaldocumentpage7結果表明本發明高效減水劑具有高流動度，低流動度損失，高減水率，低泌水率，對混凝土抗壓強度提高顯著等特點。權利要求1一種利用木質素磺酸鹽改性脂肪族高效減水劑及其製備方法，其特徵在於包括以下步驟(1)將磺化劑、丙酮和水加入反應器，升溫至25～65℃後反應0.1～1.5h；(2)滴加部分甲醛溶液0.25～2.5h，升溫至70～95℃後反應1～6h；(3)降溫至60℃以下，將木質素磺酸鹽與剩餘的甲醛溶液加入反應器，用鹼性調節劑將體系PH值調至8.0～14.0，升溫至70～98℃後反應1～5h降溫出料，即製備得產品。上述原料用量如下(按重量計)丙酮10甲醛10～45磺化劑5～35木質素磺酸鹽5～40水35～1552.根據權利要求l所述，滴加部分甲醛的量為總甲醛用量的60100%，剩餘甲醛量為總甲醛用量的040%。3.根據權利要求l所述，磺化劑為亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸鈉中的一種或幾種。4.根據權利要求1所述，其鹼性調節劑為氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鉀、氨水中的一種或幾種。5.根據權利要求1所述，其木質素磺酸鹽為木質素磺酸鈣、木質素磺酸鈉、木質素磺酸鎂中的一種或幾種。全文摘要利用木質素磺酸鹽改性脂肪族製備高效減水劑的方法屬於混凝土減水劑領域。本發明採用丙酮和甲醛作為縮合單體，以木質素磺酸鹽為改性劑，在鹼性條件下進行磺化、縮合反應，生產新型高效混凝土減水劑。其製備方法如下(1)將磺化劑、丙酮和水加入反應器，升溫至25～65℃後反應0.1～1.5h；(2)滴加部分甲醛溶液0.25～2.5h，升溫至70～95℃後反應1～6h；(3)降溫至60℃以下，將木質素磺酸鹽與剩餘的甲醛溶液加入反應器，用鹼性調節劑將體系pH值調至8.0～14.0，升溫至70～98℃後反應1～5h降溫出料。本發明產品適用於商品混凝土的生產，混凝土顏色與基準混凝土顏色相近且塌落度損失小。通過原料的配比等工藝調整和木質素磺酸鹽的有效利用，既降低產品成本，又減少了環境汙染物，具有良好的產業化前景。文檔編號C04B24/18GK101665337SQ20091003427公開日2010年3月10日申請日期2009年9月3日優先權日2009年9月3日發明者明何,史以俊,吳達會,羅振揚,顧曉利申請人:南京林業大學