一种改性萘系减水剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种改性萘系减水剂的制备方法，属于混凝土外加剂领域，其制备方法包括以下步骤：(1)使用不饱和二元羧酸、苯乙烯及丙烯酸羟烷基酯，在次磷酸钠及引发剂作用下制得共缩聚单体；(2)使用萘的同系物、共缩聚单体、浓硫酸、磷酸及甲醛等，经磺化、水解、缩合及中和四个阶段制得改性萘系减水剂。本发明专利技术在减水剂的分子结构中引入大量的羧基、羟基及磷酸基，在保持萘系减水剂高减水率的同时，能延缓水泥的水化，继而改善混凝土的坍落度保持性能，使之在2h以后还有较高的流动度，便于运输和施工；本发明专利技术制备工艺简单、使用方便、效果好、实用性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑材料中的混凝土外加剂
，具体涉及一种改性萘系减水剂，特别涉及该种减水剂的制备方法。
技术介绍
减水剂又称为塑化剂，是改善混凝土流变性能的外加剂之一，已逐渐成为现代混凝土中除水泥、砂、石和水之外的第五组份。常用的减水剂按品种可分为木质素磺酸系、萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸系及聚羧酸系等，按减水率高低可分为普通减水剂、高效减水剂及高性能减水剂。上世纪30年代到60年代是普通减水剂的应用和发展时期，主要为松香酸钠、木质素磺酸钠、硬脂酸钠等有机化合物，其主要作用是改善混凝土的施工性，解决混凝土路面的抗冻融等耐久性问题。然而，随着施工要求的不断提高，这些早期减水剂的减水效果已经不能满足现代工程建设的需要。从1962年日本的服部健一首先开发出萘磺酸盐甲醛缩合物高效减水剂(即萘系减水剂)以来，进入了高效减水剂的开发与应用时期，有力地推动了混凝土技术的发展。作为第二代减水剂的代表，萘系减水剂的突出特点是减水率高、水泥分散效果好、能大幅度降低单方用水量或单方水泥用量，用于配制高强、高耐久性混凝土，但其缺点是坍落度损失较大，造成施工困难，而且伴随着高性能混凝土对高效减水剂的减水性能、分散性能以及坍落度保持性能要求的进一步提高，人们对萘系减水剂的合成改性及复配的研究愈来愈重视。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种减水率高、保坍性好、性价比高的改性萘系减水剂的制备方法。一种改性萘系减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(一)共缩聚单体的制备：在反应釜中投入一定量的水、不饱和二元羧酸、苯乙烯和次磷酸钠，在不断搅拌下加热至60～70℃；加入32％液碱调节反应体系的pH值为5～7；滴加丙烯酸羟烷基酯、引发剂加水配成的混合溶液，控制滴加速度在2～4h内滴完，并在60～70℃继续保温2～4h；停止加热，冷却至40℃左右出料，即得共缩聚单体。(二)改性萘系减水剂的制备：(1)磺化：反应釜中投入萘的同系物并加热熔化至130～135℃，加入98％浓硫酸，在150～170℃磺化反应3～4h，得到磺化料；(2)水解：降温至100～130℃，加入一定量的磷酸及水，水解1～2h；(3)缩合：经水解步骤的物料降温至90～105℃，加入共缩聚单体，再加入甲醛，在100～105℃进行缩合反应3～4h；(4)中和：前述缩合料转入中和釜并加入32％液碱及水，将反应物中和至pH值为8～10，即得到所述改性萘系减水剂。所述不饱和二元羧酸为马来酸、马来酸酐、富马酸、富马酸酐、衣康酸或柠康酸中的一种。所述丙烯酸羟烷基酯为丙烯酸羟乙酯或丙烯酸羟丙酯中的一种。所述引发剂为过硫酸盐类，包括过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠中的一种以上。所述苯乙烯:不饱和二元羧酸:丙烯酸羟烷基酯的摩尔比为(0.25～0.5):1:(1.0～1.6)，次磷酸钠用量为单体总质量的12～20％，引发剂用量为单体总质量的0.5～2％。所述萘的同系物为工业萘、甲基萘及β-萘酚中的一种或几种的混合物。所述浓硫酸与萘的同系物的摩尔比为(1.1～1.8):1。所述磷酸用量为浓硫酸质量的4～12％。所述共缩聚单体用量为与萘的同系物总质量的5～10％。所述甲醛与萘的同系物的摩尔比为(0.8～1.4):1。与现有技术相比，本专利技术具有下列特点和有益效果：本专利技术在减水剂的分子结构中引入大量的羧基、羟基及磷酸基，在保持萘系减水剂高减水率的同时，能延缓水泥的水化，继而改善混凝土的坍落度保持性能，使之在2h以后还有较高的流动度，便于运输和施工。本专利技术制备工艺简单、使用方便、效果好、实用性强。具体实施方式以下用具体实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。实施例1：(一)共缩聚单体的制备：在反应釜中投入163.3份富马酸、40.4份苯乙烯、59.1份次磷酸钠和255.5份水，边搅拌边加热至60～70℃；加入65.0份32％液碱调节反应体系的pH值为5～7；将210.5份丙烯酸羟乙酯和6.2份过硫酸铵加入200份水中，配成混合液，并在3～4h滴完；滴加完毕后恒温反应3～4h；停止加热，冷却至40℃左右出料，即得共缩聚单体A。(二)一种改性萘系减水剂，其制备步骤如下：(1)磺化：反应釜中投入138份工业萘及28份甲基萘并加热熔化至130～135℃，加入145份98％浓硫酸，在160℃磺化反应3～4h；(2)水解：降温至120℃，加入9.7份磷酸及100份水，水解1～2h；(3)缩合：降温至95℃，加入26.9份共缩聚单体A，然后加入95份甲醛，在100～105℃进行缩合反应3～4h；(4)中和：前述缩合料转入中和釜并加入148份32％液碱及233份水，将反应物中和至pH值为8～10，即得到改性萘系减水剂。实施例2：(一)共缩聚单体的制备：在反应釜中投入148.6份马来酸酐、67.1份苯乙烯、57.0份次磷酸钠和258.2份水，边搅拌边加热至60～70℃；加入62.0份32％液碱调节反应体系的pH值为5～7；将200.3份丙烯酸羟丙酯和6.8份过硫酸铵加入200份水中，配成混合液，并在3～4h滴完；滴加完毕后恒温反应2～3h；停止加热，冷却至40℃左右出料，即得共缩聚单体B。(二)一种改性萘系减水剂，其制备步骤如下：(1)磺化：反应釜中投入128份工业萘及46份β-萘酚并加热熔化至130～135℃，加入150份98％浓硫酸，在160℃磺化反应3～4h；(2)水解：降温至120℃，加入10.4份磷酸及100份水，水解1～2h；(3)缩合：降温至95℃，加入24.4份共缩聚单体B，然后加入132份甲醛，在100～105℃进行缩合反应3～4h；(4)中和：前述缩合料转入中和釜并加入142份32％液碱及244份水，将反应物中和至pH值为8～10，即得到改性萘系减水剂。实施例3：(一)共缩聚单体的制备：在反应釜中投入137.5份柠康酸、51.8份苯乙烯、72.4份次磷酸钠和261.4份水，边搅拌边加热至60～70℃；加入56.8份32％液碱调节反应体系的pH值为5～7；将212.6份丙烯酸羟丙酯和6.3份过硫酸钾加入200份水中，配成混合液，并在3～4h滴完；滴加完毕后恒温反应3～4h；停止加热，冷却至40℃左右出料，即得共缩聚单体C。(二)一种改性萘系减水剂，其制备步骤如下：(1)磺化：反应釜中投入162份工业萘并加热熔化至130～135℃，加入163.7份98％浓硫酸，在160℃磺化反应3～4h；(2)水解：降温至120℃，加入8.2份磷酸及100份水，水解1～2h；(3)缩合：降温至95℃，加入21.1份共缩聚单体C，然后加入118份甲醛，在100～105℃进行缩合反应3～4h；(4)中和：前述缩合料转入中和釜并加入162份32％液碱及240份水，将反应物中和至pH值为8～10，即得到改性萘系减水剂。实施例4：(一)共缩聚单体的制备：在反应釜中投入149.6份马来酸、44.2份苯乙烯、69.5份次磷酸钠和257.5份水，边搅拌边加热至60～70℃；加入27.4份氢氧化钠调节反应体系的pH值为5～7；将209.7份丙烯酸羟丙酯和7.1份过硫酸铵加入200份水中，配成混合液，并在4～5h滴完；滴加完毕后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性萘系减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、共缩聚单体的制备：在反应釜中投入一定量的水、不饱和二元羧酸、苯乙烯和次磷酸钠，在不断搅拌下加热至60～70℃；加入32％液碱调节反应体系的pH值为5～7；滴加丙烯酸羟烷基酯、引发剂加水配成的混合溶液，控制滴加速度在2～4h内滴完，并在60～70℃继续保温2～4h；停止加热，冷却至40℃左右出料，即得共缩聚单体；步骤二、改性萘系减水剂的制备：(1)磺化：反应釜中投入萘的同系物并加热熔化至130～135℃，加入98％浓硫酸，在150～170℃磺化反应3～4h，得到磺化料；(2)水解：降温至100～130℃，加入一定量的磷酸及水，水解1～2h；(3)缩合：经水解步骤的物料降温至90～105℃，加入共缩聚单体，再加入甲醛，在100～105℃进行缩合反应3～4h；(4)中和：前述缩合料转入中和釜并加入32％液碱及水，将反应物中和至pH值为8～10，即得到所述改性萘系减水剂。

【技术特征摘要】
1.一种改性萘系减水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、共缩聚单体的制备：在反应釜中投入一定量的水、不饱和二元羧酸、苯乙烯和次磷酸钠，在不断搅拌下加热至60～70℃；加入32％液碱调节反应体系的pH值为5～7；滴加丙烯酸羟烷基酯、引发剂加水配成的混合溶液，控制滴加速度在2～4h内滴完，并在60～70℃继续保温2～4h；停止加热，冷却至40℃左右出料，即得共缩聚单体；步骤二、改性萘系减水剂的制备：(1)磺化：反应釜中投入萘的同系物并加热熔化至130～135℃，加入98％浓硫酸，在150～170℃磺化反应3～4h，得到磺化料；(2)水解：降温至100～130℃，加入一定量的磷酸及水，水解1～2h；(3)缩合：经水解步骤的物料降温至90～105℃，加入共缩聚单体，再加入甲醛，在100～105℃进行缩合反应3～4h；(4)中和：前述缩合料转入中和釜并加入32％液碱及水，将反应物中和至pH值为8～10，即得到所述改性萘系减水剂。2.根据权利要求1所述的改性萘系减水剂的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述不饱和二元羧酸为马来酸、马来酸酐、富马酸、富马酸酐、衣康酸或柠康酸中的一种。3.根据权利要求1所述的改性萘系减水剂的制备方法，其特征在于：步骤一中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国新，祝烨然，王冬，唐修生，温金保，杜志芹，刘兴荣，蔡明，付丹华，黄国泓，孙国荣，孙清玉，方绪顺，
申请(专利权)人：南京瑞迪高新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32