低成本改性氨基磺酸盐高效减水剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低成本改性氨基磺酸盐高效减水剂及制备方法，该氨基磺酸盐高效减水剂在合成过程中，加入萘磺酸盐甲醛缩合物大分子，使其参与氨基磺酸盐高效减水剂的分子构成；同时，通过变浓合成工艺，使该类高效减水剂分子大小分布更趋合理；该高效减水剂的掺量按固体量计为胶凝材料的０．３５％～０．６％时，相应减水率为２０％～３５％，所拌混凝土和易性好，不离析泌水，且对混凝土的增强效果明显。本发明专利技术的改性氨基磺酸盐高效减水剂的成本低、生产工艺简单，反应条件容易控制。可以与萘系高效减水剂复合使用配制缓凝高效减水剂、泵送剂等复合外加剂。其推广使用有显著的经济效益和社会效益。

Low cost modified amino sulfonate high-efficiency water reducing agent and preparation method thereof

The invention discloses a low cost modified amino sulfonate superplasticizer and preparation method of the amino sulfonate superplasticizer in the synthesis process, adding naphthalene sulfonate formaldehyde condensate molecules, molecules which participate in aminosulfonate superplasticizer; at the same time, through the thick synthesis process, which makes the high efficiency superplasticizer molecular size distribution is more reasonable; the dosage of superplasticizer by solid volume for cementitious materials from 0.35% to 0.6%, the water reducing rate is 20% ~ 35%, the mix concrete workability, no segregation and bleeding, and significantly enhance the effect of concrete. The modified amino sulfonate high-efficiency water reducing agent has the advantages of low cost, simple production process and easy control of reaction conditions. It can be used in combination with naphthalene superplasticizer to prepare compound additives such as retarding superplasticizer, pumping agent and so on. Its popularization and use has remarkable economic and social benefits.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种混凝土高效减水剂，也即一种氨基磺酸盐高效减水剂。本专利技术还涉及该低成本改性氨基磺酸盐高效减水剂的制备方法。
技术介绍
化学外加剂已成为混凝土的重要组分，其品种日益增多，性能不断提高。混凝土新技术，如高强高性能混凝土、泵送混凝土、商品混凝土、流态混凝土、自密实混凝土和水下不分散混凝土等的快速发展与广泛应用，均依赖于外加剂技术的不断提高。新品种高性能外加剂的开发，外加剂应用技术的不断完善与提高，是21世纪混凝土新技术向前发展的关键。混凝土外加剂中最重要的、应用最广的是高效减水剂。目前，国内外研究应用最普遍主要有四种高效减水剂，即萘系高效减水(萘磺酸盐甲醛缩合物)、蜜胺树脂类高效减水剂(三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物)、氨基磺酸盐高效减水剂剂聚羧酸盐类高效减水剂。其中，萘系高效减水剂价格适中，在我国应用量最大，但是其综合性能不及其它三种高效减水剂，特别是与水泥适应性较差，单独使用不能满足工程需要；聚羧酸盐类高效减水剂综合性能最好，但是由于价格昂贵，目前在我国很难推广应用；蜜胺树脂类高效减水剂综合性能略优于萘系高效减水剂，但价格高于萘系高效减水剂，目前应用也很少；氨基磺酸盐系高效减水剂，减水率高(仅次于聚羧酸盐高效减水剂)，与水泥适应性好，其是我国目前使用量仅次于萘系高效减水剂的一种重要的高性能减水剂。日本古桥隆宏等介绍用氨基芳基磺酸和苯酚、甲醛缩合用作水泥减水剂，发现了它不但有较强的分散能力，同时在保持混凝土坍落度方面比传统的减水剂强得多，从此对氨基磺酸盐高效减水剂的研究迅速开展起来。Furuhashi等介绍氨基芳基磺酸-苯酚-甲醛缩合物用作水泥分散剂，此种分散剂可以大大提高混凝土的坍落度，尤其适合泵送混凝土。Kawamura用双酚类化合物和烷基氨基苯磺酸、甲醛的缩合物作为高效减水剂，这种高效减水剂用于砂浆时减水率可达35％以上，保持良好流动性超过1h。安部太郎等用对氨基苯磺酸、双酚S、苯甲酸与甲醛的缩合物作为高效减水剂。Ishitoku用三苯酚、对氨基苯磺酸、甲醛的缩合物作为水泥分散剂。Tsuji用苯酚、氨基苯磺酸、三聚氰胺与甲醛的缩合物作为高效减水剂，可以提高混凝土流动性。这些减水剂都属于氨基磺酸盐高效减水剂，均具有高减水率和高流动性，并可控制混凝土坍落度损失。20世纪90年代末，氨基磺酸盐高效减水剂在我国开始研究，最早开展此项工作的是北京城建工程研究所和清华大学。清华大学的冯乃谦用对氨基苯磺酸、苯酚和甲醛反应制得氨基环酸盐高效减水剂；李强采用分子设计的合成方法制得氨基磺酸盐高效减水剂；中国科学院化学所、华南理工大学、南京工业大学等单位均对此类高效减水剂进行过研究。目前氨基磺酸盐高效减水剂的合成路线，概括起来大体如附图说明图1所示。图1所示工艺生产的氨基磺酸盐高效减水剂，由于原料中苯酚、对氨基苯磺酸钠价格高，导致最终产品成本高，难以广泛推广应用；同时，该类高效减水剂在使用过程中对掺量比较敏感，且易离析泌水，从而严重影响施工质量。针对上述情况，本专利技术在氨基磺酸盐高效减水剂合成过程中，加入一定量的萘磺酸盐甲醛缩合物大分子，使其参与氨基磺酸盐高效减水剂的分子构成；同时，通过变浓合成工艺，使该类高效减水剂分子大小分布更趋合理。这样，在保持该类高效减水剂分散性能不变，或有所增大的情况下，降低离析泌水现象，降低该类高效减水剂的成本。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种低成本改性氨基磺酸盐高效减水剂，该氨基磺酸盐高效减水剂的表达式为 R为-H、-CH2NHC6H4SO3、-CH2C6H4OH、C10H5SO3NaCH2x本专利技术要解决的另一个技术问题是提供一种低成本改性氨基磺酸盐高效减水剂的制备方法，该氨基磺酸盐高效减水剂在合成过程中，加入萘磺酸盐甲醛缩合物大分子，使其参与氨基磺酸盐高效减水剂的分子构成；同时，通过变浓合成工艺，使该类高效减水剂分子大小分布更趋合理；这样，在保持该类高效减水剂分散性能不变，或有所增大的情况下，降低离析泌水现象，降低该类高效减水剂的成本。为解决上述技术问题，本专利技术解决技术问题的技术方案是本专利技术低成本改性氨基磺酸盐高效减水剂的制备方法分为以下两步第一步以水为溶剂，碳酸钠作催化剂，加入苯酚及对氨基苯磺酸钠，开始缓慢匀速滴加甲醛，甲醛溶液在2.0±0.5h内滴加完，随后在溶液固体百分含量35％～36％，温度87±2℃的条件下进行缩合，缩合反应时间为3-4h，形成改性氨基磺酸盐母液；上述反应用Na2CO3调溶液pH值控制在9～10；苯酚与对氨基苯磺酸钠的反应物质的摩尔比为1.18/1～1.21/1；甲醛与苯酚和对氨基苯磺酸钠之和的反应物质摩尔比为1.28/1～1.31/1；第二步在第一步制得母液的基础上，加入萘系高效减水剂、尿素和水，使反应溶液固体百分含量降至31％～32％，继续保持在87±2℃条件下进行缩合，反应时间为3h，反应完毕，降温冷却、出料，得到浓度为31％～32％的低成本改性氨基磺酸盐高效减水剂；上述反应溶液pH控制在8～9；合成萘系高效减水剂(粉剂)加入量为苯酚与对氨基苯磺酸钠质量之和的15％～22％，尿素加入量为苯酚与对氨基苯磺酸钠质量之和的3％～7％。本专利技术要解决的另一个技术问题是提供一种低成本改性氨基磺酸盐高效减水剂的应用，所述低成本改性氨基磺酸盐高效减水剂，按固体量计，掺量为胶凝材料质量的0.35％～0.6％时，相应减水率为20％～35％。本专利技术的有益效果是本专利技术在合成反应第二阶段加入萘磺酸盐甲醛缩合大分子溶液和尿素，显著降低了改性氨基磺酸盐高效减水剂成本。同时，采用变浓合成工艺，改变了最终产品的分子量大小构成，提高了产品性能。本专利技术制得的改性氨基磺酸盐高效减水剂，在掺量为胶凝材料质量的0.35％～0.6％(按固体量计)时，相应减水率为20％～35％。所拌混凝土和易性好，不离析泌水，且对混凝土的增强效果明显。本专利技术的改性氨基磺酸盐高效减水剂的成本低、生产工艺简单，反应条件容易控制；可以用于配制高强、高性能泵送混凝土，自流平和自密实混凝土等，也可以与萘系高效减水剂复合使用配制缓凝高效减水剂、泵送剂等复合外加剂，其推广使用有显著的经济效益和社会效益。具体实施例方式本专利技术低成本改性氨基磺酸盐高效减水剂的表达式为 R为-H、-CH2NHC6H4SO3、-CH2C6H4OH、C10H5SO3NaCH2x低成本改性氨基磺酸盐高效减水剂的制备方法分为以下两步第一步以水为溶剂，碳酸钠作催化剂，加入苯酚及对氨基苯磺酸钠，开始缓慢匀速滴加甲醛，甲醛溶液在2.0±0.5h内滴加完，随后在溶液固体百分含量35％～36％，温度87±2℃的条件下进行缩合，缩合反应时间为3-4h，形成改性氨基磺酸盐母液；上述反应用Na2CO3调溶液pH值控制在9～10；苯酚与对氨基苯磺酸钠的反应物质的摩尔比为1.18/1～1.21/1；甲醛与苯酚和对氨基苯磺酸钠之和的反应物质摩尔比为1.28/1～1.31/1；第二步在第一步制得母液的基础上，加入萘系高效减水剂、尿素和水，使反应溶液固体百分含量降至31％～32％，继续保持在87±2℃条件下进行缩合，反应时间为3h，反应完毕，降温冷却、出料，得到浓度为31％～32％的低成本改性氨基磺酸盐高效减水剂；上述反应溶液pH控制在8～9；合成萘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低成本改性氨基磺酸盐高效减水剂：其特征是：该低成本改性氨基磺酸盐高效减水剂，表达式为：＊＊＊Ｒ为－Ｈ、－ＣＨ↓［２］ＮＨＣ↓［６］Ｈ↓［４］ＳＯ↓［３］、－ＣＨ↓［２］Ｃ↓［６］Ｈ↓［４］ＯＨ、－［－Ｃ↓［１０］Ｈ↓［５ ］ＳＯ↓［３］ＮａＣＨ↓［２］－］↓［ｘ］－。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何廷树，李红侠，徐立斌，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]