一种木质素/淀粉基复合磺化减水剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种木质素/淀粉基复合磺化减水剂的制备方法，属于混凝土外加剂技术领域。本发明专利技术以造纸黑液为原料，提取并精致木质素，再将玉米淀粉与马铃薯淀粉糊化后与精致木质素接枝改性，再经磺化反应制得木质素/淀粉基复合磺化减水剂。本发明专利技术操作简便，对水泥净浆的分散效果好，有效改善减水率、混凝土凝结时间及混凝土抗压强度，且该制备工艺简单便捷，合成条件低，能有效降低能耗，节约成本。

Preparation method of lignin / starch based composite sulfonated water reducing agent

The invention relates to a preparation method of lignin / starch based composite sulfonation water reducing agent, belonging to the technical field of concrete admixture. The present invention from black liquor as raw material, extraction and refinement of lignin, the corn starch and potato starch paste and refined lignin graft modification, sulfonation reaction to prepare lignin / starch composite sulfonated superplasticizers. The invention has the advantages of simple operation, the dispersion effect of cement paste, effectively improve the water reducing rate of concrete, setting time and compressive strength of concrete, and the preparation process is simple and convenient, low synthesis conditions, can effectively reduce the energy consumption and cost savings.

【技术实现步骤摘要】
一种木质素/淀粉基复合磺化减水剂的制备方法
本专利技术涉及一种木质素/淀粉基复合磺化减水剂的制备方法，属于混凝土外加剂

技术介绍
减水剂是一种在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥减水剂根据其减水及增强能力，分为普通减水剂（又称塑化剂，减水率不小于8%，以木质素磺酸盐类为代表）、高效减水剂（又称超塑化剂，减水率不小于14%，包括萘系、密胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族系等）和高性能减水剂（减水率不小于25%，以聚羧酸系减水剂为代表），并又分别分为早强型、标准型和缓凝型。木质素磺酸盐是亚硫酸盐法生产纸浆的副产品，属于阴离子型高分子表面活性剂，可以吸附在水泥颗粒表面，起到分散作用，从而提高水泥浆流动性，是目前较常见的一种混凝土减水剂。木质素磺酸盐来源丰富，是一种可再生资源，然而，作为纸浆废液，一方面在木质素磺酸盐生成的过程中，通常会伴有糖类及其他一些还原性物质，在大掺量的情况下容易导致混凝土过度缓凝，引发工程事故；另一方面，对于整个木质素磺酸盐分子来说，其中起到分散作用的阴离子基团又过少，因而在掺量较小的情况下，对混凝土的减水效果又不明显，使其应用受到了很大的限制。因此，研究出一种绿色环保、坍落度损失可控性好、减水率高的减水剂，在混凝土领域具有很好的发展前景和社会效益。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前木质素磺酸盐在大掺量的情况下容易导致混凝土过度缓凝，引发工程事故，在掺量较小的情况下，对混凝土的减水效果又不明显的问题，本专利技术提供了一种木质素/淀粉基复合磺化减水剂的制备方法。为解决技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）向造纸黑液中加入硫酸镁，搅拌混合后离心分离，收集上层液体，得预处理造纸黑液；（2）用硫酸溶液调节预处理造纸黑液pH为1.5～2.0，静置絮凝后过滤，并配置成分散液，得木质素粗液；（3）将木质素粗液醇沉除杂后，再用硫酸溶液调节pH为2.0～2.5，静置絮凝后过滤水洗，得精制木质素；（4）将植物淀粉与其质量1.2～2.0倍的质量分数为50%乙醇溶液混合，在80～85℃下搅拌糊化30～40min，过滤得糊化物；（5）将亚硫酸氢钠与亚硝酸钠按质量比6:1～12:1配置成改性剂；（6）将精制木质素与糊化物混合后加入改性剂中搅拌1～2h，经醇沉后洗涤干燥，得改性复合淀粉/木质素；（7）按重量份数计，将100～200份改性复合淀粉/木质素，150～200份质量分数为98%硫酸溶液，600～800份质量分数为1%苯乙烯磺酸钠溶液，混合均匀后加热至100～110℃，磺化反应3～5h后洗涤干燥，得木质素/淀粉基复合磺化减水剂。所述硫酸镁为造纸黑液质量的0.25～0.45%。所述植物淀粉为马铃薯淀粉、藕淀粉、菱角淀粉中的一种或多种。所述改性剂具体制备方法为将亚硫酸氢钠加入去离子水中，在80～90℃下，以1mL/min滴加质量分数为10%亚硝酸钠溶液，搅拌反应1～2h制得。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术以造纸黑液为原料，提取并精制木质素，将精制木质素表与淀粉糊化液经氧化增加羧基基团的含量，提高其分散性能，同时降低木质素磺酸盐中还原糖类的含量，改善其对混凝土的缓凝作用，再通过精制木质素表面的富含的活性基团与淀粉糊化液接枝共聚，再经磺化反应接枝磺酸基团，利用磺酸基团具有的高减水性和羧基基团具有的缓凝保坍性能，使其具有一定的坍落度保持值，本专利技术操作简便，对水泥净浆的分散效果好，有效改善减水率、混凝土凝结时间及混凝土抗压强度，且该制备工艺简单便捷，合成条件低，能有效降低能耗，节约成本。具体实施方式取80～100L造纸黑液，500～700g硫酸镁，加入80～100L去离子水中，在70～80℃下，以300～400r/min搅拌反应50～60min后，转入离心机中，以2000～3000r/min离心分离15～20min，收集上层液体，得预处理造纸黑液，向预处理造纸黑液中，加入质量分数为20%硫酸溶液至预处理造纸黑液pH为1.5～2.0，在60～70℃下静置絮凝1～2h后过滤得滤渣，将滤渣加入10～20L去离子水中，以300～400r/min搅拌20～30min，再用质量分数为1%硫酸溶液调节pH为5.5～6.0，得木质素粗液，向木质素粗液中加入800～1000mL无水乙醇，以300～400r/min搅拌30～40min后过滤，收集滤液，用质量分数为5%硫酸溶液调节滤液pH为2.0～2.5，在60～70℃下静置絮凝1～2h后过滤得沉淀，并用去离子水洗涤沉淀3～5次，自然风干后得精制木质素，称取100～120g玉米淀粉，150～180g马铃薯淀粉，加入500～600mL质量分数为50%乙醇溶液中，在80～85℃恒温水浴下，以300～400r/min搅拌糊化30～40min，过滤得糊化物，称取20～24g亚硫酸氢钠，加入300～500mL去离子水中，在80～90℃恒温水浴下，以1mL/min滴加20～30mL质量分数为10%亚硝酸钠溶液，以300～400r/min搅拌反应1～2h，得改性剂，称取100～200g精制木质素，50～100g糊化物，加入改性剂中，以300～400r/min搅拌1～2h，得混合液，再用质量分数为5%氢氧化钠溶液调节混合液pH至中性，再加入200～300mL无水乙醇，静置30～40min后过滤得沉淀产物，用无水乙醇洗涤沉淀产物3～5次，将洗净后的沉淀产物置于真空干燥箱中，在70～80℃下干燥2～3h，得改性复合淀粉/木质素，取100～200g改性复合淀粉/木质素，与80～100mL质量分数为98%硫酸溶液，加入600～800mL质量分数为1%苯乙烯磺酸钠溶液中，混合均匀后加热至100～110℃，磺化反应3～5h，冷却至室温后过滤得滤饼，用去离子水洗涤滤饼至洗涤液呈中性，再将滤饼置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，得木质素/淀粉基复合磺化减水剂。实例1取80L造纸黑液，500g硫酸镁，加入80L去离子水中，在70℃下，以300r/min搅拌反应50min后，转入离心机中，以2000r/min离心分离15min，收集上层液体，得预处理造纸黑液，向预处理造纸黑液中，加入质量分数为20%硫酸溶液至预处理造纸黑液pH为1.5，在60℃下静置絮凝1h后过滤得滤渣，将滤渣加入10L去离子水中，以300r/min搅拌20min，再用质量分数为1%硫酸溶液调节pH为5.5，得木质素粗液，向木质素粗液中加入800mL无水乙醇，以300r/min搅拌30min后过滤，收集滤液，用质量分数为5%硫酸溶液调节滤液pH为2.0，在60℃下静置絮凝1h后过滤得沉淀，并用去离子水洗涤沉淀3次，自然风干后得精制木质素，称取100g玉米淀粉，150g马铃薯淀粉，加入500mL质量分数为50%乙醇溶液中，在80℃恒温水浴下，以300r/min搅拌糊化30min，过滤得糊化物，称取20g亚硫酸氢钠，加入300mL去离子水中，在80℃恒温水浴下，以1mL/min滴加20mL质量分数为10%亚硝酸钠溶液，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木质素/淀粉基复合磺化减水剂的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）向造纸黑液中加入硫酸镁，搅拌混合后离心分离，收集上层液体，得预处理造纸黑液；（2）用硫酸溶液调节预处理造纸黑液pH为1.5～2.0，静置絮凝后过滤，并配置成分散液，得木质素粗液；（3）将木质素粗液醇沉除杂后，再用硫酸溶液调节pH为2.0～2.5，静置絮凝后过滤水洗，得精制木质素；（4）将植物淀粉与其质量1.2～2.0倍的质量分数为50%乙醇溶液混合，在80～85℃下搅拌糊化30～40min，过滤得糊化物；（5）将亚硫酸氢钠与亚硝酸钠按质量比6:1～12:1配置成改性剂；（6）将精制木质素与糊化物混合后加入改性剂中搅拌1～2h，经醇沉后洗涤干燥，得改性复合淀粉/木质素；（7）按重量份数计，将100～200份改性复合淀粉/木质素，150～200份质量分数为98%硫酸溶液，600～800份质量分数为1%苯乙烯磺酸钠溶液，混合均匀后加热至100～110℃，磺化反应3～5h后洗涤干燥，得木质素/淀粉基复合磺化减水剂。

【技术特征摘要】
1.一种木质素/淀粉基复合磺化减水剂的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）向造纸黑液中加入硫酸镁，搅拌混合后离心分离，收集上层液体，得预处理造纸黑液；（2）用硫酸溶液调节预处理造纸黑液pH为1.5～2.0，静置絮凝后过滤，并配置成分散液，得木质素粗液；（3）将木质素粗液醇沉除杂后，再用硫酸溶液调节pH为2.0～2.5，静置絮凝后过滤水洗，得精制木质素；（4）将植物淀粉与其质量1.2～2.0倍的质量分数为50%乙醇溶液混合，在80～85℃下搅拌糊化30～40min，过滤得糊化物；（5）将亚硫酸氢钠与亚硝酸钠按质量比6:1～12:1配置成改性剂；（6）将精制木质素与糊化物混合后加入改性剂中搅拌1～2h，经醇沉后洗涤干燥，得改性复合淀粉/木质素；（7）按重量份数计，将100～20...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱浩明，杨阳，
申请(专利权)人：常州市丰瑞电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32