低分子量磺化淀粉减水剂及其制备方法技术

本发明专利技术的主要目的在于提供一种低分子量磺化淀粉减水剂及其制备方法。所述的方法，其包括以下步骤：将淀粉加入含浓硫酸的磺化溶液中发生磺化反应，过滤，得固体物质和液体物质；将所述的固体物质溶解于水中，调节pH值至中性，得低分子量磺化淀粉减水剂溶液。所要解决的技术问题是通过控制磺化试剂以及磺化反应的工艺条件，制得减水率高的低分子量磺化淀粉减水剂，克服了现有技术中的工艺缺陷，从而更加适于实用。

Low molecular weight sulfonated starch water reducer and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
低分子量磺化淀粉减水剂及其制备方法
本专利技术属于改性淀粉应用
，特别是涉及一种低分子量磺化淀粉减水剂及其制备方法。
技术介绍
减水剂作为一种常见的水泥混凝土外加剂，能在保持水泥混凝土和易性的前提下，显著降低混凝土的用水量。常见的减水剂有木质素减水剂、萘系减水剂和聚羧酸类高性能减水剂，木质素减水剂由于其刚性结构，导致其减水效果有限，而萘系减水剂和聚羧酸高性能减水剂均是基于石化原料来生产加工，市场上急需利用可再生资源制备合成环境友好、减水效率高的减水剂。淀粉作为一种可再生资源，在地球上储量丰富，广泛的存在于植物的种子、根茎、果实和叶子中。淀粉可根据其分子结构分为支链淀粉和直链淀粉，不同来源的淀粉含有不同的直链淀粉和支链淀粉含量。常见的玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉，它们的直链淀粉的含量在20％～30％左右，对于糯玉米淀粉其直链淀粉的含量在0～1％左右。为了实现对淀粉这类可再生资源的利用，通过磺化制备磺化淀粉作为混凝土外加剂是研究的方向之一。查阅已有的文献专利发现，大多数的制备工艺都存在一定的局限性。如，有的磺化反应温度相对较高，造成能耗较高的缺点；有的磺化反应在负温下进行，导致反应时间较长；而且，现有技术中采用的磺化试剂具有毒性，对环境存在污染的隐患；磺化结束后，磺化溶液无法实现循环使用而造成资源的浪费；研究者最新发现高性能减水剂的作用机理是空间位阻作用机理，而支链淀粉具备较大的空间位阻，但是由于技术的不足，难以实现对支链淀粉的利用。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种低分子量磺化淀粉减水剂及其制备方法，所要解决的技术问题是通过控制磺化试剂以及磺化反应的工艺条件制得减水率高的低分子量磺化淀粉减水剂，克服了现有技术中的工艺缺陷，从而更加适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种低分子量磺化淀粉减水剂的制备方法，其包括以下步骤：将淀粉加入含浓硫酸的磺化溶液中发生磺化反应，过滤，得固体物质和液体物质；将所述的固体物质溶解于水中，调节pH值至中性，得低分子量磺化淀粉减水剂溶液。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的方法，其中所述的磺化溶液为浓硫酸和醇类溶剂的混合物。优选的，前述的方法，其中所述的醇类溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和丁醇中的至少一种。优选的，前述的方法，其中以体积份计，所述的浓硫酸和醇类溶剂的混合比例为0.8～2：1。优选的，前述的方法，其中所述的液体物质能再次作为磺化溶液循环利用。优选的，前述的方法，其中所述的淀粉选自高直链淀粉、普通植物淀粉和支链淀粉中的至少一种。优选的，前述的方法，其中以质量份计，所述的淀粉与磺化溶液的投料比为5份～30份：100份。优选的，前述的方法，其中所述的磺化反应的反应温度为5～15℃；反应时间为4～12h。优选的，前述的方法，其中所述的调节pH值采用无机碱，其选自碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钙和氢氧化钠的至少一种。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种低分子量磺化淀粉减水剂，其重均聚合度为70～250。借由上述技术方案，本专利技术提出的低分子量磺化淀粉减水剂及其制备方法至少具有下列优点：1、本专利技术提出的低分子量磺化淀粉减水剂及其制备方法，在磺化溶液中引入浓硫酸，其具有挥发性差、无异味、对人体毒性小和价格低的特点，避免了使用现有技术中毒性较高的氯磺酸磺化，降低了制备过程对环境和操作人员的伤害；同时，也避免了使用现有技术中氨基磺酸磺化时存在异味大的缺陷；2、本专利技术提出的低分子量磺化淀粉减水剂及其制备方法，在磺化溶液中引入醇类溶剂，其种类丰富且无毒，相比较现有技术中使用的有机溶剂，其价格更便宜，对环境更友好；3、本专利技术提出的低分子量磺化淀粉减水剂及其制备方法，该磺化方法实现了对不同支链淀粉含量的淀粉的磺化，扩宽了可使用淀粉原料的种类；4、本专利技术提出的低分子量磺化淀粉减水剂及其制备方法，该磺化方法的反应温度条件温和，仅为5～15℃，无需升温，降低了生产工艺的成本；5、本专利技术提出的低分子量磺化淀粉减水剂及其制备方法，该磺化方法中的液体物质可循环使用，在不影响磺化淀粉分散性的前提下，磺化溶液可使用次数不少于3次，降低了生产成本；6、本专利技术提出的低分子量磺化淀粉减水剂及其制备方法，该磺化方法具有操作方便，对设备要求低和原料成本低的优点；7、本专利技术提出的低分子量磺化淀粉减水剂及其制备方法，其中浓硫酸除了对淀粉进行磺化之外，同时还对磺化淀粉的分子量进行修饰，使得到的磺化淀粉具有较低的重均分子量，经过测试，该低分子量的磺化淀粉的分散性能好，具有很高的减水率。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例详细说明如后。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本专利技术提出的低分子量磺化淀粉减水剂及其制备方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。本专利技术提出一种低分子量磺化淀粉减水剂的制备方法，其包括以下步骤：将淀粉加入含浓硫酸的磺化溶液中发生磺化反应，过滤，得固体物质和液体物质；将所述的固体物质溶解于水中，调节pH值至中性，得低分子量磺化淀粉减水剂溶液。将淀粉加入磺化溶液中发生磺化反应。所述的磺化溶液为浓硫酸和醇类溶剂的混合物。所述的浓硫酸选用质量浓度为98％的硫酸。本专利技术以浓硫酸和醇的混合物作为磺化溶液制备磺化淀粉减水剂，一方面利用浓硫酸磺化淀粉，另一方面还利用浓硫酸对磺化淀粉的分子量进行修饰，从而得到低分子量的磺化淀粉。而醇的加入一方面控制反应的速率，另一方面实现了非均相反应。过滤所得到的固体物质为未洗掉磺化溶液残留的低分子量磺化淀粉减水剂。为了避免磺化溶液残留分继续对淀粉进行磺化和降解，本专利技术的技术方案中，将此固体物质先水解，再用碱性溶液调节其pH值至中性，以使所得的产物低分子量磺化淀粉减水剂能够长期稳定的存在，而不会继续反应变成其他产品。优选的，所述的醇类溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和丁醇中的至少一种。优选的，以体积份计，所述的浓硫酸和醇类溶剂的混合比例为0.8～2：1。优选的，所述的液体物质能再次作为磺化溶液循环利用。过滤所得到的液体物质为可回收的磺化溶液，其可以不经任何处理就循环应用于淀粉的磺化反应中，可再次对淀粉进行磺化，在保证磺化淀粉减水剂分散性的前提下，其可循环使用次数不少于3次，且磺化反应时间随着液体物质使用次数的增加稍有延长，一般磺化反应时间需延长1～3h，但磺化反应总时间不超过12h，以避免过度反应从而使磺化淀粉的重均分子量低于70，影响其分散性能，降低其减水效果。优选的，所述的淀粉选自高直链淀粉(直链淀粉含量≥55％)、普通常见本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低分子量磺化淀粉减水剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：/n将淀粉加入含浓硫酸的磺化溶液中发生磺化反应，过滤，得固体物质和液体物质；/n将所述的固体物质溶解于水中，调节pH值至中性，得低分子量磺化淀粉减水剂溶液。/n

【技术特征摘要】
1.一种低分子量磺化淀粉减水剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
将淀粉加入含浓硫酸的磺化溶液中发生磺化反应，过滤，得固体物质和液体物质；
将所述的固体物质溶解于水中，调节pH值至中性，得低分子量磺化淀粉减水剂溶液。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的磺化溶液为浓硫酸和醇类溶剂的混合物。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的醇类溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和丁醇中的至少一种。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，以体积份计，所述的浓硫酸和醇类溶剂的混合比例为0.8～2：1。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彬，高瑞军，王玲，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11