脂肪族高效减水剂的合成工艺

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( 3) 滴加完毕后, 升温至 90 ̄95℃, 保温 2 ̄3h, 得到 含固量为 35%的产品。 1.3 水泥净浆实验和混凝土实验
( 1) 实验原材料: 减水剂为本实验合成的脂肪族高 效减水剂。此外, 为了与其它减水剂比较, 选用了常用 的磺化三聚氰胺减水剂 SM 及萘系减水剂; 水泥采用 52.5 基准水泥; 集料为 5 ̄20mm 的碎石和风干中砂。
脂 肪 族 高 效 减 水 剂 反 应 机 理 比 较 复 杂[4]。不 同 的 工 艺和配方虽然都可以生产出脂肪族减水剂, 但是各种 产品的综合性能相差很大。影响脂肪族减水剂性能的 因素有: 合成时的加料方式、反应温度、反应浓度、原料 配比等[5]。本文在介绍合成工艺的基础上, 对几个重要 影响因素进行了讨论分析。 1 实验 1.1 主要原料
反应物只有在合理的浓度下才能得到理想的产 品, 浓度过低使反应不易进行, 浓度过大又使反应太过 激烈, 导致产品分子量过大。分别在不同浓度下合成脂 肪族减水剂, 其分散性见表 5。
表 5 反应物浓度对分散性能的影响
反 应 物 浓 度 /%
20
25
30
35
40
流动度/mm 200
220
245
260
245
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2007 年第 3 期
混凝土与水泥制品
总第 155 期
2.2 醛酮摩尔比对分散性能的影响 不同的醛酮摩尔比得到的产品的相对分子量及分
子量分布不一样。作为一种分散剂要有合适的相对分 子质量及分子量分布, 所以醛酮摩尔比是生产脂肪族 减水剂的一个重要参数。试验分别在不同醛酮摩尔比 下合成脂肪族减水剂, 其产品分散性见表 2。
收稿日期: 2007- 04- 20 作者简介: 徐寿相( 1978.10- ) , 男, 助理工程师。 通讯地址: 苏州市望亭新华开发区 联系电话: 0512- 68079299
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脂肪族减水剂是上世纪 80 年代发展起来 的 一 种 新 型 减 水 剂[3]。 它 是 以 丙 酮 、甲 醛 、焦 亚 硫 酸 钠 、亚 硫 酸 钠等为主要原料, 经过磺化、缩合而制得的阴离子高分 子表面活性剂。它具有以下特点: ( 1) 减水率高。( 2) 含 气量低, 有利于制备高强、高性能混凝土。( 3) Na2SO4 含 量低, 冬季无结晶沉淀现象, 可以方便地复配成防冻 剂、泵送剂。( 4) 原料来源广泛, 在工业萘价格上扬的今 天, 其性价比要高于萘系减水剂。
表 2 醛酮摩尔比对分散性的影响
醛酮摩尔比
1.6
1.9
2.1
2.4
2.7
流动度/mm 200
235
260
240
200
由表 2 可以看出, 醛酮摩尔比为 2.1 时, 产品的分 散性能最理想。醛酮摩尔比过小或过大时, 产品的分散 性能都不理想。 2.3 磺化剂同丙酮摩尔比对分散性能的影响
磺化剂用量是影响脂肪族减水剂分散性的另一关 键因素。因为磺化剂为产物提供了磺酸基团, 而较多的 磺 酸 基 团 对 产 品 的 分 散 性 有 利 。但 如 果 磺 酸 基 团 过 多 , 则由于空间位阻的影响又会使缩合困难, 从而导致产 品分子量过小, 即磺酸基团过多会使产品分散性能下 降。实验研究了磺化剂同丙酮的摩尔比对产品分散性 能的影响, 结果见表 3。
表 3 磺化剂同丙酮的摩尔比对分散性的影响
磺化剂与丙酮的摩尔比
0.5
0.6
0.7
0.8
流 动 度 /mm
220
245
260
210
由表 3 可知, 磺化剂与丙酮的摩尔比在 0.7 时产 品的分散性最好。 2.4 Na2SO3 与 Na2S2O5 的摩尔比对分散性的影响
脂肪族减水剂是在碱性条件下合成的, pH 值一般 在 10.5 ̄12 为好。所以用 Na2SO3 和 Na2S2O5 配合使用来 调整 pH 值。分别在不同 Na2SO3 与 Na2S2O5 的摩尔比下 合成脂肪族减水剂, 其分散性见表 4。
品种
/%


脂肪酸 0.5
萘系
0.5
SM
0.5
W/C
0.715 0.556 0.579 0.574
减水率 /% 0 20.8 19.0 19.6
抗 压 强 度/MPa
3d
7d
28d
12.9 20.8 31.6
19.1 34.7 47.3
17.9 33.1 43.6
wenku.baidu.com
18.5 33.8 44.9
注: 配合比为 C: S: G=1:2.17:3.43
表 6 的数据表明: ( 1) 脂肪族减水剂用量 0.5%时, 减水率可以达到 20.8%,说明其分散性能良好。( 2) 脂肪 族减水剂的减水率比萘系和 SM 减水剂都要高, 同时 其 3d、7d、28d 的抗压强度也较高。 4 结论
( 1) 经试验得到的合成酯肪族高效减水剂的最佳 配 合 比 是 甲 醛 : 丙 酮 : 磺 化 剂=2.1: 1: 0.7, 其 中 Na2SO3/ Na2S2O5=7。
表 4 Na2SO4 与 Na2S2O5 的摩尔比对分散性的影响
Na2SO4 与 Na2S2O5 的摩尔比





流动度/mm 190
220
245
260
240
由表 4 可以看出, Na2SO3 与 Na2S2O5 的摩尔比在 7 时产品的分散性最好。Na2SO3/Na2S2O5 过小或过大时的 pH 值均不合适, 从而使产品的分散性下降。 2.5 反应物浓度对分散性的影响
0 前言 高效减水剂是生产高强、高性能混凝土的主要原
料之一。目前在国内市场上, 使用的高效减水剂主要有 萘系减水剂, 磺化三聚氰胺系减水剂, 氨基磺酸盐系减 水 剂 以 及 聚 羧 酸 盐 系 减 水 剂[1, 2]。 其 中 萘 系 减 水 剂 使 用 量最大, 但是它存在着一些缺陷: 比如生产过程中对环 境污染比较严重; 减水率不是很高; 产品保坍性能差; 硫酸钠含量高, 冬季有结晶沉淀的现象。而且原料工业 萘价格波动较大。
表 1 加料方式对分散性的影响
滴加方式

A+0.5B
0.5A+B

流 动 度 /mm
170
230
260
220
注: 减水剂掺量为水泥量的 0.5%, W/C 为 0.29。
由表 1 可以看出, 不同的加料方式对脂肪族减水 剂的分散性有较大影响。单独滴加甲醛( A) 时净 浆流 动度只有 170mm, 混合滴加 50%的甲醛和全部丙酮 时 流动度可以达到 260mm。
( 2) 加料方式对产品性能有较大影响, 建议采用滴 加 50%的甲醛和全部的丙酮, 其所获产品的综合性能 良好。
( 3) 优化脂肪族减水剂的配方和工艺,可以缩短生 产周期,降低生产成本,提高产品的性能。
参考文献: [1] 王国建 , 等.后 酯化 法 制 备 聚 羧 酸 盐 高 效 减 水 剂 的 研 究[J].新 型 建 筑材料, 2006(4): 45- 50. [2] 季春伟, 等.VIVID- 500 聚 羧酸 超塑化 剂性 能评 价[J].混 凝土, 2005 (4): 17- 20. [3] 朱 新 法.脂 肪 族 磺 酸 盐 减 水 剂 合 成 方 法 综 述[J].混 凝 土 , 2004(9): 34- 36. [4] 王万金.脂 肪 族 高 效 减 水 剂 的 生 产 工 艺[J].现 代 化 工 ( 增 刊 ) , 2004 (7): 190- 192. [5] 唐耀辉.TH- A 新型 脂肪 族高效 减水 剂的 研究[J].中国混 凝 土 外 加 剂, 2005(3): 26- 28.
丙酮( 工业级) 、甲醛( 工业级) 、焦亚硫酸钠和亚硫 酸钠( 工业级) 。 1.2 合成实验
( 1) 将 一 部 分 甲 醛 、丙 酮 和 Na2S2O5 混 合 均 匀 , 备 用。
( 2) 在装有回流冷凝管、温度计、搅拌器、滴液漏斗
的 四 口 烧 瓶 中 加 入 称 量 好 的 自 来 水 和 Na2SO3 以 及 另 一部分甲醛。开动搅拌器用水浴升温至 55℃, 在 55 ̄ 65℃条件下用滴液漏斗缓慢滴加上述的混合液, 滴加 时间 3 ̄4h。
2007 年第 3 期 6月
混凝土与水泥制品 CHINA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS
2007 No3 June
脂肪族高效减水剂的合成工艺
徐寿相 1, 许如源 1, 刘长春 2 ( 1.苏州兴邦化学建材有限公司, 215155; 2.常州工程职业技术学院, 213164)
( 2) 水 泥 净 浆 实 验 : 按 照 GB/8077- 2000 的 方 法 测 定水泥净浆流动度。
( 3) 混 凝 土 实 验 : 按 照 GB8076- 1997 的 方 法 进 行 混凝土性能的测定。 2 结果与讨论 2.1 加料方式对产品分散性能的影响
不同的加料方式得到的产品的结构不一样, 从而 使产品的分散性能不一样。实验中, 分别滴加不同量的 甲醛( A) 及丙酮( B) , 所得脂肪族减水剂产品的分散性 能见表 1。
从表 5 可以看出, 浓度在 35%时产品的分散性能 最理想。浓度过大或过小都对产品分散性不利。 3 脂肪族减水剂同其它减水剂的性能比较
将脂肪族减水剂与其它品种减水剂进行了混凝土 性能比较实验( 按 GB8076- 1997 进行) , 实验结果见表 6。
表 6 不同品种减水剂对混凝土性能的影响
减水剂 掺量
摘 要: 报道了合成脂肪族高效减水剂的试验研究, 并对影响产品分散性的几个工艺因素进行了分析。 关键词: 高效减水剂; 脂肪族化合物; 合成工艺 Abstr act: The synthesis process for an aliphatic superplasticizer in laboratory is described and some technological fators, which will imfluence on flowability of products, are discussed. Key wor ds: Superplasticizer; Aliphatic compound; Synthesis process 中图分类号: TU528.042.2 文献标识码: B 文章编号: 1000- 4637( 2007) 03- 15- 02
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