專利名稱：一種磺酸鹽減水劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及減水劑技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種磺酸鹽減水劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著建筑科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，具備高的工作性能、良好的體積穩(wěn)定性、高強(qiáng)度和高耐久性等特點的高性能混凝土成為混凝土的發(fā)展方向，它不僅具有優(yōu)越的分散塑化效果，還能有效減少和防止坍落度經(jīng)時損失，滿足了施工工藝的需要。隨著混凝土在我國的迅速發(fā)展和廣泛的使用，混凝土外加劑的研究得到了越來越廣泛的關(guān)注。減水劑是常用的混凝土外加劑，為陰離子型表面活性劑，一方面，減水劑可吸附于水泥顆粒表面使顆粒顯示電性能，從而使水泥顆粒間由于帶相同電荷而相互排斥，進(jìn)而使水泥顆粒被分散并且釋放顆粒間多余的水分；另一方面，減水劑的加入使水泥顆粒表面形成吸附膜，影響水泥的水化速度，使水泥石晶體的生長更為完善，減少水分蒸發(fā)的毛細(xì)空隙，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為致密，從而提高了水泥砂漿的硬度和結(jié)構(gòu)致密性。目前廣泛使用的減水劑包括木質(zhì)素磺酸鹽減水劑、萘系減水劑、三聚氰胺系減水劑、氨基磺酸鹽系減水劑、脂肪族減水劑和聚羧酸減水劑等。其中，氨基磺酸鹽系高效減水劑是芳香族氨基磺酸鹽醛類縮合物，對水泥粒子具有高度分散性，與水泥的相容性好，減水率在25%左右，合成工藝簡單；并且，采用氨基磺酸鹽系高效減水劑的混凝土耐久性好， 1 2小時內(nèi)基本無塌落度損失。但是，氨基磺酸鹽系高效減水劑的減水率同新一代聚羧酸減水劑相比較低，易造成混凝土泌水現(xiàn)象，因此，對氨基磺酸鹽系高效減水劑進(jìn)行改性以改善泌水缺陷同時進(jìn)一步提高減水率，一直是混凝土外加劑領(lǐng)域非常重視的問題。對于氨基磺酸鹽減水劑改性研究，報道較多的是利用木質(zhì)素、尿素、栲膠或含羧基單體對其進(jìn)行改性。聚羧酸減水劑是由烯酸化合物和聚氧乙烯醚合成的大單體聚合而成， 由于活性基團(tuán)羧基和親水極強(qiáng)的聚氧乙烯基提供的空間位阻效應(yīng)造成其較高的減水率。本發(fā)明人考慮，將大單體引入氨基磺酸鹽減水劑的分子鏈中，提高氨基磺酸鹽減水劑的減水率。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種磺酸鹽減水劑及其制備方法， 該方法制備的磺酸鹽減水劑的減水率較高。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種磺酸鹽減水劑的制備方法，包括以下步驟將烯酸類化合物和聚氧乙烯醚在溶劑中混合，酯化反應(yīng)后得到第一反應(yīng)產(chǎn)物；將苯酚類化合物、對氨基苯磺酸鈉和水混合，調(diào)節(jié)pH值至9 11，得到第一混合物；向所述第一混合物中滴加甲醛和烯醛類化合物，反應(yīng)后調(diào)節(jié)PH值至3 6，得到第二反應(yīng)產(chǎn)物；
向所述第二反應(yīng)產(chǎn)物中加入所述第一反應(yīng)產(chǎn)物，反應(yīng)后得到磺酸鹽減水劑。優(yōu)選的，所述烯酸類化合物選自丙烯酸、甲基丙烯酸和馬來酸酐中的一種或幾種。優(yōu)選的，酯化反應(yīng)的反應(yīng)溫度為100°C 130°C。優(yōu)選的，所述酯化反應(yīng)在催化劑和阻聚劑存在的條件下進(jìn)行，所述催化劑為濃硫酸，所述阻聚劑為對苯二酚。優(yōu)選的，所述苯酚類化合物選自苯酚、對苯二酚、間苯二酚和雙酚A中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述第一混合物的溫度為60 70°C。優(yōu)選的，所述烯醛類化合物選自丙烯醛、丁烯醛和甲基丙烯醛中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述得到第二反應(yīng)產(chǎn)物的反應(yīng)溫度為90 100°C，反應(yīng)時間為2 4h。優(yōu)選的，所述烯酸類化合物、聚氧乙烯醚、苯酚類化合物、對氨基苯磺酸鈉、甲醛和烯醛類化合物的重量比為(5 10) (3 10) (8 15) (10 15) (8 20) (5 10)。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種上述制備方法制備的磺酸鹽減水劑。本發(fā)明提供一種磺酸鹽減水劑及其制備方法，該方法包括以下步驟將烯酸類化合物和聚氧乙烯醚在溶劑中混合，酯化反應(yīng)后得到第一反應(yīng)產(chǎn)物；將苯酚類化合物、對氨基苯磺酸鈉和水混合，得到第一混合物；向所述第一混合物中滴加甲醛和烯醛類化合物，反應(yīng)后得到第二反應(yīng)產(chǎn)物；向所述第二反應(yīng)產(chǎn)物中加入所述第一反應(yīng)產(chǎn)物，反應(yīng)后得到磺酸鹽減水劑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明加入了烯醛類化合物，從而在第二反應(yīng)產(chǎn)物即氨基磺酸減水劑中引入雙鍵，進(jìn)而與第一反應(yīng)產(chǎn)物即聚羧酸單體進(jìn)行雙鍵自由基聚合，將聚羧酸單體引入到氨基磺酸減水劑的分子中。由于聚羧酸單體的引入，新的官能團(tuán)羧基和聚氧乙烯基側(cè)鏈的空間位阻效應(yīng)進(jìn)一步提高了氨基磺酸鹽減水劑的減水率，同時改善其泌水性。 因此，本發(fā)明制備的磺酸鹽減水劑的減水率較高，不易發(fā)生混凝土泌水現(xiàn)象。
具體實施例方式下面對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明公開了一種磺酸鹽減水劑的制備方法，包括以下步驟將烯酸類化合物和聚氧乙烯醚在溶劑中混合，酯化反應(yīng)后得到第一反應(yīng)產(chǎn)物；將苯酚類化合物、對氨基苯磺酸鈉和水混合，調(diào)節(jié)pH值至9 11，得到第一混合物；向所述第一混合物中滴加甲醛和烯醛類化合物，反應(yīng)后調(diào)節(jié)PH值至3 6，得到第二反應(yīng)產(chǎn)物；向所述第二反應(yīng)產(chǎn)物中加入所述第一反應(yīng)產(chǎn)物，反應(yīng)后得到磺酸鹽減水劑。從上述制備方法可以看出，本發(fā)明的磺酸鹽減水劑由烯酸類化合物和聚氧乙烯醚酯化反應(yīng)得到的第一反應(yīng)產(chǎn)物即聚羧酸單體與對氨基苯磺酸鈉、苯酚類化合物、水、甲醛和烯醛類化合物縮聚反應(yīng)而成。由于本發(fā)明以第一反應(yīng)產(chǎn)物即聚羧酸單體作為改性劑對第二反應(yīng)產(chǎn)物即氨基磺酸鹽高效減水劑進(jìn)行改性，提高了氨基磺酸鹽高效減水劑的減水性能， 并改善其易泌水和易扒底的缺陷。在得到第一反應(yīng)產(chǎn)物的步驟中，所述烯酸類化合物優(yōu)選選自丙烯酸、甲基丙烯酸和馬來酸酐中的一種或幾種；所述溶劑優(yōu)選為有機(jī)溶劑，更優(yōu)選為甲苯或二甲苯。所述得到第一反應(yīng)產(chǎn)物的酯化反應(yīng)優(yōu)選在裝有溫度計、攪拌器、回流冷凝管和分水器的三口瓶中進(jìn)行，該酯化反應(yīng)的溫度優(yōu)選為100°c 130°C，更優(yōu)選為120°C 130°C，該溫度過高和過低都不利于酯化反應(yīng)的順利進(jìn)行；該酯化反應(yīng)至分水器中不再出現(xiàn)水滴為止，從而得到第一反應(yīng)產(chǎn)物，即聚羧酸單體。作為一種優(yōu)選實施方式，在制備第一反應(yīng)產(chǎn)物時，所述酯化反應(yīng)在催化劑和阻聚劑存在的條件下進(jìn)行，所述催化劑為濃硫酸或氫氧化鈉，所述阻聚劑為對苯二酚，即，該步驟具體為在催化劑和阻聚劑存在的條件下，將烯酸類化合物和聚氧乙烯醚在溶劑中混合， 酯化反應(yīng)后得到第一反應(yīng)產(chǎn)物，所述催化劑優(yōu)選為濃硫酸，所述阻聚劑優(yōu)選為對苯二酚。另一方面，本發(fā)明利用苯酚類化合物、對氨基苯磺酸鈉、水、甲醛和烯醛類化合物等制備氨基磺酸鹽高效減水劑。其中，所述苯酚類化合物選自苯酚、對苯二酚、間苯二酚和雙酚A中的一種或幾種；所述烯醛類化合物選自丙烯醛、丁烯醛和甲基丙烯醛中的一種或幾種。在本發(fā)明中，所述制備第一混合物的步驟、制備第二反應(yīng)產(chǎn)物的步驟和制備磺酸鹽減水劑的步驟均優(yōu)選在三口瓶中進(jìn)行，所述三口瓶優(yōu)選裝有溫度計、攪拌器、回流冷凝管和分水器。在制備第一混合物的步驟中，溫度優(yōu)選為60 70°C，更優(yōu)選為70°C ；其中第一混合物優(yōu)選呈堿性，本發(fā)明調(diào)節(jié)其PH值至9 11。在得到第一混合物后，向所述第一混合物中滴加甲醛和烯醛類化合物，所述甲醛和烯醛類化合物的滴加時間與第二反應(yīng)產(chǎn)物的制備具有密切的關(guān)系，甲醛和烯醛類化合物的滴加時間過短，將不利于物質(zhì)之間的混合和反應(yīng)，本步驟采用的滴加時間優(yōu)選為1 2h， 更優(yōu)選為池。在制備第二反應(yīng)產(chǎn)物的步驟中，反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間是影響減水劑形成的另外的重要因素，所述反應(yīng)溫度優(yōu)選為90 100°C，更優(yōu)選為95 100°C ；反應(yīng)時間優(yōu)選為 2 4h，更優(yōu)選為3 4h。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明加入了烯醛類化合物，從而在第二反應(yīng)產(chǎn)物即氨基磺酸減水劑中引入雙鍵，本發(fā)明采用的烯醛類化合物選自丙烯醛、丁烯醛和甲基丙烯醛中的一種或幾種。由于第一反應(yīng)產(chǎn)物和第二反應(yīng)產(chǎn)物之間的反應(yīng)在酸性條件下進(jìn)行，因此，本發(fā)明將所述第二反應(yīng)產(chǎn)物的PH值調(diào)節(jié)至3 6，有利于第一反應(yīng)產(chǎn)物和第二反應(yīng)產(chǎn)物之間的反應(yīng)。所述得到磺酸鹽減水劑的反應(yīng)溫度優(yōu)選為90 100°C，更優(yōu)選為95 100°C ；反應(yīng)時間優(yōu)選為2 4h，更優(yōu)選為3 4h。在第二反應(yīng)產(chǎn)物與第一反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)后，還優(yōu)選包括將其PH調(diào)節(jié)至中性，從而得到磺酸鹽減水劑。由于烯醛類化合物的加入，本發(fā)明在第二反應(yīng)產(chǎn)物即氨基磺酸減水劑中引入雙鍵，進(jìn)而與第一反應(yīng)產(chǎn)物即聚羧酸單體進(jìn)行雙鍵自由基聚合，將聚羧酸單體引入到氨基磺酸減水劑的分子中。由于聚羧酸單體的引入，新的官能團(tuán)羧基和聚氧乙烯基側(cè)鏈的空間位阻效應(yīng)進(jìn)一步提高了氨基磺酸鹽減水劑的減水率，同時改善其泌水性。因此，本發(fā)明制備的磺酸鹽減水劑的減水率較高，不易發(fā)生混凝土泌水現(xiàn)象。此外，本發(fā)明制備的減水劑與聚羧酸減水劑相比，對水泥的適應(yīng)比較好。按照本發(fā)明，所述烯酸類化合物、聚氧乙烯醚、苯酚類化合物、對氨基苯磺酸鈉、甲醛和烯醛類化合物的重量比優(yōu)選為(5 10) (3 10) (8 15) (10 15) (8 20) (5 10)，優(yōu)選為(5 10) 3 (10 13) 12 (15 17) 5。其中，在制備所述第一混合物時，所述水的加入量采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的重量份即可。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種上述制備方法制備的磺酸鹽減水劑。該磺酸鹽減水劑使用時，所述磺酸鹽減水劑摻量優(yōu)選為膠凝材料質(zhì)量的0. 7% 2%，更優(yōu)選為1%。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明制得的接枝氨基磺酸鹽高效減水劑，在摻量為膠凝材料質(zhì)量的1 %時，相應(yīng)的減水率在以上，對混凝土的增強(qiáng)效果明顯，并且，所拌混凝土和易性好，不扒底，不泌水。為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。實施例1新型接枝氨基磺酸鹽高效減水劑的制備，原料重量配比為對氨基苯磺酸鈉12%苯酚10%甲酸15%丙烯醛5%丙烯酸7%聚氧乙烯醚3%余量為水具體操作步驟如下步驟a)酯化反應(yīng)向裝有溫度計、攪拌器、回流冷凝管和分水器的三口瓶中加入丙烯酸、甲苯、聚氧乙烯醚、對苯二酚和濃硫酸，升溫至120°C，直至分水器中不再出現(xiàn)水滴為止，得到第一反應(yīng)產(chǎn)物，備用。步驟b)縮聚反應(yīng)將苯酚、對氨基苯磺酸鈉和水加入另一個三口瓶中，并調(diào)節(jié)PH 值至9 11，溫度控制在70°C，滴加甲醛和丙烯醛的混合物，并于1 池滴加完，升溫至 950C，待反應(yīng)池后，調(diào)節(jié)pH值4 6，加入步驟a)制備的第一反應(yīng)產(chǎn)物，繼續(xù)保溫4h，再調(diào)節(jié)PH值至中性，即得到接枝改性的磺酸鹽減水劑。利用如下方法對本實施例制備的減水劑進(jìn)行性能測試(1)水泥凈漿流動度實驗水泥凈漿流動度參照《混凝土外加劑均質(zhì)性試驗方法》(GB8077-2000)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測。本實施例制備的減水劑為水泥質(zhì)量的1%，對得到的水泥進(jìn)行水泥凈漿流動度測定，測得水泥凈凈漿流動度為觀0匪。(2)混凝土性能試驗外加劑減水率、抗壓強(qiáng)度參照《混凝土外加劑》(GB8076-1997)的相關(guān)定進(jìn)行檢測。本實施例制備的減水劑為混凝土質(zhì)量的1 %，對得到的混凝土進(jìn)行性能測定，測得混凝土減水率為；制得的混凝土抗壓強(qiáng)度比為3天160%，7天160%，觀天150%。實施例2新型接枝氨基磺酸鹽高效減水劑的制備，原料重量配比為對氨基苯磺酸鈉12%苯酚7%對苯二酚4%甲酸17%丙烯醛5%甲基丙烯酸7%聚氧乙烯醚3%余量為水具體操作步驟如下步驟a)酯化反應(yīng)向裝有溫度計、攪拌器、回流冷凝管和分水器的三口瓶中加入甲基丙烯酸、甲苯、聚氧乙烯醚、對苯二酚和濃硫酸，升溫至120°C，直至分水器中不再出現(xiàn)水滴為止，得到第一反應(yīng)產(chǎn)物，備用。步驟b)縮聚反應(yīng)將苯酚、對苯二酚、對氨基苯磺酸鈉和水加入到另一個三口瓶中，并調(diào)節(jié)PH值到9 11，溫度控制在70°C，滴加甲醛和丙烯醛的混合物，并于1 池滴加完，升溫至95°C，待反應(yīng)池后，調(diào)節(jié)pH值4 6，加入步驟a)制備的第一反應(yīng)產(chǎn)物，繼續(xù)保溫4h，再調(diào)節(jié)pH值至中性，即得到接枝改性的磺酸鹽減水劑。對本實施例制備的減水劑進(jìn)行性能測試(1)水泥凈漿流動度實驗水泥凈漿流動度參照《混凝土外加劑均質(zhì)性試驗方法》(GB8077-2000)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測。本實施例制備的減水劑為水泥質(zhì)量的1%，對得到的水泥進(jìn)行水泥凈漿流動度測定，測得水泥凈凈漿流動度為四0匪。(2)混凝土性能試驗外加劑減水率、抗壓強(qiáng)度參照《混凝土外加劑》(GB8076-1997)的相關(guān)定進(jìn)行檢測。本實施例制備的減水劑為混凝土質(zhì)量的1 %，對得到的混凝土進(jìn)行性能測定，測得混凝土減水率為30% ；制得的混凝土抗壓強(qiáng)度比為3天170%，7天160%，觀天160%。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種磺酸鹽減水劑的制備方法，包括以下步驟將烯酸類化合物和聚氧乙烯醚在溶劑中混合，酯化反應(yīng)后得到第一反應(yīng)產(chǎn)物；將苯酚類化合物、對氨基苯磺酸鈉和水混合，調(diào)節(jié)PH值至9 11，得到第一混合物；向所述第一混合物中滴加甲醛和烯醛類化合物，反應(yīng)后調(diào)節(jié)PH值至3 6，得到第二反應(yīng)產(chǎn)物；向所述第二反應(yīng)產(chǎn)物中加入所述第一反應(yīng)產(chǎn)物，反應(yīng)后得到磺酸鹽減水劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述烯酸類化合物選自丙烯酸、甲基丙烯酸和馬來酸酐中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，酯化反應(yīng)的反應(yīng)溫度為100°C 130°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述酯化反應(yīng)在催化劑和阻聚劑存在的條件下進(jìn)行，所述催化劑為濃硫酸，所述阻聚劑為對苯二酚。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述苯酚類化合物選自苯酚、對苯二酚、間苯二酚和雙酚A中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一混合物的溫度為60 70 "C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述烯醛類化合物選自丙烯醛、丁烯醛和甲基丙烯醛中的一種或幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述得到第二反應(yīng)產(chǎn)物的反應(yīng)溫度為90 100°C，反應(yīng)時間為2 4h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述烯酸類化合物、聚氧乙烯醚、 苯酚類化合物、對氨基苯磺酸鈉、甲醛和烯醛類化合物的重量比為(5 10) (3 10) (8 15) (10 15) (8 20) (5 10)。
10.權(quán)利要求1 9任意一項制備方法制備的磺酸鹽減水劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磺酸鹽減水劑及其制備方法，包括以下步驟將烯酸類化合物和聚氧乙烯醚在溶劑中混合，酯化反應(yīng)后得到第一反應(yīng)產(chǎn)物；將苯酚類化合物、對氨基苯磺酸鈉和水混合，得到第一混合物；向所述第一混合物中滴加甲醛和烯醛類化合物，反應(yīng)后得到第二反應(yīng)產(chǎn)物；向所述第二反應(yīng)產(chǎn)物中加入所述第一反應(yīng)產(chǎn)物，反應(yīng)后得到磺酸鹽減水劑。由于本發(fā)明加入了烯醛類化合物，在第二反應(yīng)產(chǎn)物中引入雙鍵，進(jìn)而與第一反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行雙鍵自由基聚合，將聚羧酸單體引入到氨基磺酸減水劑的分子中。由于聚羧酸單體的引入，新的官能團(tuán)羧基和聚氧乙烯基側(cè)鏈的空間位阻效應(yīng)進(jìn)一步提高了氨基磺酸鹽減水劑的減水率，同時改善其泌水性。
文檔編號C08G14/073GK102504151SQ201110315098
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者孟凡軍, 朱化雨, 趙洪義 申請人:山東宏藝科技股份有限公司