專利名稱：：一種利用木質(zhì)素磺酸鹽改性脂肪族高效減水劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：-本發(fā)明涉及一種建筑材料，適用于建筑工程中砂漿或混凝土的高效減水劑的制備方法，更具體地說(shuō)是一種利用木質(zhì)素磺酸鹽制備脂肪族高效減水劑。
背景技術(shù)：
：隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，混凝土需求量與日倶增。建筑工業(yè)的飛速發(fā)展和設(shè)計(jì)水平的不斷提高，從建筑物的使用壽命、實(shí)用性和節(jié)約成本等出發(fā)，對(duì)混凝土提出了更高的要求，如提高混凝土的強(qiáng)度，改善預(yù)拌混凝土的和易性，減少混凝土的塌落度損失等。過(guò)去使用的普通混凝土已不能滿足要求，在混凝土中摻加高效減水劑是提高混凝土強(qiáng)度，改善混凝土各種性能的有效辦法。目前混凝土行業(yè)采用的高效減水劑以萘系為主，約占市場(chǎng)的90%左右。但隨著萘系的廣泛使用，其自身的缺陷也突顯出來(lái)，首先工業(yè)萘價(jià)格不穩(wěn)定，波動(dòng)幅度大，萘系減水劑的減水率不夠\高，其次配制的混凝土塌落度損失大，特別對(duì)預(yù)拌混凝土的遠(yuǎn)距離運(yùn)輸中尤為明顯，并且萘系減水劑溶液中鹽含量高，冬季易沉淀、結(jié)塊，嚴(yán)重影響其使用。脂肪族高效減水劑不同于萘系減水劑，由于其具有減水率高，早期強(qiáng)度提高明顯，生成工藝簡(jiǎn)單和成本相對(duì)低廉等優(yōu)勢(shì)，近幾年成為國(guó)內(nèi)外的研究重點(diǎn)。國(guó)內(nèi)近幾年已經(jīng)有一些研究成果。我國(guó)公開(kāi)專利CN1634794A(脂肪族磺酸鹽高效減水劑及其制備方法)采用含羰基的酮類(lèi)化合物和醛類(lèi)化合物作為縮合單體，以亞硫酸鹽為磺化劑，在堿性水溶液中縮合反應(yīng)制得。該產(chǎn)品可作為高強(qiáng)度混凝土和泵送混凝土的高效減水劑。CN1704371A(對(duì)氨基苯磺酸鹽-磺化丙酮-甲醛縮合物高效減水劑及其制備方法)采用對(duì)氨基苯磺酸或?qū)Π被交撬猁}、亞硫酸(氫)或焦亞硫酸鈉、丙酮和甲醛為主要原料合成。能夠解決混凝土的稠度受溫度因素的影響損失較快的問(wèn)題。CN101186459A(利用工業(yè)副產(chǎn)物制造脂肪族高效減水劑的方法及其應(yīng)用)采用對(duì)苯酚、甲酚和保險(xiǎn)粉生產(chǎn)中的工業(yè)副產(chǎn)品的磺化，再與丙酮、甲醛和亞硫酸鹽進(jìn)行磺化和縮合反應(yīng)。制得的產(chǎn)品成本降低1020%，適用于配置各種混凝土構(gòu)件和預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)。脂肪族高效減水劑的優(yōu)點(diǎn)突出，但是也存在著一些缺陷，如拌制的混凝土顏色鮮紅，混凝土易離析，泌水。目前，各國(guó)傾向于對(duì)其改性的研究。目前石油資源日益枯竭、價(jià)格上漲，它的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響日趨嚴(yán)重，這使得天然高分子材料迅速發(fā)展。木質(zhì)素與纖維素及半纖維素共同形成植物體骨架，是自然界中在數(shù)量上僅次于纖維素的第二大天然高分子材料。每年造紙行業(yè)產(chǎn)生的制漿廢液中約含有5000萬(wàn)噸的木質(zhì)素，因而是極具潛力的可再生資源。我國(guó)對(duì)木質(zhì)素的利用率很低，超過(guò)95%的制漿廢液木質(zhì)素仍然主要作為廢棄物，隨廢水直接排入江河或濃縮后經(jīng)焚燒處理。造紙廢水的排放不僅造成資源的很大浪費(fèi)，同時(shí)又污染環(huán)境。如何有效利用木質(zhì)素是目前亟待解決的問(wèn)題。木質(zhì)素磺酸鹽來(lái)源于酸法制漿廢液，是幫助紙漿企業(yè)消化處理紙漿廢液、降低河道污染、保護(hù)環(huán)境的一種重要的環(huán)保產(chǎn)品。生產(chǎn)1噸木質(zhì)素磺酸鹽，能幫助企業(yè)處理2.5噸濃度為40%左右的紙漿廢液，相應(yīng)地降低了紙漿企業(yè)廢液排放對(duì)江河的化學(xué)污染。本發(fā)明利用木質(zhì)素磺酸鹽改性脂肪族制備高效減水劑，克服了普通脂肪族高效減水劑在應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)的離析、泌水、混凝土顏色發(fā)紅等缺點(diǎn)，同時(shí)也有效地使用了木質(zhì)素磺酸鹽，即降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，又減少了環(huán)境污染物，具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對(duì)脂肪族高效減水劑的自身缺點(diǎn)，提供一種利用木質(zhì)素磺酸鹽改性脂肪族高效減水劑及其制備方法。1本發(fā)明所提供的一種利用木質(zhì)素磺酸鹽改性脂肪族高效減水劑及其制備方法，其特征在于以下步驟-(1)將磺化劑、丙酮和水加入反應(yīng)器，升溫至2565。C后反應(yīng)0.11.5h;(2)滴加部分甲醛溶液0,252.5h，升溫至7095。C后反應(yīng)l6h;(3)降溫至6(TC以下，將木質(zhì)素磺酸鹽與剩佘的甲醛溶液加入反應(yīng)器，用堿性調(diào)節(jié)劑將體系PH值調(diào)至8.014.0，升溫至7098。C后反應(yīng)15h降溫出料，即制備得產(chǎn)品。上述原料用量如下(按重量計(jì))丙酮10甲醛1045磺化劑535木質(zhì)素磺酸鹽540水351552根據(jù)權(quán)利要求1所述，滴加部分甲醛的量為總甲醛用量的60100%，剩余甲醛量為總甲醛用量的040%。3根據(jù)權(quán)利要求l所述，磺化劑為亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸鈉中的一種或幾種。4根據(jù)權(quán)利要求1所述，其堿性調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鉀、氨水中的一種或幾種。5根據(jù)權(quán)利要求1所述，其木質(zhì)素磺酸鹽為木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鎂中的一種或幾種。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1本發(fā)明的減水劑配制的混凝土顏色與基準(zhǔn)混凝土顏色相近，適宜于各種混凝土的應(yīng)用。2本發(fā)明的減水劑，拌制的混凝土具有低塌落度損失，無(wú)離析、泌水等優(yōu)點(diǎn)。3本發(fā)明有效的利用了木質(zhì)素磺酸鹽，既降低產(chǎn)品成本，又減少了環(huán)境污染物。4本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，生產(chǎn)周期短，所需設(shè)備為常規(guī)設(shè)備，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)"三廢"(廢氣、廢液、廢渣)排放。具體實(shí)施例方式實(shí)施例l:先將lkg丙酮、3kg亞硫酸鈉、0.5kg亞硫酸氫鈉和13kg水加入反應(yīng)器中，攪拌均勻，升溫至25"反應(yīng)1.511，接著滴加0.6kg甲醛溶液1.75h，然后升溫至95。C反應(yīng)5h，再降溫至6(TC，將2.5kg木質(zhì)素磺酸鹽與0.4kg甲醛溶液加入反應(yīng)器中，用堿性調(diào)節(jié)劑將體系PH值調(diào)至8.0，最后升溫至86"C反應(yīng)lh后降溫出料，即得到產(chǎn)品。實(shí)施例2:先將lkg丙酮、L5kg亞硫酸鈉、0.5kg亞硫酸氫鈉、1.2kg焦亞硫酸鈉和14.5kg水加入反應(yīng)器中，攪拌均勻，升溫至3(TC反應(yīng)L2h，接著滴加1.05kg甲醛溶液2h，然后升溫至92'C反應(yīng)4.5h,再降溫至58°C，將3.5kg木質(zhì)素磺酸鹽與0.45kg甲醛溶液加入反應(yīng)器中，用堿性調(diào)節(jié)劑將體系PH值調(diào)至9.0，最后升溫至92'C反應(yīng)2.5h后降溫出料，即得到產(chǎn)品。實(shí)施例3:先將lkg丙酮、2kg亞硫酸鈉、lkg焦亞硫酸鈉和15.2kg水加入反應(yīng)器中，攪拌均勻，升溫至32。C反應(yīng)lh,接著滴加1.3kg甲醛溶液0.25h，然后升溫至88。C反應(yīng)lh，再降溫至55。C，將4kg木質(zhì)素磺酸鹽與0.7kg甲醛溶液加入反應(yīng)器中，用堿性調(diào)節(jié)劑將體系PH值調(diào)至13.0，最后升溫至7(TC反應(yīng)1.5h后降溫出料，即得到產(chǎn)品。實(shí)施例4:先將lkg丙酮、lkg亞硫酸鈉和4.5kg水加入反應(yīng)器中，攪拌均勻，升溫至50'C反應(yīng)0.5h，接著滴加3.5kg甲醛溶液0.5h，然后升溫至7(TC反應(yīng)1.5h，再降溫至50"C，將0.5kg木質(zhì)素磺酸鹽加入反應(yīng)器中，用堿性調(diào)節(jié)劑將體系PH值調(diào)至14.0，最后升溫至98'C反應(yīng)4h后降溫出料，即得到產(chǎn)品。實(shí)施例5:先將lkg丙酮、0.8kg焦亞硫酸鈉和10kg水加入反應(yīng)器中，攪拌均勻，升溫至58°0反應(yīng)0.25h，接著滴加3.6kg甲醛溶液2.5h，然后升溫至75'C反應(yīng)6h,再降溫至55°C，將3.5kg木質(zhì)素磺酸鹽與0.4kg甲醛溶液加入反應(yīng)器中，用堿性調(diào)節(jié)劑將體系PH值調(diào)至9.5，最后升溫至75。C反應(yīng)5h后降溫出料，即得到產(chǎn)品。實(shí)施例6:先將lkg丙酮、0.5kg亞硫酸氫鈉和3.6kg水加入反應(yīng)器中，攪拌均勻，升溫至65。C反應(yīng)0.1h，接著滴加4.27kg甲醛溶液2h，然后升溫至80。C反應(yīng)2h，再降溫至53。C，將0.8&§木質(zhì)素磺酸鹽與0.23&8甲醛溶液加入反應(yīng)器中,用堿性調(diào)節(jié)劑將體系？11值調(diào)至12.5,最后升溫至8(TC反應(yīng)4.5h后降溫出料，即得到產(chǎn)品。減水劑性能1水泥凈漿流動(dòng)度根據(jù)GB/T8077-2000《混凝土外加劑均質(zhì)性試驗(yàn)方法》中關(guān)于水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)方法進(jìn)行流動(dòng)度試驗(yàn)，水泥為42.5基準(zhǔn)水泥，水灰比0.29，減水劑摻量占水泥重量的0.6%(以固體成分計(jì))。表1水泥凈漿流動(dòng)度及經(jīng)時(shí)損失值<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>2砂漿減水率根據(jù)GB/T8077-2000《混凝土外加劑均質(zhì)性試驗(yàn)方法》中關(guān)于砂漿減水率試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，水泥為42.5基準(zhǔn)水泥，砂為ISO標(biāo)準(zhǔn)砂。減水劑摻量占水泥重量的0.6%(以固體成分計(jì))。表2砂漿減水率<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>3混凝土泌水率比根據(jù)GB8076-2008《混凝土外加劑》中關(guān)于泌水率比測(cè)定方法進(jìn)行試驗(yàn)，減水劑摻量占水泥重量的0.6%(以固體成分計(jì))。表3混凝土泌水率比本發(fā)明產(chǎn)品泌水率比/%625314777777123456例例例例例例魏魏鄉(xiāng)魏4混凝土抗壓強(qiáng)度比根據(jù)GB8076-2008《混凝土外加劑》中關(guān)于混凝土抗壓強(qiáng)度比測(cè)定方法進(jìn)行試驗(yàn)，減水劑摻量占水泥重量的0.6%(以固體成分計(jì))。表4混凝土抗壓強(qiáng)度比<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>結(jié)果表明本發(fā)明高效減水劑具有高流動(dòng)度，低流動(dòng)度損失，高減水率，低泌水率，對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度提高顯著等特點(diǎn)。權(quán)利要求1一種利用木質(zhì)素磺酸鹽改性脂肪族高效減水劑及其制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)將磺化劑、丙酮和水加入反應(yīng)器，升溫至25～65℃后反應(yīng)0.1～1.5h；(2)滴加部分甲醛溶液0.25～2.5h，升溫至70～95℃后反應(yīng)1～6h；(3)降溫至60℃以下，將木質(zhì)素磺酸鹽與剩余的甲醛溶液加入反應(yīng)器，用堿性調(diào)節(jié)劑將體系PH值調(diào)至8.0～14.0，升溫至70～98℃后反應(yīng)1～5h降溫出料，即制備得產(chǎn)品。上述原料用量如下(按重量計(jì))丙酮10甲醛10～45磺化劑5～35木質(zhì)素磺酸鹽5～40水35～1552.根據(jù)權(quán)利要求l所述，滴加部分甲醛的量為總甲醛用量的60100%，剩余甲醛量為總甲醛用量的040%。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述，磺化劑為亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸鈉中的一種或幾種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其堿性調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鉀、氨水中的一種或幾種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述，其木質(zhì)素磺酸鹽為木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鎂中的一種或幾種。全文摘要利用木質(zhì)素磺酸鹽改性脂肪族制備高效減水劑的方法屬于混凝土減水劑領(lǐng)域。本發(fā)明采用丙酮和甲醛作為縮合單體，以木質(zhì)素磺酸鹽為改性劑，在堿性條件下進(jìn)行磺化、縮合反應(yīng)，生產(chǎn)新型高效混凝土減水劑。其制備方法如下(1)將磺化劑、丙酮和水加入反應(yīng)器，升溫至25～65℃后反應(yīng)0.1～1.5h；(2)滴加部分甲醛溶液0.25～2.5h，升溫至70～95℃后反應(yīng)1～6h；(3)降溫至60℃以下，將木質(zhì)素磺酸鹽與剩余的甲醛溶液加入反應(yīng)器，用堿性調(diào)節(jié)劑將體系pH值調(diào)至8.0～14.0，升溫至70～98℃后反應(yīng)1～5h降溫出料。本發(fā)明產(chǎn)品適用于商品混凝土的生產(chǎn)，混凝土顏色與基準(zhǔn)混凝土顏色相近且塌落度損失小。通過(guò)原料的配比等工藝調(diào)整和木質(zhì)素磺酸鹽的有效利用，既降低產(chǎn)品成本，又減少了環(huán)境污染物，具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景。文檔編號(hào)C04B24/18GK101665337SQ20091003427公開(kāi)日2010年3月10日申請(qǐng)日期2009年9月3日優(yōu)先權(quán)日2009年9月3日發(fā)明者明何,史以俊,吳達(dá)會(huì),羅振揚(yáng),顧曉利申請(qǐng)人:南京林業(yè)大學(xué)