[发明专利]三聚氰胺改性木质素磺酸盐高效减水剂与制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于建筑工程中混凝土用高效减水剂，特别是涉及木质素磺酸盐经复合引发剂引发后与三聚氰胺改性剂聚合、磺化反应制备的改性木质素磺酸盐高效减水剂，属于混凝土外加剂技术及木质素磺酸盐化学改性技术领域。

背景技术

减水剂是一种在保持混凝土流动性基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂，是目前研究和应用最广泛的混凝土外加剂，约占外加剂总量的70％～80％。挪威、日本、加拿大和澳大利亚等国100％的混凝土掺加减水剂，美国等国50％～80％的混凝土掺加减水剂，我国近40％的混凝土掺加减水剂。由此可知，减水剂在国内外混凝土中得到普遍应用，而且前景广阔。随着现代建筑施工的发展，各种超长、超高、超大型混凝土构筑物不断涌现，对混凝土质量提出了更高的要求，促使混凝土技术向高性能化发展。

高效减水剂又称为超塑化剂，减水率大于12％，并且显著地提高混凝土强度。按其发挥减水作用的主要成分，高效减水剂的类型有：(1)芳香族多环缩合物磺酸盐(主要为β-萘磺酸盐甲醛缩合物)(US2,141,569；JP5078157)，目前该类减水剂占我国高效减水剂70％以上市场份额，掺该高效减水剂的混凝土减水率较高，但坍落度损失大，同时加速水泥水化放热速率导致水化热短时间放出引起混凝土内部细小裂纹的产生，影响混凝土的耐久性。(2)磺化三聚氰胺甲醛树脂(简称三聚氰胺系)(US3,985,696，US6214965)，具有高减水率，显著提高混凝土早期强度，具有优异的耐久性能，生产过程无三废等优点，但其在生产与应用中存在两个方面的问题，影响其推广：一是主要原料三聚氰胺价格高，二是应用过程中混凝土坍落度损失过快，商品混凝土运至工地出现倾料不畅，严重影响施工进度。(3)氨基芳香族磺酸盐苯酚甲醛缩合物(简称氨基磺酸系)(US4479826；US5245001；JP04275962)，具有减水率高、能显著提高混凝土强度，使混凝土具有良好的工作性，但存在生产成本偏高；在应用过程中混凝土离析泌水现象严重，甚至浆体板结与水分离；混凝土对该减水剂掺量比较敏感；生产过程不够环保；稳定性较差等缺点。近年来，各国通过物理复配、化学反应改性等方法对其进行改性。(4)聚羧酸(US6136950；US6211317；US6087418)，具有超分散性、能防止混凝土坍落度损失而不引起明显缓凝，低掺量下发挥高的塑化效果，流动性保持性好、水泥适应广、分子构造上自由度大、合成技术多、高性能化的余地很大，但由于合成工艺复杂，原料成本较高，它的应用也受到了限制。(5)改性木质素磺酸盐(CN1208027A)，木质素磺酸盐来源广泛、价格低廉和无毒等优点而受到人们的重视，但其对混凝土的减水率低，增强能力较差等缺点，使其应用受到限制。人们通过对其分离提纯、化学反应改性和基团设计法改性等方法提高了其性能，拓宽了其应用范围。

木质素磺酸盐中含有多种活泼官能团，具有一定反应活性，能够进行氧化、磺化、缩合、烷基化、络合、接枝共聚、酯化和Mannich反应等，这为木质素磺酸盐化学改性成为高效减水剂提供了理论可行性。(JP05147991A)用木质素磺酸盐50份～95份，对氨基苯磺酸2份～40份，甲醛1份～15份(质量比)缩合制得一种高效减水剂，该技术实际上是采用对氨基苯磺酸作为磺化剂，甲醛作为缩合剂，对木质素磺酸盐进行磺化缩合改性，使木质素磺酸盐的磺酸基含量和分子量提高，获得的缩合物可使混凝土具有良好的流动性和较小的坍落度损失，同时，适当的引气使混凝土的抗冻融性能提高，但对混凝土的耐久性这一重要性能并未提及，从技术原理上可以看出该缩合物对混凝土的耐久性的提高很有限。本发明则着重解决混凝土耐久性问题，技术方案完全不同，将三聚氰胺改性剂与木质素磺酸盐聚合后再磺化，在提高磺化度和分子量的同时还引入了三聚氰胺环，使产物兼具三聚氰胺系减水剂和木质素磺酸盐系减水剂的优点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种三聚氰胺改性木质素磺酸盐高效减水剂，该减水剂流动度损失小、对混凝土增强效果明显，具有优异的抗渗、抗碳化性能，为实施高耐久性混凝土提供了基础。

本发明的另一目的在于一种制备三聚氰胺改性木质素磺酸盐高效减水剂方法。

本发明还有一目的，在于提供三聚氰胺改性木质素磺酸盐高效减水剂在建筑工程中混凝土拌合物中的应用。

本发明的目的是通过如下技术措施实现的：

一种三聚氰胺改性木质素磺酸盐高效减水剂，按质量份计，其原料配方为：

木质素磺酸盐               50～100份