[发明专利]一种低成本脂肪族高效减水剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种低成本脂肪族高效减水剂及其制备方法，其降低成本的主要方法在于以低成本的工业副产品作为原料及合成反应过程中能耗的节约，属于建筑材料技术领域。

背景技术

混凝土减水剂是高性能混凝土中的一个重要组成成分。目前在国内市场上，高效减水剂以萘系和聚羧酸系减水剂为主，后者由于价格较高，主要用于客运专线等高性能混凝土中，另外还有密胺树脂和氨基磺酸系高效减水剂等。萘系减水剂的缺点是坍落度损失较大，并且含有一定量的硫酸钠，低温环境下很容易出现结晶沉淀，严重限制了它的冬季使用范围；而新型聚羧酸系高效减水剂价格高，影响其广泛应用，氨基磺酸系减水剂由于掺量临界点难以控制，容易造成混凝土的泌水，使用的也非常有限。因此合成和采用低成本的新型高性能减水剂，一直是业界非常重视的问题。

脂肪族高效减水剂是在20世纪80年代发展起来的一种新型的高效减水剂的品种，是一种以酮和醛以及亚硫酸盐等单体为主要原料，通过碳负离子的产生而缩合成脂肪族高分子链。由于其具有掺量小，硫酸钠含量少(<1％)。冬天无结晶、非引气性、不含氯盐、对钢筋无锈蚀。对水泥品种的适应性优于萘系产品，生产工艺比较简单，对环境污染小等优点，近几年在国内取得了广泛应用，特别是在高强混凝土灌注桩、预制混凝土构件和高强混凝土方面应用较多。关于脂肪族高效减水剂的研究国内已经有一些研究成果，主要集中在油井和建筑行业。目前大多数研究成果可归纳为以丙酮、甲醛和亚硫酸盐(包括无水亚硫酸钠、焦亚硫酸钠及亚硫酸氢钠)等单体为原料，通过低温滴加和加热高温缩合两个步骤合成。另外也有一些在此基础上的改性研究。我国公开专利CN100357213C和CN1821150A中分别描述了采用对氨基苯磺酸钠和自制聚羧酸改性剂进行改性的方法，但成本不同程度提高，不利推广。CN101234865A和CN101186459中分别介绍了用纸浆黑稀液和工业副产品改性脂肪族高效减水剂以降低成本的方法。迄今为止，没有关于使用工业副产品，同时采用无热源法制造脂肪族高效减水剂的方法及其应用的报道，变浓度法在脂肪族高效减水剂合成中的应用也未见报道。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种低成本脂肪族高效减水剂的制备方法，该方法通过调整原材料配比和加料顺序，各阶段反应平稳，易于控制，避免缩合反应中的爆聚和凝胶化现象的产生；通过含有亚硫酸钠的工业副产品的使用，降低了产品的原材料成本。

技术方案：本发明的低成本脂肪族高效减水剂的制备方法为：使用酮类、醛类化合物作为缩合单体，用含有亚硫酸钠的工业副产品代替40％～60％重量的无水亚硫酸钠作为磺化剂，在水溶液中化学合成脂肪族减水剂，包括以下步骤：

首先，反应釜中放入第一部分水及磺化剂，进行磺化剂水解反应；

此后，在上述溶液中滴入酮类化合物，进行酮类化合物的磺化回流反应；

接着，向溶液中滴加醛类化合物，进行羰基化反应，控制滴加速度使釜内温度维持在35℃～55℃，其间加入第二部分水以维持所需较低温度；

然后，快速滴加剩余醛类化合物使温度升至90℃～95℃，进行高温缩合反应；

最后，加入第三部分水，混合冷却后得到液体脂肪族高效减水剂。

其中：可用含有亚硫酸钠的工业副产品替代无水亚硫酸钠作为磺化剂；

所述酮类化合物包括丙酮、丁酮、环己酮、甲乙酮或苯乙酮中的一种或任意几种的混合物；

所述醛类化合物包括甲醛、多聚甲醛、乙醛或糠醛中的一种或任意几种的混合物；

所述含有亚硫酸钠的工业副产品包括保险粉副产品(亚硫酸钠含量70％)或磺化法苯酚副产品(亚硫酸钠含量65％)的一种或两种的混合物；

所述酮类化合物、醛类化合物与磺化剂的摩尔比为2.2～2.8:1.0～1.2:0.5～1.1；

所用反应釜带有聚氨酯保温材料制成的保温层；

在反应中，利用亚硫酸盐水解及酮类化合物的磺化回流反应过程在35℃～55℃的条件下持续0.5～1小时，高温缩合反应持续2～5小时。

本制备方法发明的关键是通过将直接合成变成分步合成，使反应速度变得温和、可控，利用每步反应产生的热量使体系温度不断升高，同时配合水的分批加入实现变浓度法合成，满足产品生产全过程对热量的需求，不再提供其它热源，即可使用无热源法进行脂肪族减水剂的合成。

有益效果：本发明所提供的方法与以往的技术相比具有如下优点：

(1)通过调整原材料配比和加料顺序，各阶段反应平稳，易于控制，避免缩合反应中的爆聚和凝胶化现象的产生；