[发明专利]利用对氨基苯酚合成废液制备混凝土高效减水剂方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氨基芳磺酸类高效减水剂制备方法，特别是利用对氨基苯酚合成废液部分或全部代替苯酚制备氨基芳磺酸类高效减水剂的方法，属于精细化工和化学建材领域。

背景技术

氨基芳磺酸系混凝土高效减水剂主要由苯酚、对氨基苯磺酸和甲醛进行缩合而成，因其具有生产工艺简单，对水泥粒子的分散性好，减水率高，制得的混凝土强度高、耐久性好、坍落度经时损失小等优点，应用开发受到广泛重视。随着建筑和化学建材行业的高速发展，传统的混凝土将被高性能绿色混凝土所替代，高效减水剂年需求量达100万吨以上，高效减水剂具有广阔的市场前景。

美国专利US5092934(1992-03-03)公开了一种氨基芳磺酸-苯酚-甲醛缩合物和作为混凝土外加剂的应用，详细披露了氨基芳磺酸系高效减水剂的制备方法。美国专利US5153299(1992-10-06)公开一种双酚-氨基芳磺酸-甲醛新缩合物和作为分散剂和减水剂的应用，用双酚代替苯酚克服了氨基芳磺酸系高效减水剂容易产生泌水的问题。中国专利CN1569723(2005-01-26)公开一种复合型氨基芳磺酸减水剂及其制备方法，在高效减水剂缩合物分子结构中引入了含酰胺基团化合物作为第四组分，提高了减水剂综合性能。中国专利CN102173636(2011-09-07)公开一种利用酚醛树脂废水制备混凝土减水剂方法，可使酚醛树脂生产废水得到综合利用。中国专利CN101824128(2010-09-08)公开一种β-萘酚生产废液改性氨基磺酸系高效减水剂及制备方法，可使β-萘酚生产废液得到综合利用。现有氨基芳磺酸系减水剂存在生产原料成本高和产品易泌水问题，影响其应用推广。

对氨基苯酚是生产医药、染料和橡胶防老剂等精细化学品的原料和中间体，我国是世界上最大的对氨基苯酚生产国，年产量达10万吨。虽然对氨基苯酚合成工艺路线很多，但工业生产中主要采用技术成熟和生产成本比较低的对硝基苯酚还原法。由于生产过程中对氨基苯酚容易氧化分解和聚合，以及对氨基苯酚常温下在水溶液中的溶解度比较大，对硝基苯酚还原法生产对氨基苯酚的实际收率约90％。排放废液中含1.2％-3.6％的对氨基苯酚和1.0％-3.0％的对苯醌、对硝基苯酚、4，4′-二羟基二苯胺、4，4′-二氨基二苯醚等酚类化合物，导致对氨基苯酚生产废水治理难度很大，废液对环境污染极为严重。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用对氨基苯酚合成废液部分或全部代替苯酚制备氨基芳磺酸类高效减水剂的方法，提高氨基芳磺酸类减水剂性能和降低成本。本发明的另一目的是提供一种对氨基苯酚生产废液综合利用新途径，解决对氨基苯酚生产过程的环境污染问题。

氨基芳磺酸系高效减水剂由苯酚类化合物、对氨基苯磺酸和甲醛缩合而成，其确切的分子结构不是很清楚，普遍认同的氨基芳磺酸高效减水剂的通式如下：

式中R为-H、-CH₂OH、-CH₂NHC₆H₄SO₃或-CH₂C₆H₄OH

现有氨基芳磺酸系高效减水剂中苯酚类化合物是一元酚、多元酚或烷基酚、双酚以及以上化合物的亲核取代衍生物。缩合物分子线性结构主链上含有大量的磺酸基(-SO₃H)、氨基(-NH₂)和羟基(-OH)等亲水性官能团，憎水主链由苯基和亚甲基交替链接而成，主要性能由主导官能团决定。

磺酸基(-SO₃H)为强亲水基，具有强的分散和减水作用，因此分子链中含有磺酸基的减水剂，可以提高水泥的流动性，特别是水泥的初始流动性。氨基芳磺酸系高效减水剂就是以磺酸基为主要官能团的高效减水剂。

苯环在氨基芳磺酸系高效减水剂的分子链中含有苯环等大的具有疏水性的官能团，这些基团能够形成一定的空间位阻效应，起到较好的分散性。

氨基(-NH₂)具有亲水性，能够生成内氢键，保证减水剂分子梳形结构的生成与稳定。

羟基(-OH)在水泥表面能够形成氢键，羟基对水泥具有一定的缓凝作用。

氨基芳磺酸系高效减水剂的分子量在1500-15000范围内比较适当，分子量过小时容易引起水泥浆体泌水；分子量过大时又会影响分散性；分子量太大就不适用做混凝土外加剂。

本发明利用对氨基苯酚合成废液代替苯酚制备氨基芳磺酸类高效减水剂，根据色谱分析检测，对氨基苯酚合成废液中主要包括以下结构的酚类化合物：