CN102992683B - 一种三聚氰胺高效减水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型的三聚氰胺高效减水剂及其制备方法，所述的三聚氰胺高效减水剂由三聚氰胺、醛酸和/或其酯、水、磺化剂、有机酸催化剂、碱性中和剂反应制成。进一步的本发明还公开所述三聚氰胺高效减水剂的制备方法，本发明的减水剂减水率高，坍落度损失小，水泥适应性好，生产过程中无甲醛污染，尤其适应于干粉砂浆及预制构件中。

Description

一种三聚氰胺高效减水剂及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种新型三聚氰胺高效减水剂及其制备方法。

背景技术

三聚氰胺类减水剂是一种可溶性阴离子性树脂，具有显著的减水、早强效果，且基本不影响混凝上的凝结时间和含气量，对蒸养混凝上及清水混凝上等的适应性良好。因此，在彩色混凝上、石膏制品、预制构件中得到了很好的应用。

传统的产品工艺由于三聚氰胺高效减水剂的减水率不高、坍落度损失较快，生产过程复杂且难以控制，并在生产过程中伴随有甲醛的污染，而且对水泥的适应性也较差，使得三聚氰胺高效减水剂的应用受到了限制。

为解决上述的缺点，国内外对其进行了大量改性的研究。一方面进行工艺的优化，包括对反应步骤的优化、二次加入甲醛法以及磺化剂的筛选，使得减水率有一定程度的提高，然而并未从根本上改善减水剂的性能。另一方面通过改性剂进行研究，包括采用芳香族的羧酸等改性剂，由于引入了有机羧酸基团对减水率有大的提高，然而坍落度损失依然严重。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明公开了一种三聚氰胺高效减水剂从根本上改善三聚氰胺的结构，所公开的减水剂减水率高，坍落度损失小，水泥适应性好，生产过程中无甲醛污染。进一步的本发明还公开了所述减水剂的制备方法。

为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种三聚氰胺高效减水剂，由三聚氰胺、醛酸和/或其酯、水、磺化剂、有机酸、碱性中和剂反应制成。

使用不同的醛酸、磺化剂、有机酸、碱性中和剂等所得到的减水剂具体的结构会有所不同，例如，下述结构式表示了减水剂的一种结构构型

在本发明中，根据制备工艺的需要，所用的各成分的用量可以作相应调整，如本领域技术人员所知在大工业生产中化学反应的进行并非按照单纯的化学反应式的比例进行，而应考虑到各种情况为各种成分保留必要的冗余量从而使得反应更加完全。在优选的情况下，本发明中各成分的用量比例为(以摩尔比计)：三聚氰胺∶醛酸和/或其酯∶水∶磺化剂∶有机酸∶碱性中和剂＝1∶(1.5～2.5)∶16∶(1.0～1.5)∶(0.5～1.0)∶(0.4～0.8)。

相应的，本发明公开了上述减水剂的制备方法，包括以三聚氰胺、醛酸和/或其酯为单体，并辅以有机酸、碱性中和剂、磺化剂按比例在60～90摄氏度的温度条件下，经过羟甲基化、磺化、缩合及重排反应制成三聚氰胺高效减水剂的步骤，具体的步骤如下：

(1)羟甲基化反应：将三聚氰胺与醛酸和/或其酯加热到60～75摄氏度进行羟甲基化反应，保温1小时，其中三聚氰胺及醛酸和/或其酯的投料摩尔比为1∶(1.5～2.5)；

(2)磺化反应，调节pH值10～11，加入磺化剂，升温至80～90摄氏度，保温1～2小时，磺化剂与三聚氰胺的摩尔比为1∶(1.0～1.5)；

(3)缩合反应及重排反应：采用有机酸酸调节pH值为5～6，进行缩合反应，反应1～2小时，加入碱性中和剂调节pH值8～9，继续搅拌0.5～1小时，由此得到所述三聚氰胺高效减水剂。

通过上述制备方法，本发明的减水剂引入了醛酸(酯)分子参与反应，在分子链上增加了大量的羧酸基团或酯基，使得三聚氰胺高效减水剂与传统的产品相比具有很高的减水率，并且由于酯基的缓释效果，使得三聚氰胺同时具有很好的坍落度保持性能，损失相对较小，且对水泥适应性较好，配方中以有机酸作为催化剂进行缩合反应，由于氢离子离解较慢，使得生产过程中凝胶化得以很好控制。

在本发明的进一步详述和具体实施中，本发明公开了所用的各种成分的优选类型，以便更好、更清楚的描述本发明，然而这种详细描述并不构成对本发明的特别限制，不依靠这些细节信息而采用本发明技术领域其他通用的化学材料，只要其符合本发明上述对各组成成分名称所做的限定，依旧属于本发明的保护范围。

在本发明中，所述醛酸和/或其酯包括乙醛酸、丙醛酸、乙醛酸甲酯、乙醛酸乙酯，丙醛酸甲酯、丙醛酸乙酯中的一种和/或一种以上的混合物。

在本发明中，所述有机酸包括乙酸、丙酸、羟基乙酸、对氨基苯磺酸、柠檬酸中的一种和/或一种以上的混合物。

在本发明中，所述碱性中和剂包括氢氧化钠、氢氧化钾，三乙醇胺、二乙醇胺中的一种和/或一种以上的混合物。

在上述原料中，通常所用的是一种或两种的混合物，便于控制用量。

与现有技术相比，本发明的减水剂具有以下技术优势：

1.减水率较高，不同的掺量减水率可达到25％～35％，在较低的掺量下对水泥具有良好的分散性。

2.混凝土坍落度损失小，且和易性较好，有利于混凝土的施工及浇筑。

3.水泥的适应性较好，对常用水泥都具有良好的分散能力。

4.生产过程中无甲醛污染，属环保产品。

具体实施方式

结合具体实施方式可以更好的理解本发明的发明精神，然而本发明并不限制于仅采用下述方法实现，在此基础上本领域技术人员依据已有常识所进行的变更、替换等依旧属于本发明的保护范围，本发明的保护范围涵盖于其权利要求及其等同变换。

实施例1

将三聚氰胺∶乙醛酸∶水∶磺化剂∶催化剂∶碱中和剂＝1∶1.5∶16∶1.2∶0.6∶0.55(各组分均按摩尔比)投料，升温从65到80℃，经过羟甲基化反应、磺化反应、缩合反应与重排反应步骤，4小时反应后得到浅黄色粘稠的透明液体，得到固含量40％的三聚氰胺高效减水剂。

实施例2

将三聚氰胺∶乙醛酸∶乙醛酸甲酯∶水∶磺化剂∶催化剂∶碱中和剂＝1∶0.5∶1.5∶16∶1.0∶0.6∶0.55(各组分均按摩尔比)投料，升温从60到85℃，经过羟甲基化反应、磺化反应、缩合反应与重排反应步骤，4小时反应后得到浅黄色色粘稠的透明液体，得到固含量40％的三聚氰胺高效减水剂。

实施例3

将三聚氰胺∶乙醛酸乙酯∶水∶磺化剂∶催化剂∶碱中和剂＝1∶2.2∶16∶1.2∶0.6∶0.55(各组分均按摩尔比)投料，升温从65到85℃，经过羟甲基化反应、磺化反应、缩合反应与重排反应步骤，6小时反应后得到无色粘稠的透明液体，得到固含量40％的三聚氰胺高效减水剂。

应用实施例1

为了评价本发明的三聚氰胺高效减水剂的对水泥的分散性能，按照GB/T8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》中测定水泥净浆流动度的方法，基准水泥300g，加水量为87g，减水剂的折固掺量为水泥质量的0.4％，采用净浆搅拌机进行测试初始净浆流动度及1小时候的净浆流动度，实验结果见表1(注：市售SM代表目前主流的三聚氰胺SM高效减水剂)。

表1三聚氰胺高效减水剂的水泥净浆流动度实验

样品编号	掺量	初始净浆流动度/mm	1小时净浆流动度/mm
				实施例1	0.4％	250	225
实施例2	0.4％	215	210
				实施例3	0.4％	185	205
市售SM	0.6％	215	130

应用实施例2

为了评价本发明的新型三聚氰胺高效减水剂的对水泥的适应性，按照GB/T8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》中测定水泥净浆流动度的方法，水泥300g，加水量为87g，对比样品选择市场上的SM产品测试，采用净浆搅拌机进行测试初始净浆流动度，实验结果见表2。

表2三聚氰胺高效减水剂对不同水泥净浆流动度的实验

通过上述实验结果可以看出，本发明的三聚氰胺高效减水剂的制备方法将醛酸(酯)引入到分子结构中，提高了减水剂的减水率，生产无甲醛污染属于环保产品。由本方法制备的三聚氰胺高效减水剂对水泥具有优异的分散性能和适应性，且比市售的三聚氰胺减水剂性能好。

Claims (2)

1.一种三聚氰胺高效减水剂，其特征在于，所述三聚氰胺高效减水剂由三聚氰胺、醛酸酯或者醛酸酯和醛酸的混合物、水、磺化剂、有机酸、碱性中和剂反应制成；其中，各成分的用量比例为，以摩尔比计：三聚氰胺：醛酸酯或者醛酸酯和醛酸的混合物：水：磺化剂：有机酸：碱性中和剂=1:（1.5～2.5）: 16：（1.0～1.5）:（0.5～1.0）:（0.4～0.8）；

其中，所述醛酸为乙醛酸和/或丙醛酸，所述醛酸酯为乙醛酸甲酯、乙醛酸乙酯，丙醛酸甲酯、丙醛酸乙酯中的一种和/或一种以上的混合物；所述有机酸包括乙酸、丙酸、羟基乙酸、对氨基苯磺酸、柠檬酸中的一种和/或一种以上的混合物；所述碱性中和剂包括氢氧化钠、氢氧化钾，三乙醇胺、二乙醇胺中的一种和/或一种以上的混合物。

2.权利要求1的三聚氰胺高效减水剂的制备方法，其特征在于，具体的包括下述步骤：（1）羟甲基化反应：将三聚氰胺与醛酸酯或者醛酸酯和醛酸的混合物加热到60～75摄氏度进行羟甲基化反应，保温1小时；（2）磺化反应：调节pH值到10～11，加入磺化剂，升温至80～90摄氏度，保温1～2小时；（3）缩合反应及重排反应：以有机酸调节pH值为5～6，进行缩合反应，反应1～2小时，加入碱性中和剂调节pH值8～9，继续搅拌0.5～1小时，即得。