CN108864389B - 一种降粘型氨基磺酸盐减水剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降粘型氨基磺酸盐减水剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将对氨基苯磺酸、酚类化合物、降粘剂及水加入反应釜中，升温搅拌溶解，然后继续升温至不超过80℃，开始缓慢滴加缩合剂，于2h内滴完，同时保持温度在80～90℃，滴加完毕后，保温1～2h；(2)在步骤(1)所得的物料中加入碱性调节剂调节pH值至9～10后，继续反应；(3)向步骤(2)所得的物料中加入反应终止剂和水，继续升温至80‑90℃，然后保温；(4)将步骤(3)所得的物料冷却至室温调节pH至7～8，即得。本发明通过引入降粘剂，降粘剂分子上带有高亲水特性的磷酸根基团，其在颗粒表面能形成一层稳定的水化膜，有利于颗粒的滑动，有效降低混凝土中粘土的粘聚性能，使混凝土具有高流动性。

Description

一种降粘型氨基磺酸盐减水剂的制备方法
技术领域
本发明属于建筑外加剂技术领域，具体涉及一种降粘型氨基磺酸盐减水剂的制备方法。
背景技术
近年来，随着混凝土技术向高强、绿色、高性能方向迅猛发展，作为混凝土中重要组成部分的减水剂也被提出了更高、更全面的要求，传统的减水剂已不能满足要求。传统的萘系和三聚氰胺系高效减水剂虽然工艺成熟，但由于其减水率低、坍损快、与水泥适应性较差等原因，在配制高性能混凝土方面表现出明显不足，给混凝士施工带来诸多不便；聚羧酸减水剂减水率高，保塑能力强，而且其结构与功能还具有很强的可设计性，被认为是高效减水剂的换代产品。然而大量的工程实例及研究表明，聚羧酸系减水剂不能很好解决低水胶比带来的混凝土粘度变大的难题；聚羧酸减水剂受粘土的影响最大，主要是由于聚羧酸减水剂分子能够嵌入粘土的层间结构中，消耗掉大量减水剂，从而影响混凝土的流动性，增加拌合物的粘聚性，不利于泵送和施工。
氨基磺酸盐高效减水剂主要由对氨基苯磺酸、单环芳烃衍生物苯酚类化合物和甲醛在酸性或碱性条件下缩合而成，氨基磺酸盐减水剂虽然是一种高效减水剂，但与其它高效减水剂最大的不同在于其结构有一定的侧链，吸附方式也与聚羧酸减水剂类似，多为齿型、引线型等方式，而非其它高效减水剂的平面吸附，因而具有减水率高，能改善混凝土工作性和耐久性等优点。相较聚羧酸减水剂而言，粘土对氨基磺酸盐高效减水剂的影响相对较小，但仍存在影响。因此，开发一种降粘型氨基磺酸盐减水剂，解决现有氨基磺酸盐减水剂受粘土的影响，导致其粘度增大，分散性能降低的问题，解决低水胶比混凝土由于粘度增大导致难以施工的问题，具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种降粘型氨基磺酸盐减水剂的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种降粘型氨基磺酸盐减水剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将对氨基苯磺酸、酚类化合物、降粘剂及水加入反应釜中，升温至70℃，搅拌溶解，然后继续升温至不超过80℃，开始缓慢滴加缩合剂，于2h内滴完，同时保持温度在80～90℃，滴加完毕后，保温1～2h；上述酚类化合物为苯酚、双酚A、双酚S、对甲酚、间甲酚和间苯二酚中的至少一种；上述降粘剂的结构式为
Figure BDA0001746744640000021
其中n＝5～30；上述缩合剂为甲醛、乙醛和糠醛中的一种或两种；
(2)在步骤(1)所得的物料中加入碱性调节剂调节pH值至9～10后，继续反应1.5～2.5h；
(3)向步骤(2)所得的物料中加入反应终止剂和水，继续升温至80-90℃，然后保温1.5～2.5h；
(4)将步骤(3)所得的物料冷却至室温，调节pH至7～8，即得。
在本发明的一个优选实施方案中，所述碱性调节剂为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
在本发明的一个优选实施方案中，所述反应终止剂为亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠和亚硫酸钠中的至少一种。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(3)中，反应终止剂与水的质量比为8～12∶30。
进一步优选的，所述步骤(1)中，对氨基苯磺酸、酚类化合物、降粘剂、水及缩合剂的质量比为35～60：30～70∶5～30∶200∶50～90。
更进一步优选的，所述步骤(1)中，对氨基苯磺酸、酚类化合物、降粘剂、水及缩合剂的质量比为35～55∶30～67∶6～28∶200∶52～85。
再进一步优选的，所述步骤(1)中，对氨基苯磺酸、酚类化合物、降粘剂、水及缩合剂的质量比为40～55∶35～67∶6～25∶200∶52～80。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过引入降粘剂加与酚类化合物、缩合剂及对氨基苯磺酸等多元缩聚形成具有多支链的网状分子结构，减水剂分子在在水泥颗粒表面呈立体吸附，使混凝土具有良好的分散性及分散保持能力。
2、本发明中引入的降粘剂带有二价的磷酸根基团，其具有高亲水特性，易与水分子以氢键形式结合，能在颗粒表面能形成一层稳定的水化膜，有利于颗粒的滑动，有效降低混凝土的粘聚性，使混凝土具有高流动性。
3、本发明采用价格低廉的亚硫酸氢钠/焦亚硫酸钠/亚硫酸钠等吸附氨基磺酸盐减水剂合成中的游离甲醛，既能阻止缩聚反应的继续，避免减水剂分子量过大，导致产品性能降低，还能减少对环境的污染。
4、本发明生产工艺简单、生产周期短、反应温度温和，生产操作可控，产品质量稳定。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1
一种降粘型氨基磺酸盐减水剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份计，将55份对氨基苯磺酸、67份双酚A、25份降粘剂和200份水加入反应釜中，升温至70℃，搅拌溶解，继续升温至不超过80℃，然后缓慢滴加62份甲醛缩合剂，在2h内滴完，同时保持温度在80～90℃，缩合剂滴加完成后，保温1～2h；
(2)保温结束后，加入约20份氢氧化钠溶液调节体系pH值至9～10，继续反应2h；
(3)反应结束后，加入12份亚硫酸氢钠和30份水，继续升温至80～90℃，保温2h；
(4)冷却至室温，调节体系pH至7～8即得到产品。
实施例2
一种降粘型氨基磺酸盐减水剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份计，将42份对氨基苯磺酸、35份苯酚、10份降粘剂和200份水加入反应釜中，升温至70℃，搅拌溶解，继续升温至不超过80℃，然后缓慢滴加80份乙醛缩合剂，在2h内滴完，同时保持温度在80～90℃，缩合剂滴加完成后，保温1～2h；
(2)保温结束后，加入约15份氢氧化钾溶液调节体系pH值至9～10，继续反应2h；
(3)反应结束后，加入10份亚硫酸钠和30份水，继续升温至80～90℃，保温2h；
(4)冷却至室温，调节体系pH至7～8即得到产品。
实施例3
一种降粘型氨基磺酸盐减水剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份计，将50份对氨基苯磺酸、47份间二甲酚、22份降粘剂和200份水加入反应釜中，升温至70℃，搅拌溶解，继续升温至不超过80℃，然后缓慢滴加70份缩合剂(20份糠醛、50份甲醛)，在2h内滴完，同时保持温度在80～90℃，缩合剂滴加完成后，保温1～2h；
(2)保温结束后，加入约18份氢氧化钠溶液调节体系pH值至9～10，继续反应2h；
(3)反应结束后，加入8份焦亚硫酸钠和30份水，继续升温至80～90℃，保温2h；
(4)冷却至室温，调节体系pH至7～8即得到产品。
实施例4
一种降粘型氨基磺酸盐减水剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份计，将40份对氨基苯磺酸、15份双酚S、20份苯酚、6份降粘剂和200份水加入反应釜中，升温至70℃，搅拌溶解，继续升温至不超过80℃，然后缓慢滴加52份甲醛，在2h内滴完，同时保持温度在80～90℃，缩合剂滴加完成后，保温1～2h；
(2)保温结束后，加入约13份氢氧化钠溶液调节体系pH值至9～10，继续反应2h；
(3)反应结束后，加入8份亚硫酸氢钠和30份水，继续升温至80～90℃，保温2h；
(4)冷却至室温，调节体系pH至7～8即得到产品。
将实施例1到实施例4所制得的改性氨基磺酸盐减水剂进行测试：将实施例1～4合成得到的样品，与市售氨基磺酸盐减水剂ASP进行对比，采用标准水泥，根据GB8076～2008《混凝土外加剂》规定的方法检测本发明的降粘型氨基磺酸盐减水剂的减水率及其对新拌混凝土的影响。混凝土配合比为：水泥430kg/m3、粉煤灰30kg/m3、矿粉90kg/m3、砂700kg/m3、石头1050kg/m3、水155kg/m3。混凝土粘度通过倒坍落度筒测流空时间来量化，流空时间越短表明混凝土粘度越小，具体方法为：通过调整减水剂掺量控制各样品初始扩展度相当，再将坍落度筒倒置，底部加可快速开启的封盖，装满混凝土并抹平，倒置坍落度筒固定在在台架上，底部距地面不宜小于500mm，迅速滑开底盖，用秒表测试混凝土流动时间，所得结果如表1所示。
表1混凝土性能测试结果
Figure BDA0001746744640000041
Figure BDA0001746744640000051
由表1可知，与市售产品相比，采用本发明制备的降粘型氨基磺酸盐减水剂具有减水率高，保坍性能好，拌合物和易性好，流速快，料柔和等优点，实施例1～4倒塌落度排空时间明显小于市售产品，表明本发明制备的氨基磺酸盐减水剂，能有效降低混凝土的粘度，改善混凝土的施工性能。
本领域普通技术人员可知，本发明的技术参数和原料组分在下述范围内变化时，仍能够得到与上述实施例相同或相近的技术效果，仍属与本发明的保护范围：
一种降粘型氨基磺酸盐减水剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将对氨基苯磺酸、酚类化合物、降粘剂及水加入反应釜中，升温至70℃，搅拌溶解，然后继续升温至不超过80℃，开始缓慢滴加缩合剂，于2h内滴完，同时保持温度在80～90℃，滴加完毕后，保温1～2h；上述酚类化合物为苯酚、双酚A、双酚S、对甲酚、间甲酚和间苯二酚中的至少一种；上述降粘剂的结构式为
Figure BDA0001746744640000052
其中n＝5～30；上述缩合剂为甲醛、乙醛和糠醛中的一种或两种；
(2)在步骤(1)所得的物料中加入碱性调节剂调节pH值至9～10后，继续反应1.5～2.5h；
(3)向步骤(2)所得的物料中加入反应终止剂和水，继续升温至80-90℃，然后保温1.5～2.5h；
(4)将步骤(3)所得的物料冷却至室温，调节pH至7～8，即得。
所述碱性调节剂为氢氧化钠和/或氢氧化钾。所述反应终止剂为亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠和亚硫酸钠中的至少一种。所述步骤(1)中，对氨基苯磺酸、酚类化合物、降粘剂、水及缩合剂的质量比为35～60：30～70：5～30：200：50～90，优选的，对氨基苯磺酸、酚类化合物、降粘剂、水及缩合剂的质量比为35～55∶30～67∶6～28∶200∶52～85。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种降粘型氨基磺酸盐减水剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将对氨基苯磺酸、酚类化合物、降粘剂及水加入反应釜中，升温至70℃，搅拌溶解， 然后继续升温至不超过80℃，开始缓慢滴加缩合剂，于2h内滴完，同时保持温度在80~90℃， 滴加完毕后，保温1~2h；上述酚类化合物为苯酚、双酚A、双酚S、对甲酚、间甲酚和间苯二酚 中的至少一种；上述降粘剂的结构式为
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，其中n=5~ 30；上述缩合剂为甲醛、乙醛和糠醛中的一种或两种；
（2）在步骤（1）所得的物料中加入碱性调节剂调节pH值至9~10后，继续反应1.5~2.5h；
（3）向步骤（2）所得的物料中加入反应终止剂和水，继续升温至80-90℃，然后保温1.5~2.5h；
（4）将步骤（3）所得的物料冷却至室温，调节pH至7~8，即得；
上述对氨基苯磺酸、酚类化合物、降粘剂、水及缩合剂的质量比为35~60:30~70:5~30:200:50~90。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碱性调节剂为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述反应终止剂为亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠和亚硫酸钠中的至少一种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，反应终止剂与水的质量比为8~12:30。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，对氨基苯磺酸、酚类化合物、降粘剂、水及缩合剂的质量比为35~55:30~67:6~28:200:52~85。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，对氨基苯磺酸、酚类化合物、降粘剂、水及缩合剂的质量比为40~55:35~67:6~25:200:52~80。
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