專利名稱：新型氨基磺酸系高效減水劑及其制造工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于減水劑及其制造工藝，更具體地說是一種涉及混凝土及砂漿的高效減水劑及其制造工藝。
背景技術：
減水劑是混凝土中用量最大的外加劑品種。隨著建筑科學技術的進步，具備高的工作性能、良好的體積穩(wěn)定性、高強度、高耐久性等特點的高性能混凝土成為混凝土的發(fā)展方向。由此，對高性能混凝土中不可缺少的組成材料—高效減水劑提出了更高要求，它不僅應具有優(yōu)越的分散塑化效果，還要能有效減少和防止塌落度經時損失，以滿足施工工藝的需要。目前使用的高效減水劑主要包括改性木質素磺酸鹽、萘磺酸鹽甲醛縮合物、磺化三聚氰胺甲醛縮合物、聚羧酸類等，這些高效減水劑因自身性能的特點，其應用范圍均受到不同程度的限制。如木質素磺酸鹽是使用最早的減水劑，作為外加劑的應用已經有六十多年的歷史。它是以生產紙漿或纖維漿的廢液，經石灰乳中和、過濾、噴霧干燥而制成，其原料豐富、價格低廉，成本低，但該減水劑減水率低，緩凝，混凝土的抗壓強度提高的幅度小，在混凝土的應用中受到限制。通過對其進行改性處理，得到改性木質素磺酸鹽，減水率有所提高，緩凝效果有所降低，但是效果并不明顯。
萘磺酸鹽甲醛縮合物是當前最具代表性的高效減水劑品種之一，具有價格適中、減水率較高的優(yōu)點；但是普遍存在水泥適應性差，混凝土塌落度損失較快等缺陷，難以滿足實際工程的施工需要。雖通過復合緩凝組分等方法可適當解決，但也產生了一些新問題，影響混凝土早期強度的發(fā)展和耐久性。
磺化三聚氰胺甲醛縮合物，作為高效減水劑，它的減水性能與萘系高效減水劑相差無幾，但是這類減水劑用于混凝土中拌合物粘度以及塌落度經時損失均比較大，且產品成本價格高，常以較低濃度的液體形式存在，貯存期較短，合成工藝條件要求控制嚴格，因此只適用于特殊工程。
聚羧酸類高效減水劑具有低摻量，高減水率的優(yōu)點；但成本太高，現(xiàn)階段難以推廣普及。
中國專利申請?zhí)枮?1129711.5公開了一種氨基磺酸系高效減水劑及其制備方法。這種減水劑具有較高的減水率；水泥凈漿或混凝土中摻入此種減水劑，能提高其強度，且具有較大的流動度。但該種減水劑組分中含有木素磺酸鹽，而木素磺酸鹽中的木質素與用作原料的木材種類、樹齡直接相關；因此，木質素成分變化較大，分子結構復雜，使木素磺酸鹽的性能產生差異，從而影響最終產品——氨基磺酸系高效減水劑的穩(wěn)定。而且成品中游離甲醛的含量較高，這將造成對環(huán)境的污染，且一定程度上影響了建筑工人的健康。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種添加于混凝土或水泥砂漿的摻量低、減水率高、塌落度經時損失小、堿含量較低、成本低、最終產品中游離甲醛含量低的新型高效減水劑。
本發(fā)明為達到以上目的，是通過這樣的技術方案來實現(xiàn)的提供一種新型氨基磺酸系高效減水劑，其配方組分(按重量計)為氨基芳基磺酸或氨基烷基磺酸80～180份、芳基酚或烷基酚50～120份、尿素40～80份、磺化劑20～80份、縮合劑180～300份、催化劑2～10份、水300～500份、堿20～150份。
此種高效減水劑的制造工藝，依次包括以下步驟1)、將按照配方組分的芳基酚或烷基酚、尿素、氨基芳基磺酸或氨基烷基磺酸、磺化劑、水、縮合劑、催化劑，和0～120份的堿，投入反應釜中，均勻攪拌，升溫至50℃～105℃，進行磺化、縮聚、歧化反應2～16小時；2)、將反應釜內物料溫度降至30℃～55℃，加入堿，調節(jié)混合物的PH值至8.5～10.5，均勻攪拌，制成液態(tài)的高效減水劑。
將液態(tài)產品經過噴霧干燥工序，制得粉狀物。
采用上述制造工藝生產的新型氨基磺酸系高效減水劑是一種非引氣、具有單環(huán)芳烴型結構特征的水溶性高分子聚合物。該減水劑因其分子空間結構龐大，空間位阻大，所帶極性基團多，極性強，在靜電斥力和空間位阻的共同作用下，對水泥顆粒具有良好的減水分散效果以及分散性保持能力。尤其在較低水灰比條件下，增強減水特點更為顯著，這為混凝土高性能化的發(fā)展趨勢奠定了基礎。
在混凝土中加入本發(fā)明的減水劑后，無須再添加其它活性摻和料，即可制備C40～C80的高強混凝土；還可改善和提高混凝土的各種力學性能和耐久性能；且對鋼筋無銹蝕危害；因此適用于配制泵送、早強、高強、高抗?jié)B混凝土以及管樁等混凝土制品。
在合成過程中加入了尿素，一方面可以降低成本，更重要的是可以有效降低最終產品中游離甲醛的含量，最大程度減少了對環(huán)境的污染。
使用時，本發(fā)明的高效減水劑可用干粉或液態(tài)的形式摻入到水泥或混凝土中，摻量為水泥或混凝土重量的0.25％～0.75％，最優(yōu)摻量為0.4％～0.6％。(按固形物計)
具體實施例方式實施例1生產液態(tài)的高效減水劑，其配方及生產工藝步驟如下1)、將100克苯酚、40克尿素、130克對氨基苯磺酸、40克焦亞硫酸鈉、307克水、240克甲醛、3克過硫酸銨、100克氫氧化鈉，置入反應釜中，邊均勻攪拌邊升溫至70℃，反應15小時；
2)、將反應釜內物料溫度降至30℃，加入氫氧化鈉，調節(jié)混合物的PH值至8.5，均勻攪拌。
將上述液態(tài)高效減水劑進行噴霧干燥處理，最終制成粉狀產品。
實施例2生產液態(tài)的高效減水劑，其配方及生產工藝步驟如下1)、將120克芐基苯酚、80克尿素、170克對氨基苯磺酸鈉、40克亞硫酸氫鈉、350克水、200克對苯二甲醇、5克過硫酸銨，放置入反應釜中，邊均勻攪拌邊升溫至60℃，反應15.5小時；2)、將反應釜內物料溫度降至40℃，加入氫氧化鈉，調節(jié)混合物的PH值至9，均勻攪拌。
將上述液態(tài)高效減水劑進行噴霧干燥處理，最終制成粉狀產品。
實施例3生產液態(tài)的高效減水劑，其配方及生產工藝步驟如下1)、將80克對苯二酚、60克尿素、90克二氨基苯磺酸、30克亞硫酸鈉、310克水，220克甲醛、8克過硫酸銨、50克氫氧化鈉，放入反應釜中，邊均勻攪拌邊升溫至80℃，反應13小時；2)、將反應釜內物料溫度降至50℃，加入氫氧化鈉，調節(jié)混合物的PH值至10，均勻攪拌。
將上述液態(tài)高效減水劑進行噴霧干燥處理，最終制成粉狀產品。
實施例4生產液態(tài)的高效減水劑，其配方及生產工藝步驟如下1)、將50克苯乙烯酚、10克對甲苯酚、40克尿素、150克氨基苯磺酸、60克焦亞硫酸鈉、400克水、240克甲醛、10克過硫酸銨、30克氫氧化鈉，放入反應釜中，邊均勻攪拌邊升溫至90℃，反應10.5小時；2)、將反應釜內物料溫度降至55℃，加入氫氧化鈉，調節(jié)混合物的PH值至10.5，均勻攪拌。
將上述液態(tài)高效減水劑進行噴霧干燥處理，最終制成粉狀產品。
實施例5生產液態(tài)的高效減水劑，其配方及生產工藝步驟如下1)、將80克苯酚、60克尿素、100克對氨基苯磺酸、60對氨基苯磺酸鈉、60克亞硫酸氫鈉、10克亞硫酸鈉、450克水、280克甲醛、9克過硫酸銨、70克氫氧化鈉，放入反應釜中，邊均勻攪拌邊升溫至100℃，反應2小時；2)、將反應釜內物料溫度降至45℃，加入氫氧化鈉，調節(jié)混合物的PH值至8.5，均勻攪拌。
將上述液態(tài)高效減水劑進行噴霧干燥處理，最終制成粉狀產品。
以下提供使用本發(fā)明高效減水劑的一些試驗數(shù)據(jù)，說明其效果表1摻加本發(fā)明減水劑與其它減水劑在不同摻量下凈漿流動度(mm)對比

表2摻加本發(fā)明與其它減水劑減水率、塌落度、混凝土性能對比

表3本發(fā)明減水劑與其它減水劑對水泥凝結時間影響對比

表4摻加本發(fā)明與萘系高效減水劑混凝土性能對比

注以上表格所使用的減水劑均是含量為40％的液體減水劑以上所述僅為本發(fā)明的若干個具體實施方式
，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，還可以作出許多變型和改進，例如還可使用別的催化劑，所有的變型或改進均應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種新型氨基磺酸系高效減水劑，其特征在于該減水劑的配方組分(按重量計)為氨基芳基磺酸或氨基烷基磺酸80～180份、芳基酚或烷基酚50～120份、尿素40～80份、磺化劑20～80份、縮合劑180～300份、催化劑2～10份、水300～500份、堿20～150份。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種新型氨基磺酸系高效減水劑，其特征在于所述氨基芳基磺酸或氨基烷基磺酸為二氨基苯磺酸、氨基苯磺酸、甲基氨基苯磺酸、對氨基苯磺酸和/或對氨基苯磺酸鈉至少一種。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種新型氨基磺酸系高效減水劑，其特征在于所述芳基酚或烷基酚為對苯二酚、芐基苯酚、苯酚、苯乙烯酚、對甲苯酚和/或鄰甲苯酚至少一種。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種新型氨基磺酸系高效減水劑，其特征在于所述磺化劑為焦亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉和/或亞硫酸鈉至少一種；所述縮合劑為對苯二甲醇和/或甲醛；所述催化劑為過硫酸銨；所述堿為氫氧化鈉。
5.一種新型氨基磺酸系高效減水劑的制造工藝，其特征在于依次包括以下步驟1)、將按照配方組分的芳基酚或烷基酚、尿素、氨基芳基磺酸或氨基烷基磺酸、磺化劑、水、縮合劑、催化劑，和0～120份的堿，投入反應釜中，均勻攪拌，升溫至50℃～105℃，進行磺化、縮聚、歧化反應2～16小時；2)、將反應釜內物料溫度降至30℃～55℃，加入堿，調節(jié)混合物的PH值至8.5～10.5，均勻攪拌，制成液態(tài)的高效減水劑。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種新型氨基磺酸系高效減水劑的制造工藝，其特征是將所述液態(tài)高效減水劑經過噴霧干燥工序，制成粉狀產品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型氨基磺酸系高效減水劑及其制造工藝，其配方組分(按重量計)為氨基芳基磺酸或氨基烷基磺酸80～180份、芳基酚或烷基酚50～120份、尿素40～80份、磺化劑20～80份、縮合劑180～300份、催化劑2～10份、水300～500份、堿20～150份。按以下步驟生產1)、將按照配方組分的芳基酚或烷基酚、尿素、氨基芳基磺酸或氨基烷基磺酸、磺化劑、水、縮合劑、催化劑和0～120份的堿，在反應釜中均勻攪拌，升溫至50℃～105℃，進行磺化、縮聚、歧化反應2－16小時。2)、將釜內物料溫度降至30℃～55℃，加入堿，調節(jié)pH值至8.5～10.5，均勻攪拌。本減水劑使用摻量低、減水率高、塌落度經時損失小、堿含量較低、成本低、游離甲醛含量低。
文檔編號C04B22/14GK1528699SQ20031010808
公開日2004年9月15日 申請日期2003年10月20日 優(yōu)先權日2003年10月20日
發(fā)明者李伏琦, 楊鈞, 周虓 申請人:杭州建筑構件有限公司