专利名称：混凝土减水剂及其生产方法
技术领域：
本发明涉及建筑材料领域，特别一种用来改善混凝土性能的化学外加剂技术混凝土减水剂及其生产方法。本发明混凝土减水剂，主要应用于混凝土的功能改善。
背景技术：
混凝土高效减水剂作为一种新型材料--外加剂，不仅可提高建筑技术水平，提高混凝土性能，还可大量节约水泥和人力、物力，具有极高的价值，这已为事实所证明。
然而，由于生产现有技术混凝土高效减水剂所需要的原材料都是紧缺化工原料，如工业萘、丙酮、苯酚等。这便造成了原料紧缺、生产成本很高的问题。与此同时，国内焦化、石油化工工业又产生大量的副产品--工业废渣废液，对环境造成和大危害。所幸的是工业废渣、废液中还含有一些可资生产利用的副产品，如焦化副产品洗油。是否可以利用洗油来取代工业萘生产高效减水剂呢？对此各外加剂生产厂家对洗油产品进行了大量的研究，结论是存在如下严重缺陷引气量太大、坍落度损失快、后期强度偏低，此路不通。据悉目前除瑞士(大连)西卡公司(SIKA)可利用从洗油中提取的约30％甲基萘取代37.5％工业萘外，尚无它法，这无法满足市场对作为外加剂的混凝土高效减水剂的性能要求。
发明内容
本发明的目的之一就是要提供一种其可利用焦化副产品洗油大幅度代替工业萘，进而提高、改善混凝土性能、延长混凝土使用寿命的新型高效混凝土减水剂。
本发明的目的之二是要提供一种生产该减水剂的方法。
本发明的技术方案如下一种混凝土减水剂，其特征在于其原料成分及以重量为计量单位的原料配比为工业萘∶洗油＝1∶0.20～0.55；(工业萘+洗油)∶硫酸∶甲醛∶改性剂∶液碱＝1∶1～1.1∶0.56～0.93∶0.01～0.03∶0.94～1.70。
本发明减水剂的生产方法是a.融解在反应罐中按配比加入洗油与工业萘，加温使之升温到120~130℃融解；b.磺化加入浓硫酸使之磺化，温度控制在150~160℃，保温2~4小时，生成芳香环磺酸衍生物；c.水解在80℃度温度时，加入冷水进行水解，除去2-芳香环磺酸；d.改性加入改性剂，以便缩合时形成羧基进行侧连嫁接改性以抑止甲基等基团的引气，同时调整酸度为30％；e.缩合在75度加入甲醛进行缩合，以生成线性分子链，从而增加表面活性，缩合温度控制在90~100℃，时间控制在3~5小时；f.碱中和加入液碱使缩合物碱中和，将PH值调整到微碱性，从而得到成液体的减水剂产品。
用本发明的优点。
实验证明采用本发明方法制造的混凝土减水剂，焦化副产品洗油可取代工业萘的比例达到45％，在促进环保的同时，可大幅度降低产品的价格，而其缩合性能基本不变。
反观传统生产厂家，其只是将工业萘与洗油或甲基萘进行混合缩合，由于甲基的引气会使得产品的引气性大幅度提高，从而在混凝土中引入5％以上的气泡，如此便降低了混凝土的使用性能，使该产品难以正常使用。本发明充分考虑到了甲基的引气性问题，利用HLB值亲水亲油平衡理论，加入改性剂调节产品的HLB值，从而达到了对甲基引气抑止的作用。本发明作为外加剂用于混凝土建筑具有强度高、性能好、可降低水泥水化热峰值、提高混凝土匀质、延长混凝土使用寿命等诸多优点。
以下结合具体配方，对本发明作进一步描述。
具体实施例方式
混凝土减水剂实施例1一种混凝土减水剂，其原料成分及以重量为计量单位的原料配比为工业萘∶洗油＝1∶0.20；(工业萘+洗油)∶硫酸∶甲醛∶改性剂∶液碱＝1∶1∶0.56∶0.01∶0.94。
实施例2工业萘∶洗油＝1∶0.40；(工业萘+洗油)∶硫酸∶甲醛∶改性剂∶液碱＝1∶1～11∶0.7∶0.02∶1实施例3工业萘∶洗油＝1∶0.55；(工业萘+洗油)∶硫酸∶甲醛∶改性剂∶液碱＝＝1∶1.1∶0.93∶3∶1.70。
本发明减水剂的生产方法是a.融解在反应罐中按配比加入洗油与工业萘，加温使之升温到120~130℃融解；b.磺化加入浓硫酸使之磺化，温度控制在150~160℃，保温2~4小时，生成芳香环磺酸衍生物；c.水解在80℃度温度时，加入冷水进行水解，除去2-芳香环磺酸；d.改性加入改性剂，以便缩合时形成羧基进行侧连嫁接改性以抑止甲基等基团的引气，同时调整酸度为30％。
改性剂的作用原理是改性剂是一种羧酸脂类物质，在水解后，其将与磺酸基的H发生亲电取代反应，从而生成-SO3H2COOR类的嫁接官能团。R的选择取决于整个线性分子链的最终HLB值。
HLB值与性能的关系 HLB值1～3时消泡作用 HLB值3～6时乳化分散作用(油包水型) HLB值7～18时乳化分散作用(水包油型) HLB值12～15时润湿作用 HLB值13～15时去污作用 HLB值15～18时增溶作用注HLB值(Hydrophile-Liphile Balance)，最成功的方案可能是由格里芬(Griffin)所提出的方法，即亲水亲油平衡。
e.缩合在75度加入甲醛进行缩合，以生成线性分子链，从而增加表面活性，缩合温度控制在90~100℃，时间控制在3~5小时；f.碱中和加入液碱使缩合物碱中和，将PH值调整到微碱性，从而得到成液体的减水剂产品。
步骤b之磺化的作用是取代芳香核上的氢原子形成磺酸化合物(ArSO3H，Ar为苯环)，典型的反应式为(I式、II式) 步骤c、d水解、改性的作用是消除反应中的α-萘磺酸，以利于缩合反应顺利进行，典型的反应式为(III式) 式中M为改性官能团，一般为-COOR的衍生物；步骤e缩合是经缩合反应形成聚合物的过程，典型的反应式为(IV、V式)CH2O+H+→CH2OH+(IV) 步骤f之碱中和是以NaOH进行中和，生成最终产品混凝土减水剂--聚磺酸盐，并将多余的酸转化为硫酸盐，典型的反应式为(VI式)
权利要求
1.一种混凝土减水剂，其特征在于其原料成分及以重量为计量单位的原料配比为工业萘∶洗油＝1∶0.20～0.55；(工业萘+洗油)∶硫酸∶甲醛∶改性剂∶液碱＝1∶1～1.1∶0.56～0.93∶0.01～0.03∶0.94～1.70。
2.权利要求1所述混凝土减水剂的生产方法，其特征在于其生产工艺步骤是a.融解在反应罐中按配比加入洗油与工业萘，加温使之升温到120~130℃融解；b.磺化加入浓硫酸使之磺化，温度控制在150~160℃，保温2~4小时，生成芳香环磺酸衍生物；c.水解在80℃度温度时，加入冷水进行水解，除去2-芳香环磺酸；d.改性加入改性剂，以便缩合时形成羧基进行侧连嫁接改性以抑止甲基等基团的引气，同时调整酸度为30％；e.缩合在75度加入甲醛进行缩合，以生成线性分子链，从而增加表面活性，缩合温度控制在90~100℃，时间控制在3~5小时；f.碱中和加入液碱使缩合物碱中和，将PH值调整到微碱性，从而得到成液体的减水剂产品。
3.依照权利要求2所述的方法，，其特征在于所述步骤b之磺化的作用是取代芳香核上的氢原子形成磺酸化合物(ArSO3H)，典型的反应式为(I式、II式)
4.依照权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤c、d水解、改性的作用是消除反应中的α-萘磺酸，以利于缩合反应顺利进行，典型的反应式为(III式) 式中M为改性官能团，一般为-COOR的衍生物。
5.依照权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤e缩合是经缩合反应形成聚合物的过程，典型的反应式为(IV、V式)(IV)
6.依照权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤f之碱中和是以NaOH进行中和，生成最终产品混凝土减水剂——聚磺酸盐，并将多余的酸转化为硫酸盐，典型的反应式为(VI式)
全文摘要
本发明公开了一种混凝土减水剂及其生产方法。混凝土减水剂的原料成分及重量配比为工业萘∶洗油＝1∶0.20～0.55；(工业萘+洗油)∶硫酸∶甲醛∶改性剂∶液碱＝1∶1～1.1∶0.56～0.93∶0.01～0.03∶0.94～1.70。生产方法包括如下工艺步骤a.融解；b.磺化生成芳香环磺酸衍生物；c.水解；d.改性；e.缩合；f.碱中和得到成液体的减水剂产品。用本发明方法制造的混凝土减水剂，焦化副产品洗油可取代工业萘的比例达到45％，在促进环保的同时，可大幅度降低产品的价格，而其缩合性能基本不变。本发明作为外加剂用于混凝土建筑具有强度高、性能好、降低水泥水化热峰值、提高混凝土匀质、能延长混凝土使用寿命等诸多优点。
文档编号C04B24/00GK1693263SQ20051003401
公开日2005年11月9日 申请日期2005年4月11日 优先权日2005年4月11日
发明者彭延山 申请人:广东粤和实业有限公司