[發明專利]改性木質素聚羧酸水泥分散劑的制備方法

無效

• 申請號: 200710052512.2
• 申請日: 2007-06-20
• 公開（公告）號: CN101070234A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 李學平;魯愛國
• 申請（專利權）人: 武漢海德天物新材料有限公司
• 主分類號: C04B24/24
• 分類號: C04B24/24;C04B24/26;C04B24/04;C04B103/40
• 代理公司: 武漢荊楚聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 王健

所屬技術領域

本發明涉及一種水泥分散劑的制備方法，具體來說是使用高分子有機材料合成一種改性木質素聚羧酸水泥分散劑的制備方法。

背景技術

水泥分散劑亦稱水泥減水劑，施用后可明顯減少拌合混凝土時所加入的水量，提高易和性，同時可大幅度的提高混凝土的流動性能和強度，從而提高工程的質量。混凝土是世界用量最大的建筑材料，水泥分散劑已成為混凝土生產中必不可少的添加劑。目前，發達國家和地區，混凝土中水泥分散劑用量占80％以上。

水泥分散劑主要有以下幾種：改性木質素磺酸鹽減水劑；萘磺酸甲醛縮合物減水劑；三聚氰胺減水劑；氨基磺酸鹽減水劑；脂肪族減水劑；羧酸接枝共聚物減水劑。

木質素磺酸鹽是將造紙廠廢液經磺化、噴霧干燥等工序處理后所得的副產品，有木質素磺酸鈣和木質素磺酸鈉之分，一般得到的是木質素磺酸鈣，統稱為木質素磺酸鹽。作為水泥減水劑時摻量較大，減水率較低。由于木質素磺酸鈣價格低廉，人們多將其作為普通減水劑來廣泛運用，目前國內已經出現了通過將其改性以提高減水率，使其達到高效減水劑標準的技術，不過因為工藝配方等條件的局限，目前國內尚不具備大規模生產的能力。中國專利公開號：CN1609041，公開日：2005年4月27日，發明名稱：《木質素磺酸鹽混凝土減水劑的改性劑》，提出了由三乙醇胺50-95、十二醇硫酸鈉4-50、消泡劑0.05-2組成的能夠部分取代混凝土泵送劑中高效減水劑用量的木質素磺酸鹽混凝土減水劑改性劑。能等量取代高效減水劑15％，其減水率可以提高到12-15％，成本較低，摻量減少，但仍難以滿足國家規定高效減水劑的技術要求。

萘磺酸甲醛縮合物減水劑是目前國內生產量最大，使用最廣的高效減水劑，其工藝比較成熟，各廠產品質量水平相差不大。萘系減水劑的優點是：減水率較高，不引氣，水泥適應性好，與各種外加劑復合性能好。可用于配制高強、高性能混凝土。它存在的主要問題是坍落度經時損失大，混凝土發粘，且原料價格昂貴。目前市場的萘系減水劑有普通型和高濃縮型2種。普通型一般含18％-22％的Na₂SO₁，一般需要復配使用，以提高其減水率，降低坍落度損失；高濃型是用化學方法將普通型萘系減水劑中的Na₂SO₁含量降低，有利于提高減水率、降低坍落度損失、以防止因氣溫低而產生沉淀，但其工藝較復雜。

三聚氰胺樹脂減水劑全稱為磺化三聚氰胺甲醛樹脂，亦稱密胺樹脂，是一種水溶性聚合物樹脂，國內70年代后期研制成功，屬高效非引氣減水劑。其性能與萘系相近，而且耐高溫性能比萘系要好，可用于耐熱、耐火混凝土。但因其液態產品濃度低，貯存期短，坍落度經時損失也大，混凝土發粘，價格相對較高，使用面不及萘系。國內曾實驗以尿素取代部分三聚氰胺來改性以降低成本，但終因其產品性能不及純三聚氰胺產品優良而未得到進一步推廣。

氨基磺酸鹽減水劑是一種非引氣可溶性樹脂減水劑。優點為：摻量小、減水率高、坍落度經時損失小，尤其適用于水灰比較小的高性能混凝土，其減水率可達30％。缺點為：氨基磺酸鹽減水劑的分子量太小時容易導致水泥漿體泌水，混凝土坍落度損失較快；分子太大時，減水分散性受到影響；摻量高時容易造成混凝土的泌水，離析與板結；并且其成本較高。氨基磺酸鹽減水劑是由對氨基苯磺酸、苯酚、甲醛在一定條件下縮合而成。也可用苯胺經磺化后再與苯酚、甲醛縮合。目前還有以尿素代替部分氨基磺酸鹽縮合的，但效果較純氨基磺酸鹽差些。

脂肪族磺酸鹽減水劑是以羰基化合物為主體，在一定條件下與甲醛縮合形成一定分子量大小的脂肪族高分子鏈，并通過磺化反應打開羰基，引入親水性磺酸基團，是一種含有磺酸基、羥基、羧基等親水基團的高分子表面活性劑，平均分子量在3300-3500，主要原料為丙酮、甲醛、及亞硫酸鈉。其最早是作為油田固井外加劑，有優良的耐高溫特性和減水效果，能改善并保持水泥的流變性。后來通過大量實驗，將其成功運用到商品混凝土，保持了其作為水泥分散劑和萘系磺酸鹽減水劑相比所具有耐高溫特性，且合成工藝簡單，因不含有低溫度下析出的硫酸鹽，避免了在冬季等低溫情況下的硫酸鹽結晶。其缺點是在相同添加量的情況下，減水率比萘系及聚羧酸低，坍落度損失較大，還存在著使用后水泥變色的問題。