磺化雙酚a-甲醛縮合物高效減水劑制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磺化雙酚A-甲醛縮合物高效減水劑制備方法，稱取雙酚A、亞硫酸氫鈉和水投入帶有攪拌器、溫度計、滴液漏斗和回流冷凝管的反應(yīng)釜中，滴加氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH，升高溶液溫度至70℃；滴加甲醛溶液，升溫反應(yīng)6h，加入尿素，自然冷卻到室溫，產(chǎn)物在反應(yīng)釜中熟化6h；與傳統(tǒng)的使用濃硫酸作為磺化劑制備的高效減水劑相比，生產(chǎn)過程中沒有強酸、強堿溶液的排放,實現(xiàn)了綠色生產(chǎn)；與傳統(tǒng)磺化苯酚-甲醛縮合物生產(chǎn)過程相比減少了對人身和環(huán)境的影響,實現(xiàn)了綠色生產(chǎn)，節(jié)約材料費用和減少排污的費用。
【專利說明】磺化雙酚A-甲醛縮合物高效減水劑制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及混凝土的高效減水劑及生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及磺化雙酚A-甲醛縮合物聞效減水劑制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高效減水劑是配制高強混凝土必不可少的組分，高效減水劑應(yīng)用于高性能混凝土能減少用水量20-30%，使混凝土結(jié)構(gòu)更加密實，提高了混凝土的強度和耐久性。因為高性能減水劑的使用，21世紀的輕質(zhì)、高強、耐久、經(jīng)濟實用的高性能混凝土將逐步取代常規(guī)混凝土廣泛應(yīng)用在大型建筑、橋梁、海工結(jié)構(gòu)物的建造中。各種水泥混凝土復(fù)合材料，如鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、纖維增強混凝土、聚合物混凝土、噴射混凝土等，也因高性能減水劑的使用而擴大了應(yīng)用領(lǐng)域。
[0003]從20世紀60年代開始，木質(zhì)素磺酸鹽高效減水劑、萘磺酸鹽高效減水劑、三聚氰胺、脂肪族系高效減水劑、聚羧酸系等高效減水劑都得到了開發(fā)和應(yīng)用。木質(zhì)素磺酸鹽高效減水劑因其較高的減水率而得到了廣泛的應(yīng)用，但是過摻木質(zhì)素磺酸鹽高效減水劑會引起混凝土材料的過分緩凝。萘磺酸鹽高效減水劑因生產(chǎn)成本較低，能減少混凝土用水量15-20%，是目前使用最廣泛的高效減水劑，但是近年來由于有限工業(yè)萘已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在市場需求，價格浮動較大，萘系減水劑的價格優(yōu)勢正在逐步減小，且萘系高效減水劑中含有一定量(25%)的硫酸鈉，會加快混凝土坍落度的損失，難以滿足配制大流動性混凝土和泵送混凝土的需要。而三聚氰胺減水劑、聚羧酸系減水劑因價格昂貴，生產(chǎn)成本偏高，在國內(nèi)一直沒有得到廣泛應(yīng)用。脂肪族 系高效減水劑產(chǎn)品中不含硫酸鈉，具有摻量低和良好的混凝土坍落度損失抑制能力，但其拌制的混凝土?xí)霈F(xiàn)表面泛黃的現(xiàn)象而影響此類高效減水劑的應(yīng)用。因此研究生產(chǎn)過程簡單與環(huán)境友好，且減水能力、保塌能力好的新型高效減水劑已成為混凝土外加劑發(fā)展方向。
[0004]本世紀初，一種磺化苯酚-甲醛縮合物的合成方法見于有關(guān)的文獻報道中，磺化苯酚-甲醛縮合物是以苯酚、甲醛、亞硫酸鹽等單體為主要原料，通過苯酚與甲醛發(fā)生甲基化反應(yīng)縮合成體形的酚醛高分子鏈，亞硫酸鹽和甲醛加成在高分子鏈中引入磺酸鹽，這種縮合物的分子鏈上具有親水基團和親油基團的-SO3H和-OH基團，其性能具有表面活性的特征?；腔椒?甲醛縮合物被摻加到水泥漿體時，磺化苯酚-甲醛縮合物分子吸附在水泥顆粒的表面而增加了水泥顆粒的1-電位，使水泥顆粒帶同種電荷互相排斥，使水泥顆粒分散。苯酚作為制備磺化苯酚-甲醛縮合物的一種重要原料，在生產(chǎn)過程中需對晶體狀的苯酚進行液化處理，在此過程中有毒、刺激性的苯酚蒸汽易從反應(yīng)釜中蒸發(fā)出來，給環(huán)境造成較大的污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]解決的技術(shù)問題:
本申請?zhí)峁┗腔p酚A-甲醛縮合物高效減水劑制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中使用苯酚作為磺化劑，給環(huán)境造成較大的污染對人體有害等技術(shù)問題。
[0006]技術(shù)方案:
磺化雙酚A-甲醛縮合物高效減水劑制備方法，步驟為:
第一步:按重量分數(shù)比稱取240-250 Kg雙酚A、85-90 Kg亞硫酸氫鹽和490-495 Kg水投入帶有攪拌器、溫度計、滴液漏斗和回流冷凝管的反應(yīng)釜中，攪拌至雙酚A和亞硫酸氫鈉完全溶解；
第二步:滴加質(zhì)量分數(shù)比20%的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值至10-11，升溫至70°C ；第三步:維持溶液的溫度在70°C，在0.5-lh內(nèi)邊攪拌邊滴加170-175Kg質(zhì)量分數(shù)為37%的甲醛溶液；
第四步:升溫至90-95°C，保溫反應(yīng)5-7h，加入10-50Kg尿素，自然冷卻到室溫，熟化5-6h，即得所述磺化雙酚A-甲醛縮合物高效減水劑。
[0007]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述磺化劑亞硫酸氫鹽為亞硫酸氫鈉或其他亞硫酸鹽。
[0008]有益效果:
本發(fā)明所述磺化雙酚A-甲醛縮合物高效減水劑制備方法采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:1、與傳統(tǒng)的使用濃硫酸作為磺化劑制備的高效減水劑相比，生產(chǎn)過程中沒有強酸、強堿溶液的排放，實現(xiàn)了綠色生產(chǎn)；2、與傳統(tǒng)磺化苯酚-甲醛縮合物生產(chǎn)過程相比減少了對人身 和環(huán)境的影響；3、雙酚A是粉狀物，在生產(chǎn)準備階段不需要進行加熱液化，減少了傳統(tǒng)方法中苯酚加熱液化步驟，節(jié)約生產(chǎn)設(shè)備投資25萬元；4、此生產(chǎn)方法縮短了生產(chǎn)準備時間15-20分鐘，節(jié)約人力成本，節(jié)約材料費用和減少排污的費用。
【具體實施方式】
[0009]以下實施例進一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，但不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。在不背離本發(fā)明精神和實質(zhì)的情況下，對本發(fā)明方法、步驟或條件所作的修改和替換，均屬于本發(fā)明的范圍。
[0010]若未特別指明，實施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。
[0011]實施例1:
稱取240Kg雙酚A、85Kg亞硫酸氫鈉和490Kg水投入帶有攪拌器、溫度計、滴液漏斗和回流冷凝管的反應(yīng)釜中，開動攪拌器，攪拌至雙酚A和亞硫酸氫鈉完全溶解于水中，成為均一的溶液；滴加質(zhì)量分數(shù)比20%的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值至1.5，升溫至70°C;維持溶液的溫度在70°C，邊攪拌邊緩慢滴加170Kg質(zhì)量分數(shù)為37%的甲醛溶液，控制甲醛溶液在I個小時內(nèi)加完，避免因甲醛滴加速度過快而導(dǎo)致凝膠；升溫至90°C，保溫反應(yīng)5h，加入20Kg尿素，去除溶液中的少量甲醛，反應(yīng)至終點，停止反應(yīng)，自然冷卻到室溫，產(chǎn)物在反應(yīng)釜中熟化5h，即得深紅色、固含量約為35%的磺化雙酚A-甲醛縮合物高效減水劑。
[0012]實施例2:
稱取250Kg雙酚A、90Kg亞硫酸氫鈉和495Kg水投入帶有攪拌器、溫度計、滴液漏斗和回流冷凝管的反應(yīng)釜中，開動攪拌器，攪拌至雙酚A和亞硫酸氫鈉完全溶解于水中，成為均一的溶液；滴加質(zhì)量分數(shù)比20%的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值至11，升溫至70°C ;維持溶液的溫度在70°C，邊攪拌邊緩慢滴加175Kg質(zhì)量分數(shù)為37%的甲醛溶液，控制甲醛溶液在I個小時內(nèi)加完，避免因甲醛滴加速度過快而導(dǎo)致凝膠；升溫至95°C，保溫反應(yīng)7h，加入30Kg尿素，去除溶液中的少量甲醛，反應(yīng)至終點，停止反應(yīng)，自然冷卻到室溫，產(chǎn)物在反應(yīng)釜中熟化6h，即得深紅色、固含量約為35%的磺化雙酚A-甲醛縮合物高效減水劑。
[0013]實施例3:
稱取246Kg雙酚A、88Kg亞硫酸氫鈉和493Kg水投入帶有攪拌器、溫度計、滴液漏斗和回流冷凝管的反應(yīng)釜中，開動攪拌器，攪拌至雙酚A和亞硫酸氫鈉完全溶解于水中，成為均一的溶液；滴加質(zhì)量分數(shù)比20%的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值至10.5，升溫至70°C ;維持溶液的溫度在70°C，邊攪拌邊緩慢滴加173Kg質(zhì)量分數(shù)為37%的甲醛溶液，控制甲醛溶液在I個小時內(nèi)加完，避免因甲醛滴加速度過快而導(dǎo)致凝膠；升溫至93°C，保溫反應(yīng)6h，加入25Kg尿素，去除溶液中的少量甲醛，反應(yīng)至終點，停止反應(yīng)，自然冷卻到室溫，產(chǎn)物在反應(yīng)釜中熟化6h，即得深紅色、固含量約為35%的磺化雙酚A-甲醛縮合物高效減水劑。 [0014]實施例3為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，測試實施例3的磺化雙酚A-甲醛縮合物高效減水劑在混凝土中減水率和增強效果，試驗中測定摻量從0.3-0.6%的磺化雙酚A-甲醛縮合物高效減水劑的減水率，并且與同摻量下萘磺酸鹽高效減水劑(NF)的減水率試驗結(jié)果相比較，實驗所用混凝土配合比如表1，水泥是江南-小野田P II級52.5硅酸鹽水泥，砂率36-40 %，碎石為二級配，5-20mm碎石占40 %，20_40mm碎石占60 %，控制混凝土坍落度在7-9cm，外加劑為液體，按水泥重量百分數(shù)計:
表1.實驗所用混凝土的配合比
【權(quán)利要求】
1.磺化雙酚A-甲醛縮合物高效減水劑制備方法，其特征在于包括以下步驟: 第一步:按重量分數(shù)比稱取240-250 Kg雙酚A、85-90 Kg亞硫酸氫鹽和490-495 Kg水投入帶有攪拌器、溫度計、滴液漏斗和回流冷凝管的反應(yīng)釜中，攪拌至雙酚A和亞硫酸氫鈉完全溶解； 第二步:滴加質(zhì)量分數(shù)比20%的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值至10-11，升溫至70°C ；第三步:維持溶液的溫度在70°C，在0.5-lh內(nèi)邊攪拌邊滴加170-175Kg質(zhì)量分數(shù)為37%的甲醛溶液； 第四步:升溫至90-95°C，保溫反應(yīng)5-7h，加入10-50Kg尿素，自然冷卻到室溫，熟化5-6h，即得所述磺化雙酚A-甲醛縮合物高效減水劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磺化雙酚A-甲醛縮合物高效減水劑制備方法，其特征在于:所述磺化劑可采用亞硫 酸氫鈉或其他亞硫酸鹽。
【文檔編號】C04B103/30GK103601401SQ201310600973
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】趙暉, 鄧敏, 宣衛(wèi)紅, 楊忠, 韓穎 申請人:金陵科技學(xué)院