[发明专利]改性木质素聚羧酸水泥分散剂的制备方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种水泥分散剂的制备方法，具体来说是使用高分子有机材料合成一种改性木质素聚羧酸水泥分散剂的制备方法。

背景技术

水泥分散剂亦称水泥减水剂，施用后可明显减少拌合混凝土时所加入的水量，提高易和性，同时可大幅度的提高混凝土的流动性能和强度，从而提高工程的质量。混凝土是世界用量最大的建筑材料，水泥分散剂已成为混凝土生产中必不可少的添加剂。目前，发达国家和地区，混凝土中水泥分散剂用量占80％以上。

水泥分散剂主要有以下几种：改性木质素磺酸盐减水剂；萘磺酸甲醛缩合物减水剂；三聚氰胺减水剂；氨基磺酸盐减水剂；脂肪族减水剂；羧酸接枝共聚物减水剂。

木质素磺酸盐是将造纸厂废液经磺化、喷雾干燥等工序处理后所得的副产品，有木质素磺酸钙和木质素磺酸钠之分，一般得到的是木质素磺酸钙，统称为木质素磺酸盐。作为水泥减水剂时掺量较大，减水率较低。由于木质素磺酸钙价格低廉，人们多将其作为普通减水剂来广泛运用，目前国内已经出现了通过将其改性以提高减水率，使其达到高效减水剂标准的技术，不过因为工艺配方等条件的局限，目前国内尚不具备大规模生产的能力。中国专利公开号：CN1609041，公开日：2005年4月27日，发明名称：《木质素磺酸盐混凝土减水剂的改性剂》，提出了由三乙醇胺50-95、十二醇硫酸钠4-50、消泡剂0.05-2组成的能够部分取代混凝土泵送剂中高效减水剂用量的木质素磺酸盐混凝土减水剂改性剂。能等量取代高效减水剂15％，其减水率可以提高到12-15％，成本较低，掺量减少，但仍难以满足国家规定高效减水剂的技术要求。

萘磺酸甲醛缩合物减水剂是目前国内生产量最大，使用最广的高效减水剂，其工艺比较成熟，各厂产品质量水平相差不大。萘系减水剂的优点是：减水率较高，不引气，水泥适应性好，与各种外加剂复合性能好。可用于配制高强、高性能混凝土。它存在的主要问题是坍落度经时损失大，混凝土发粘，且原料价格昂贵。目前市场的萘系减水剂有普通型和高浓缩型2种。普通型一般含18％-22％的Na₂SO₁，一般需要复配使用，以提高其减水率，降低坍落度损失；高浓型是用化学方法将普通型萘系减水剂中的Na₂SO₁含量降低，有利于提高减水率、降低坍落度损失、以防止因气温低而产生沉淀，但其工艺较复杂。

三聚氰胺树脂减水剂全称为磺化三聚氰胺甲醛树脂，亦称密胺树脂，是一种水溶性聚合物树脂，国内70年代后期研制成功，属高效非引气减水剂。其性能与萘系相近，而且耐高温性能比萘系要好，可用于耐热、耐火混凝土。但因其液态产品浓度低，贮存期短，坍落度经时损失也大，混凝土发粘，价格相对较高，使用面不及萘系。国内曾实验以尿素取代部分三聚氰胺来改性以降低成本，但终因其产品性能不及纯三聚氰胺产品优良而未得到进一步推广。

氨基磺酸盐减水剂是一种非引气可溶性树脂减水剂。优点为：掺量小、减水率高、坍落度经时损失小，尤其适用于水灰比较小的高性能混凝土，其减水率可达30％。缺点为：氨基磺酸盐减水剂的分子量太小时容易导致水泥浆体泌水，混凝土坍落度损失较快；分子太大时，减水分散性受到影响；掺量高时容易造成混凝土的泌水，离析与板结；并且其成本较高。氨基磺酸盐减水剂是由对氨基苯磺酸、苯酚、甲醛在一定条件下缩合而成。也可用苯胺经磺化后再与苯酚、甲醛缩合。目前还有以尿素代替部分氨基磺酸盐缩合的，但效果较纯氨基磺酸盐差些。

脂肪族磺酸盐减水剂是以羰基化合物为主体，在一定条件下与甲醛缩合形成一定分子量大小的脂肪族高分子链，并通过磺化反应打开羰基，引入亲水性磺酸基团，是一种含有磺酸基、羟基、羧基等亲水基团的高分子表面活性剂，平均分子量在3300-3500，主要原料为丙酮、甲醛、及亚硫酸钠。其最早是作为油田固井外加剂，有优良的耐高温特性和减水效果，能改善并保持水泥的流变性。后来通过大量实验，将其成功运用到商品混凝土，保持了其作为水泥分散剂和萘系磺酸盐减水剂相比所具有耐高温特性，且合成工艺简单，因不含有低温度下析出的硫酸盐，避免了在冬季等低温情况下的硫酸盐结晶。其缺点是在相同添加量的情况下，减水率比萘系及聚羧酸低，坍落度损失较大，还存在着使用后水泥变色的问题。