[发明专利]一种低硫酸钠含量萘系减水剂的制备方法及其专用设备

说明书

技术领域

本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种低硫酸钠含量萘系减水剂的制备方法及其专用设备。

背景技术

减水剂通常是一种表面活性剂，属阴离子型表面活性剂。一方面，吸附于水泥颗粒表面使颗粒显示电性能，颗粒间由于带相同电荷而相互排斥，使水泥颗粒被分散而释放颗粒间多余的水分而产生减水作用。另一方面，由于加入减水剂后，水泥颗粒表面形成吸咐膜，影响水泥的水化速度，使水泥石晶体的生长更为完善，减少水分蒸发的毛细空隙，网络结构更为致密，提高了水泥砂浆的硬度和结构致密性。

减水剂的功能：使水泥颗粒分散，改善和易性，降低用水量，从而提高水泥基材料的致密性和硬度，增大其流动性。

萘系减水剂中硫酸钠含量，对混凝土的性能具有一定的影响。过高的硫酸钠存在，使减水剂分散性能减弱、水泥的相容性能降低、混凝土拌合物的坍落度损失加大等负面影响，温度低时还容易结晶，降低了材料的流动性，容易堵塞管道。

目前，以β-萘磺酸甲醛缩合物钠盐为主要成分的低硫酸钠含量萘系减水剂是最常用的混凝土高效减水剂。其中现有的常温下施工萘系减水剂液体中，约含有约占重量比20％～25％的硫酸钠，大多数都在7％wt以上；高硫酸钠含量减水剂的使用，在特定条件下如10℃及以下施工时，可能会使混凝土坍落度损失加大，不适宜于自流灌浆和配制泵送混凝土，影响施工进度和质量，在一些特殊的施工场合，如低温环境下，要求采用硫酸钠含量在5％wt以下的萘系减水剂，因此，开发一种高效、环保的低硫酸钠含量的萘系减水剂就成为一种迫切的需要。

目前，为制造优质低硫酸钠含量萘系减水剂，工业上普遍采用加入氧化 钙沉淀、脱硫酸钙法来除硫酸盐，但是这种方法需要较长的沉淀时间、生产效率低、占地多，而且需要不断消耗氧化钙，由此产生的硫酸钙废渣日积月累后往往没有及时处理而大量堆积，难以进行后续利用，这些废渣还粘附有减水剂和其他有机物，严重污染生态环境。

在萘系高效减水剂的生产过程中，由于采用过量的浓硫酸作为磺化剂，给最终产品带来了无减水效果的硫酸钠杂质，采用传统的方法除去硫酸钠不但增加设备投入及材料、能源成本，同时也影响了减水剂的分散效果。而采用传统的方法降低硫酸钠的含量时，当硫酸钠含量降到一定量的时候，生产中每降低一个百分点的硫酸钠含量，就意味着生产成本成倍增加，不利于工业化生产。

同时，高硫酸钠含量的萘系高效减水剂在冬季或10℃及以下的低温下施工时，由于其中的硫酸钠容易析出产生结晶，而导致混凝土的流动性大幅降低，容易堵塞输送管道，造成设备故障，影响施工速度。

在冬季或低温环境下，高硫酸钠含量的混凝土墙体，会由于硫酸钠等无机盐的析出，造成混凝土性能的劣化，影响建筑物的寿命。

本发明在绿色混凝土理念的倡导下，发明人通过长期潜心研究，通过对减水剂液体成分分析、生产条件、设备及工艺优化的深入研究，寻求得到一种新的低硫酸钠含量的萘系减水剂的制备方法，其可以快速高效的获得的低浓度硫酸钠产品，适合低硫酸钠含量和满足特殊条件要求下的施工。发明人经过发现，萘系减水剂中硫酸钠含量达到适当的较低值含量时，相应的萘磺酸甲醛缩合物含量更多，减水率更高，从而硬化混凝土密实度及强度增加。

发明人通过研究发现，低硫酸钠含量中萘系减水剂导致混凝土流动性降低主要是由于其中硫酸钠的结晶生成所致，而降低低硫酸钠含量萘系减水剂中硫酸钠的固含量可以有效预防结晶问题，并且在固含量的降低的同时避免引起减水率的降低。

如何寻找一种新的生产方法及专用设备，既能降低萘系减水剂中硫酸钠的固含量，以此解决结晶缺陷，又能保持其减水率不变，这成为本发明技术攻关的关键。

发明内容

针对上述现有技术不足，本发明的目的之一为提供一种新的制备方法，利用不同温度下硫酸钠的溶解度差异和硫酸钠的结晶沉降速度来除去多余的硫酸钠，将萘系减水剂液体的温度一次性降至-10℃或以下快速结晶析出，通过控制反应时间来制备硫酸钠含量不同的液体低硫酸钠含量萘系减水剂，从而解决了高硫酸钠含量的减水剂在温度低等施工时容易结晶，降低材料的流动性，影响萘系减水剂的分散性和水泥的相容性，以及堵塞管道的问题。

本发明的目的还在于，提供一种实施上述制备方法的专用设备，可以将现有的萘系减水剂，通过专用设备自动化控制温度、压力以及流量，同时，自动化的对萘系减水剂的硫酸钠浓度进行检测，快速、稳定、方便的获得低硫酸钠含量的萘系减水剂。

本发明为实现上述目的采用的技术方案为：

一种低硫酸钠含量萘系减水剂的制备方法，其包括如下步骤：