脂肪族羟基磺酸盐高效减水剂要领.ppt

脂肪族羟基磺酸盐高效减水剂 报告人:朱效荣 北京城建集团有限责任公司混凝土分公司 研究意义 技术路线 试验研究 性能检验 研制结论 工艺规程 第一部分 研究意义 外加剂概述 国内外现状 本课题研究内容 外加剂概述 混凝土外加剂是指在拌制混凝土的过程中掺入（一般情况下掺量不大于水泥用量的5%），用以改善混凝土性能的物质，外加剂原料构成以化工原料为主，属于化工产品，是混凝土的重要组成部分。 混凝土外加剂是与建筑工业的飞速发展和设计水平的不断提高分不开的。近十年来，在建筑工业中相继出现了滑模、大模板、压入成型、泵送混凝土、喷射混凝土等新工艺；在混凝土的供应上出现了商品混凝土、集中搅拌等方法；在结构类型上出现了高层、超高层、大跨度、无粘结预应力混凝土结构体系等。这些对混凝土的技术性能和经济指标都提出了新的要求，如要求混凝土 具有良好的流动性、可塑性、密实性、抗冻性、高抗渗性、防水、缓凝、高强、超高强、耐酸、耐碱、免振捣自密实等性能。过去使用的一般混凝土已不能满足目前的技术要求，而在混凝土中加入适当的外加剂可以极大地改变混凝土的各项性能指标。 混凝土外加剂的主要功能为改善混凝土拌合物的流变性能、调节混凝土的凝结时间和硬化性能、改善混凝土的耐久性和其它性能，如引气、膨胀、防冻及抑制混凝土的碱-骨料反应等。同时还能取得良好的经济效益和社会效益。如掺入适当的外加剂以后，在混凝土的强度等级不变的情况下，可以节约10-20%的水泥；对要求蒸汽养护的混凝土可以减免蒸汽养护等。 国内外现状 目前，国内外使用的混凝土高效减水剂是以萘磺酸盐甲醛缩合物为主，但这样单一产品应用的情况，给混凝土的施工带来了某些不便，同时由于近年来生产萘系减水剂的工业萘的价格大幅度上涨，造成萘系减水剂的成本不断加大，价格不断上涨。另外，各国科学家对高性能混凝土的研究也促使新型高效减水剂的开发。因此研究和开发新型的高效减水剂成为混凝土外加剂的发展趋势。 本课题研究内容 本课题对脂肪族羟基磺酸盐缩合物的合成及应用做了详细的研究，实现了以无水亚硫酸钠（Na2SO3）作为磺化剂和催化剂的缩合反应。并对实验配比、凝胶化现象作了分析，提出了防止产生凝胶化的具体措施，并完成了由实验室向工业化生产的过渡。 第二部分 技术路线 脂肪族羟基磺酸盐缩合物是以羰基化合物为主要原料，在碱性条件下通过碳负离子的产生而缩合得到的一种脂肪族高分子链。并且通过亚硫酸盐对羰基的加成从而在分子链上引进亲水的磺酸基。这种缩合物的分子链上具有亲水基团和亲油基团，因而在性能上就具有了表面活性的特征。 醛和酮都属于羰基化合物，其中最具代表性的当属丙酮和甲醛。丙酮和甲醛在苛性碱催化的条件下可以发生缩聚反应，其反应速率受到碱的浓度和反应温度的影响。当碱（NaOH）的浓度高时，反应速率加快，生成不溶于水的凝胶体或交联的固体。在低温下，这一反应不能进行，只有通过加热达到一定的温度范围才能引起反应。本课题的主要内容包括脂肪族羟基磺酸盐高效减水剂的合成与混凝土的应用两个部分。 第三部分 试验研究 1、原料 本课题原材料选用丙酮、甲醛、无水亚硫酸钠。 2、反应过程 该反应在可以加热并带有搅拌器的密闭反应中进行。由于本反应体系为碱性介质，对反应器衬里没有特殊的要求。反应进行一定的时间后取样检测，达到所要求的水泥净浆流动度以后，经排除低沸点组分即可。 具体的反应步骤为：首先将水、Na2SO3与丙酮混合配置成一定浓度的溶液，倾入带回流冷凝装置的反应容器中，在密封条件下缓慢搅拌加热，回流一定时间后从恒压漏斗中滴加一定量的浓度为36%的甲醛溶液。由于该反应为放热反应，为防止溶液沸腾，最初甲醛的加入必须缓慢、谨慎，待反应物呈金黄色后，在保持回流温度平稳的情况下加入剩余的甲醛溶液，使反应物保持沸腾状态，维持一定时间至反应终点。 1）、丙酮与Na2SO3的回流反应过程 对于一般的情况，在强碱条件下甲醛滴入丙酮所进行的羰基加成反应是非常剧烈的。但是通过实验方法的改进，该反应过程是可以得到控制的。我们首先将丙酮与Na2SO3水溶液混合，搅拌加热丙酮开始回流，随着Na2SO3的逐渐溶解，体系成为乳白色的液体。亚硫酸盐作为亲核试剂加成反应如下表示： R ON OH C=O + :S-OH R-C-S03H R-C-SO3N H H H ??? 该反应过程虽然是可逆的，但所形成一定量的α-羟基磺酸盐有助于提高最终产物的分散能力，试验结果证明，由