氨基系高效減水劑的研究進展

0對更高的要求隨著混凝土綠色化和高性能化的發展，混凝土外加劑作為混凝土的六大組成部分之一也提出了更高的要求。目前國內研制和生產并被廣泛使用的高效減水劑,按照其化學成分分類主要有以下幾種:改性木質素磺酸鹽高效減水劑、萘系高效減水劑、蜜胺樹脂系高效減水劑即三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮合物、氨基磺酸鹽系高效減水劑、聚羧酸鹽系高效減水劑1有效抗膽紅素藥合成機制1.1苯酚類化合物氨基磺酸鹽系高效減水劑是由單環芳烴衍生物苯酚類化合物、對氨基苯磺酸(鈉)和甲醛在一定溫度下水熱縮合而成,為可溶性樹脂類減水劑。其中苯酚類化合物可以是一元酚、多元酚或烷基酚、雙酚,也可以是以上化合物的親核取代衍生物。甲醛也可以用其他的醛類化合物或能產生醛類的化合物代替,如乙醛、糠醛、三聚甲醛等1.2氨基磺酸鹽系高效擠出機的合成材料和機械結構合成所需基本化工原料有對氨基苯磺酸(鈉)、苯酚、甲醛、氫氧化鈉等。甲醛為濃度37%~40%的溶液,有刺激性氣味。1.2.1上電子云密度對反應的影響氨基磺酸鹽高效減水劑的合成反應過程分為:(1)羥甲基化反應。屬于親電取代反應,反應的難易程度與苯環上電子云密度的大小,及親電試劑甲醛的正電性高低成正比。苯環上電子云的密度越大,甲醛的正電性越高,反應越容易進行(2)縮合反應。在控制好反應條件包括酸堿度、反應溫度和反應時間的前提下,使多種羥甲基衍生物按照分子設計的目標發生縮合反應,達到理想的分子聚合度。縮合反應生成的減水劑可能的分子結構如圖1所示。1.2.2分子重排改性的縮合反應根據合成試驗所用原料及反應初始介質的差異,氨基磺酸鹽高效減水劑的合成路線分為酸性和堿性兩種。(1)酸性合成工藝:利用對氨基苯磺酸、苯酚先在偏酸性介質中進行線性縮合,再加入NaOH進行分子重排改性而成在水溶液中,甲醛以水合物HOCH酸催化下的縮合反應可認為是如下反應過程:在加成產物羥甲基苯酚的羥甲基與另一個苯環上的氫進行縮合反應時,先脫水生成陽離子,該陽離子再和苯酚、對氨基苯磺酸發生縮合反應,如式(6)、(7)所示。(2)堿性合成工藝:利用對氨基苯磺酸鈉、苯酚和甲醛在堿性介質中進行羥甲基化和線性縮合而得在堿性介質中羥甲基苯酚是穩定的,式(3)的反應較式(2)的反應容易進行,可生成二羥基或三羥基苯酚。在加成反應發生的同時,也發生縮合反應,使相對分子量不斷增大2目前，氨基系統高效擠水劑的研究2.1國外氨基磺酸系高效減水劑的研究及開發現狀氨基磺酸系高效減水劑最早于20世紀80年代末在日本得到開發和應用。國外在氨基磺酸系高效減水劑的原料選擇、合成工藝、物理復配及在混凝土中的應用方面進行了大量的研究工作。氨基磺酸系高效減水劑的研究可分為4個階段2.2氨基磺酸鹽系高效減水劑的合成工藝我國在20世紀90年代末才開始對氨基磺酸鹽系高效減水劑進行研究。由于氨基磺酸鹽系高效減水劑存在穩定性差,容易泌水,造成混凝土拌合物沉降不均勻,影響混凝土硬化后的性能等缺點,國內專家學者主要集中在改性和優化工藝方面的研究。2.2.1物理改性和物理改性的配合(1)化學改性何廷樹等人何娟等張智強等柴天紅等(2)物理改性,通過不同外加劑組分按劑量合理搭配,以體現互補關系和疊加效應,從而使混凝土外加劑各組分取長補短,協同發揮作用。蔣新元、邱學青等李春梅等王曉軒2.2.2生產工藝的優化研究氨基磺酸鹽高效減水劑的合成工藝,目的是提高合成產物分散性能,并且通過優化工藝,盡可能降低產物合成成本。國內外專家學者在改性方面研究的同時,也對其生產工藝進行了一些局部的優化和改進,并取得了一定的效果,但很少有人綜合各方面因素進行系統的研究。氨基磺酸鹽高效減水劑在合成過程中涉及到6個影響因素:(1)苯酚與對氨基苯磺酸鈉的摩爾比;(2)甲醛與苯酚和對氨基苯磺酸鈉之和的摩爾比;(3)反應過程中介質酸堿度;(4)反應過程中恒溫溫度及時間;(5)反應濃度和攪拌速度;(6)甲醛的滴加速度。如何合理匹配6個因素的最優組合,是生產低成本氨基磺酸鹽系高效減水劑的關鍵要素之一。3水劑性能配合比綜合國內外專家學者的研究精華,結合工業實踐,對傳統氨基磺酸鹽系高效減水劑的合成工藝和改性進行了較系統的研究,認為采用堿性合成路線生產氨基系高效減水劑是切實可行的,并得出如下兩個較合理的合成方案,經試驗采用這兩種工藝合成的氨基系高效減水劑性能均優于傳統氨基磺酸鹽減水劑。(1)基本配合比:對氨基苯磺酸鈉+苯酚∶甲醛為1∶1.16,加入適量氫氧化鈉(pH值為8~11),甲醛滴加溫度及縮合溫度為83~87℃,產品設計濃度為30%,合成時間為6~9h,其中甲醛的滴加時間為2h左右。甲醛滴加完畢恒溫1h左右,補加活化單體和水適量,恒溫反應5h左右。(2)基本配合比:苯酚、對氨基苯磺酸鈉和甲醛的摩爾比為1.3∶1∶3.7,帶羧基和磺酸基單體的用量為苯酚和對氨基苯磺酸鈉質量之和的80%,加入適量氫氧化鈉(pH值為8~11),甲醛滴加溫度及縮合溫度為83~87℃,產品設計濃度為31%,合成時間為6~9h,其中甲醛的滴加時間為2h左右。甲醛滴加完畢恒溫1h左右,補加活化單體和水適量,恒溫反應5h左右。4高效氨基系高效減水劑的合成工藝(1)氨基系高效減水劑的合成,要選用價格便宜的帶-NH(2)深