氨基系高效减水剂的研究进展

氨基系高效减水剂的研究进展

0对更高的要求随着混凝土绿色化和高性能化的发展，混凝土外加剂作为混凝土的六大组成部分之一也提出了更高的要求。目前国内研制和生产并被广泛使用的高效减水剂,按照其化学成分分类主要有以下几种:改性木质素磺酸盐高效减水剂、萘系高效减水剂、蜜胺树脂系高效减水剂即三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物、氨基磺酸盐系高效减水剂、聚羧酸盐系高效减水剂1有效抗胆红素药合成机制1.1苯酚类化合物氨基磺酸盐系高效减水剂是由单环芳烃衍生物苯酚类化合物、对氨基苯磺酸(钠)和甲醛在一定温度下水热缩合而成,为可溶性树脂类减水剂。其中苯酚类化合物可以是一元酚、多元酚或烷基酚、双酚,也可以是以上化合物的亲核取代衍生物。甲醛也可以用其他的醛类化合物或能产生醛类的化合物代替,如乙醛、糠醛、三聚甲醛等1.2氨基磺酸盐系高效挤出机的合成材料和机械结构合成所需基本化工原料有对氨基苯磺酸(钠)、苯酚、甲醛、氢氧化钠等。甲醛为浓度37%~40%的溶液,有刺激性气味。1.2.1上电子云密度对反应的影响氨基磺酸盐高效减水剂的合成反应过程分为:(1)羟甲基化反应。属于亲电取代反应,反应的难易程度与苯环上电子云密度的大小,及亲电试剂甲醛的正电性高低成正比。苯环上电子云的密度越大,甲醛的正电性越高,反应越容易进行(2)缩合反应。在控制好反应条件包括酸碱度、反应温度和反应时间的前提下,使多种羟甲基衍生物按照分子设计的目标发生缩合反应,达到理想的分子聚合度。缩合反应生成的减水剂可能的分子结构如图1所示。1.2.2分子重排改性的缩合反应根据合成试验所用原料及反应初始介质的差异,氨基磺酸盐高效减水剂的合成路线分为酸性和碱性两种。(1)酸性合成工艺:利用对氨基苯磺酸、苯酚先在偏酸性介质中进行线性缩合,再加入NaOH进行分子重排改性而成在水溶液中,甲醛以水合物HOCH酸催化下的缩合反应可认为是如下反应过程:在加成产物羟甲基苯酚的羟甲基与另一个苯环上的氢进行缩合反应时,先脱水生成阳离子,该阳离子再和苯酚、对氨基苯磺酸发生缩合反应,如式(6)、(7)所示。(2)碱性合成工艺:利用对氨基苯磺酸钠、苯酚和甲醛在碱性介质中进行羟甲基化和线性缩合而得在碱性介质中羟甲基苯酚是稳定的,式(3)的反应较式(2)的反应容易进行,可生成二羟基或三羟基苯酚。在加成反应发生的同时,也发生缩合反应,使相对分子量不断增大2目前，氨基系统高效挤水剂的研究2.1国外氨基磺酸系高效减水剂的研究及开发现状氨基磺酸系高效减水剂最早于20世纪80年代末在日本得到开发和应用。国外在氨基磺酸系高效减水剂的原料选择、合成工艺、物理复配及在混凝土中的应用方面进行了大量的研究工作。氨基磺酸系高效减水剂的研究可分为4个阶段2.2氨基磺酸盐系高效减水剂的合成工艺我国在20世纪90年代末才开始对氨基磺酸盐系高效减水剂进行研究。由于氨基磺酸盐系高效减水剂存在稳定性差,容易泌水,造成混凝土拌合物沉降不均匀,影响混凝土硬化后的性能等缺点,国内专家学者主要集中在改性和优化工艺方面的研究。2.2.1物理改性和物理改性的配合(1)化学改性何廷树等人何娟等张智强等柴天红等(2)物理改性,通过不同外加剂组分按剂量合理搭配,以体现互补关系和叠加效应,从而使混凝土外加剂各组分取长补短,协同发挥作用。蒋新元、邱学青等李春梅等王晓轩2.2.2生产工艺的优化研究氨基磺酸盐高效减水剂的合成工艺,目的是提高合成产物分散性能,并且通过优化工艺,尽可能降低产物合成成本。国内外专家学者在改性方面研究的同时,也对其生产工艺进行了一些局部的优化和改进,并取得了一定的效果,但很少有人综合各方面因素进行系统的研究。氨基磺酸盐高效减水剂在合成过程中涉及到6个影响因素:(1)苯酚与对氨基苯磺酸钠的摩尔比;(2)甲醛与苯酚和对氨基苯磺酸钠之和的摩尔比;(3)反应过程中介质酸碱度;(4)反应过程中恒温温度及时间;(5)反应浓度和搅拌速度;(6)甲醛的滴加速度。如何合理匹配6个因素的最优组合,是生产低成本氨基磺酸盐系高效减水剂的关键要素之一。3水剂性能配合比综合国内外专家学者的研究精华,结合工业实践,对传统氨基磺酸盐系高效减水剂的合成工艺和改性进行了较系统的研究,认为采用碱性合成路线生产氨基系高效减水剂是切实可行的,并得出如下两个较合理的合成方案,经试验采用这两种工艺合成的氨基系高效减水剂性能均优于传统氨基磺酸盐减水剂。(1)基本配合比:对氨基苯磺酸钠+苯酚∶甲醛为1∶1.16,加入适量氢氧化钠(pH值为8~11),甲醛滴加温度及缩合温度为83~87℃,产品设计浓度为30%,合成时间为6~9h,其中甲醛的滴加时间为2h左右。甲醛滴加完毕恒温1h左右,补加活化单体和水适量,恒温反应5h左右。(2)基本配合比:苯酚、对氨基苯磺酸钠和甲醛的摩尔比为1.3∶1∶3.7,带羧基和磺酸基单体的用量为苯酚和对氨基苯磺酸钠质量之和的80%,加入适量氢氧化钠(pH值为8~11),甲醛滴加温度及缩合温度为83~87℃,产品设计浓度为31%,合成时间为6~9h,其中甲醛的滴加时间为2h左右。甲醛滴加完毕恒温1h左右,补加活化单体和水适量,恒温反应5h左右。4高效氨基系高效减水剂的合成工艺(1)氨基系高效减水剂的合成,要选用价格便宜的带-NH(2)深