專利名稱：磺酸酯緩凝高效減水劑及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及減水劑技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及磺酸酯緩凝高效減水劑及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著建筑混凝土應(yīng)用技術(shù)的不斷提高，對混凝土外加劑的性能也相應(yīng)的有所新的要求。如混凝土商品化，全國各大中城市混凝土攪拌站林立，混凝土生產(chǎn)量猛增，這就要求混凝土緩凝高效減水劑不但具備較高的減水率，還應(yīng)兼有一定的經(jīng)時坍落度保留值。否則，新拌混凝土運(yùn)送到工地會因坍落度損失過大而難以卸車。
目前，就國內(nèi)混凝土外加劑行業(yè)中應(yīng)用的減水劑品種，大致可分為三種類型
(1) 以木質(zhì)素磺酸鈣為代表的普通減水劑其減水率一般在10%以下，摻量為
0.20% 0. 3%(指占水泥重量％)，市場供貨價為1800元/噸 3000元/噸，此類減水劑普及應(yīng)用于70年代以前，目前僅作為高效減水劑復(fù)合成份，很少單獨(dú)使用。
(2) 以萘磺酸鈉減水劑為代表的高效減水劑類型。 一般減水率為18 25%，萘系高效減水率目前市場占有率為80%以上，摻量為0. 6 0. 8% (指占水泥重量％折合粉劑)，一般以液體供應(yīng)(濃度為35 38%)市場供應(yīng)價為5000元/噸(粉劑)、2000元/噸(液體)。
(3) 以聚羧酸減水劑為代表的超塑化劑類型，這類減水劑減水率為25%以上，濃度為20%，液體產(chǎn)品市場價為5500元 6000元/噸，因價格稍高，市場覆蓋僅10%左右。
上述減水劑價格比較高，使用受到了限制。而找到一種既環(huán)保又性價比好的減水劑是目前亟待解決的問題。
在以淀粉為基料通過磺化得到磺酸酯淀粉的制備方法，主要有氯磺酸，發(fā)煙硫酸、胺類絡(luò)合物以及磺酸鹽類等作為磺化劑。據(jù)有關(guān)淀粉化學(xué)品方面的文獻(xiàn)報導(dǎo)，把此類磺化物歸納為淀粉硫酸酯類的變性淀粉，其性質(zhì)與用途大都在食品、制藥或造紙行業(yè)，它的特性有區(qū)別于普通淀粉。作為建筑材料領(lǐng)域中混凝土外加劑方面的開發(fā)應(yīng)用，筆者僅發(fā)現(xiàn)一例資料，它是以氯磺酸作為磺化劑，以氯仿、二氯甲垸等作為溶劑，為半干法制備，此法得到的硫酸酯分離過程過于繁鎖，如用于工業(yè)生產(chǎn)代價較高，與性能接近的同類減水劑相比，無甚性價比值，并沒有獲得有關(guān)成果轉(zhuǎn)化生產(chǎn)方面的報導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)混凝土減水劑的技術(shù)要求，開發(fā)了一種既環(huán)保又性價比好的減水劑，即磺酸酯緩凝高效減水劑，同時應(yīng)用在混凝土中。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明的磺酸酯緩凝高效減水劑，制備方法如下1) 、磺化
將摩爾比0.4 1.2: .1硫酸與淀粉投入反應(yīng)器，同時啟動攪拌，在1 3小時內(nèi)加完后繼續(xù)反應(yīng)10 30min，即得到取代度為0. 8 2磺化淀粉；
2) 、酯化
在已完成的磺化物基礎(chǔ)上均勻投入乙二酸酯化，溫度控制在80 120°C，乙二酸與硫酸摩爾比l: 0.4 1.2,反應(yīng)時間為1 3h，即完成酯化反應(yīng)；
3) 、中和
用氫氧化鈉中和，PH值調(diào)至7 9，即得到濃度為30 40%磺酸酯成品產(chǎn)物；
4) 、加水調(diào)節(jié)磺酸酯的濃度為15 25%成為減水劑。
本發(fā)明的磺酸酯緩凝高效減水劑，應(yīng)用于混凝土中，摻量為水泥重量的0.2 0.6%。本發(fā)明的磺酸緩凝高效減水劑，與同類產(chǎn)品萘系高效減水劑相比,具備以下優(yōu)點(diǎn)
1、 低成本，年述項目粉劑成本約2500元/噸，比萘系成本4500元/噸降低40%左右。
2、 高性能，摻入混凝土中綜合性能指標(biāo)均等于或大于萘系產(chǎn)品。
3、 低摻量，使用本發(fā)明的減水劑，滲量為0.2 0.6% (占水泥重量°/。)。而萘系產(chǎn)品一般在0. 6 1. 0% (占水泥重量％)之間。
綜上所述，本研發(fā)項目體現(xiàn)出較高的性價比，具有廣闊的市場開發(fā)前景。特別值得一提的是，本發(fā)明的基料為淀粉，它屬于可再生資源，化工合成不產(chǎn)生廢氣，有利于環(huán)境保護(hù)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)例1:
制備取代度(DS) =0.8的磺酸酯淀粉稱取淀粉投入攪拌機(jī)容器罐中，另稱取98%濃硫酸，摩爾比為1: 0.4， l小時均勻加完，繼續(xù)攪拌反應(yīng)10分鐘，即得到磺化粗產(chǎn)品，將磺
化物移入三口燒瓶，放置于水浴控溫攪拌器中，稱取乙二酸濃硫酸摩爾比為h 0.8的乙二
酸，均勻加入，控溫在80 12(TC范圍內(nèi)，反應(yīng)1小時后酯化完畢，放入中和罐，加入30%氫氧化鈉中和，PH值調(diào)至7 9，加一定量的水即得到磺酸酯淀粉濃度為25%的液體產(chǎn)品。
取一定量倒入透析袋中透析24小時，然后冷凍干燥24小時，得到精制產(chǎn)品用ICP測試，即測得取代度(DS) =0.8的磺酸酯淀粉。實(shí)例2:
制備取代度(DS) =1.5的磺酸酯淀粉稱取淀粉投入攪拌機(jī)容器罐中，另稱取98%濃硫酸，摩爾比為l: 0.75， 2小時均勻加完，繼續(xù)攪拌反應(yīng)20分鐘，即得到磺化粗產(chǎn)品，將磺化物移入三口燒瓶，放置于水浴控溫攪拌器中，稱取乙二酸濃硫酸摩爾比為h 1.2的乙二酸，均勻加入，控溫在80 120攝氏度范圍內(nèi)，反應(yīng)2小時后酯化完畢，放入中和罐，加入30%氫氧化鈉中和，PH值調(diào)至7 9，加二定量的水即得到磺酸酯淀粉濃度為20%的液體產(chǎn)品。
取一定量倒入透析袋中透析24小時，然后冷凍干燥24小時，得到精制產(chǎn)品用ICP測試，即測得取代度(DS) =1. 5的磺酸酯淀粉。實(shí)例3:
制備取代度(DS) =2.0的磺酸酯淀粉稱取淀粉投入攪拌機(jī)容器罐中，另稱取98%濃硫酸，摩爾比為l: 1.2， 3小時均勻加完，繼續(xù)攪拌反應(yīng)30分鐘，即得到磺化粗產(chǎn)品，將磺化物移入三口燒瓶，放置于水浴控溫攪拌器中，稱取乙二酸濃硫酸摩爾比為h 0.4的乙二酸，均
勻加入，控溫在80 120攝氏度范圍內(nèi)，反應(yīng)3小時后酯化完畢，放入中和罐，加入30%氫氧化鈉中和，PH值調(diào)至7 9，加一定量的水即得到磺酸酯淀粉濃度為15%的液體產(chǎn)品。
取一定量倒入透析袋中透析24小時，然后冷凍干燥24小時，得到精制產(chǎn)品用ICP測試，即測得取代度(DS) =2.0的磺酸酯淀粉。實(shí)例4:
磺酸酯淀粉取代度(DS)-O. 8，按摻量為0. 6%(指占水泥重量％)，水泥凈漿流動度達(dá)210mm;取代度(DS) =1.5，按摻量為0.4%，凈漿流動度達(dá)到230 mm;取代度(DS) =2.0，按摻量0.2%,凈漿流動度達(dá)到205 mm，以上測定結(jié)果均達(dá)到高效減水劑對減水率的要求，按照適用水泥的實(shí)際情況，摻量可以自行調(diào)整，混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法(GB/T8077—2000)規(guī)定用水量為87g，基準(zhǔn)水泥由中國建筑科學(xué)研究院提供。實(shí)例5:
磺酸酯淀粉取代度(DS) =0.8,按摻量為0.6%(指占水泥重量%),與基準(zhǔn)混凝土相比，凝結(jié)時間延長30分鐘，取代度(DS) =1.5，按慘量為0.4%，與基準(zhǔn)混凝土相比，凝結(jié)時間延長60分鐘，取代度(DS)-2.0，按摻量為0.2%，與基準(zhǔn)混凝土相比，凝結(jié)時間延長90分鐘，混凝土外加劑(GB8076—1997)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，受檢混凝土與基準(zhǔn)混凝土 (空白混凝土)凝結(jié)時間差〉+90min，以上測定結(jié)果均達(dá)到緩凝高效減水劑的要求指標(biāo)。實(shí)例6:
磺酸酯淀粉取代度(DS) =0.8，按摻量為0.6% (指占水泥重量％)，與基準(zhǔn)混凝土相比，其抗壓強(qiáng)度比A分別為105 (3d)和110 (28d);取代度(DS) =1.5，'按摻量為0.4%，與基準(zhǔn)混凝土相比，其抗壓強(qiáng)度比A分別為110 (3d)和120 (28d);取代度(DS) =2.0，按摻量為0.2%，與基準(zhǔn)混凝土相比，其抗壓強(qiáng)度比A分別為120 (3d)和125 (28d)，混凝土泵送劑(JC 473—2001)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，受檢混凝土與基準(zhǔn)混凝土抗壓強(qiáng)度比3d、 28d》90%，以上測定結(jié)果均超過緩凝高效減水劑的要求指標(biāo)。
本發(fā)明的公開和提出的磺酸酯淀粉的制備以及在混凝土中的應(yīng)用，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改變原料、工藝參數(shù)等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的方法與產(chǎn)品己通過最佳實(shí)例進(jìn)行描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的方法和產(chǎn)品進(jìn)行改動或適當(dāng)變更與組合，來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)。特別需要指出的是，所有相類似的替換和截取對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的，他們都被視為包括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求
1. 一種磺酸酯緩凝高效減水劑，制備方法如下1)、磺化將摩爾比0. 4～1.2∶1硫酸與淀粉投入反應(yīng)器，同時啟動攪拌，在1～3小時內(nèi)加完后繼續(xù)反應(yīng)10～30min，即得到取代度為0.8～2磺化淀粉；2)、酯化在已完成的磺化物基礎(chǔ)上均勻投入乙二酸酯化，溫度控制在80～120℃，乙二酸與硫酸摩爾比1∶0.4～1.2，反應(yīng)時間為1～3h，即完成酯化反應(yīng)；3)、中和用氫氧化鈉中和，PH值調(diào)至7～9，即得到濃度為30～40％磺酸酯成品產(chǎn)物；4)、加水調(diào)節(jié)磺酸酯的濃度為15～25％成為減水劑。
2. 如權(quán)利要求1所述的磺酸酯緩凝高效減水劑，其特征是應(yīng)用于混凝土中，摻量為水泥重量的0.2 0. 6%。
全文摘要
本發(fā)明涉及磺酸酯緩凝高效減水劑及其應(yīng)用。制備方法是將摩爾比0.4～1.2∶1硫酸與淀粉投入反應(yīng)器，同時啟動攪拌，在1～3小時內(nèi)加完后繼續(xù)反應(yīng)10～30min，即得到取代度為0.8～2磺化淀粉；在已完成的磺化物基礎(chǔ)上均勻投入乙二酸酯化，溫度控制在80～120℃，乙二酸與硫酸摩爾比1∶0.4～1.2，反應(yīng)時間為1～3h，即完成酯化反應(yīng)；用氫氧化鈉中和，pH值調(diào)至7～9，即得到濃度為30～40％磺酸酯成品產(chǎn)物；加水調(diào)節(jié)磺酸酯的濃度為15～25％成為減水劑。本發(fā)明的磺酸酯緩凝高效減水劑，應(yīng)用于混凝土中，摻量為水泥重量的0.2～0.6％。本研發(fā)項目體現(xiàn)出較高的性價比，具有廣闊的市場開發(fā)前景。特別值得一提的是，本發(fā)明的基料為淀粉，它屬于可再生資源，化工合成不產(chǎn)生廢氣，有利于環(huán)境保護(hù)。
文檔編號C04B24/04GK101462842SQ20091006762
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月6日
發(fā)明者孫安穩(wěn) 申請人:孫安穩(wěn)