專利名稱：利用苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物制備水泥減水劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢棄物利用加工領(lǐng)域，涉及利用苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物制水泥 減水劑的方法。
背景技術(shù)：
水泥是由多種帶有不同電荷的無(wú)機(jī)鹽粒子組成的，因此水泥在加水?dāng)嚢柽^(guò)程中會(huì) 產(chǎn)生絮凝結(jié)構(gòu)，這是由于水泥中各礦物水化物帶有不同電荷發(fā)生異性電荷相吸而形成。絮 凝結(jié)構(gòu)的形成包裹住水泥漿中的游離水，從而導(dǎo)致水泥漿的流動(dòng)性降低。在水泥混凝土中 加入減水劑，可以減少水泥漿的用水量，并在此基礎(chǔ)上保證水泥漿的流動(dòng)性，并起到穩(wěn)定水 泥混凝土的作用。常見(jiàn)的水泥減水劑主要有木質(zhì)素系減水劑、萘系減水劑、樹(shù)脂系減水劑和 腐植酸鹽減水劑等，大多數(shù)減水劑都具有一定的減水和增強(qiáng)效果，但成本較高。廢棄物為苯乙烯-丙烯腈共聚物成品塑料的下腳料粉末，如果不對(duì)其進(jìn)行回收利 用，將會(huì)對(duì)環(huán)境問(wèn)題產(chǎn)生較大的污染。由于這些廢棄塑料粉末本身已經(jīng)不具有可以直接使 用的力學(xué)性能和應(yīng)用特性，因此難以對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單回收而制得產(chǎn)品使用。本發(fā)明將采用磺 化水解改性的方法，對(duì)苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物進(jìn)行回收利用制得水泥減水劑，具有 一定的經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于對(duì)苯乙烯_丙烯腈共聚物廢棄物進(jìn)行改性，并供一種成本較 低、生產(chǎn)簡(jiǎn)便、性能優(yōu)良的新型水泥減水劑。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種利用苯乙烯_丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物制備水泥減水劑的方法，選用質(zhì) 量份數(shù)為苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物10份，濃硫酸60 100份，有機(jī)溶劑0 40份的原料混合均勻，在70 10(TC下攪拌反應(yīng)2 7小時(shí)，對(duì)產(chǎn)物分離純化得到粉末狀產(chǎn)品。所述的苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物來(lái)源于單體摩爾比為苯乙烯丙 烯腈=10 70 90 30的苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料粉末。所述的濃硫酸濃度為 85 98%。所述的溶劑采用環(huán)己烷、1，2_ 二氯乙烷、吡啶中一種或多種混合使用。本發(fā)明所采用的苯乙烯_丙烯腈共聚物下腳料粉末廢棄物，粒徑在微米級(jí)別。廢 棄物來(lái)源于不同的廠家，因其原產(chǎn)品的配方不同，共聚物中所含有的苯乙烯-丙烯腈的單 體摩爾比不同。本發(fā)明所采用的苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物的單體摩爾比范圍為苯乙 烯丙烯腈=10 70 30 90。本發(fā)明利用磺化水解改性的方法處理苯乙烯_丙烯腈共聚物廢棄物，制得的磺化 水解產(chǎn)物具有大量的極性易水化的離子基團(tuán)并具有一定的吸水特性。在濃硫酸下，苯乙 烯_丙烯腈共聚物可產(chǎn)生水化能力、吸水和保水能力強(qiáng)的羧基和磺酸基，另外聚丙烯腈鏈 段還會(huì)反應(yīng)產(chǎn)生酰胺基、酰亞胺基等基團(tuán)，提高產(chǎn)物的抗鹽性能。將此磺化水解產(chǎn)物作為水泥減水劑，可以利用其對(duì)水分子的吸收能力，吸附水泥漿中的游離水；同時(shí)磺化水解產(chǎn)物可 吸附在水泥漿顆粒表面，利用其自身的極性水化離子基團(tuán)在水泥漿顆粒表面形成水化膜， 阻止水泥漿顆粒間的相互碰撞和吸附，使之不能產(chǎn)生絮凝結(jié)構(gòu)而釋放出游離水；而在磺化 水解產(chǎn)物中的具有抗鹽性的酰胺基、酰亞胺基，則可保證水泥漿的穩(wěn)定性。通過(guò)磺化水解方 法處理苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物后所得到的兼具羧基、磺酸基、酰胺基、酰亞胺基等基 團(tuán)的新型產(chǎn)物，作為水泥漿減水劑，具有沁水率低且穩(wěn)定水泥漿的作用。目前仍未見(jiàn)到利用磺化水解改性對(duì)苯乙烯-丙烯腈共聚物進(jìn)行處理制得兼具羧 基、磺酸基、酰胺基、酰亞胺基等基團(tuán)的磺化水解產(chǎn)物的專利報(bào)道。本發(fā)明所得的產(chǎn)品可以 作為新型水泥減水劑，其綜合性能優(yōu)異、應(yīng)用前景較為廣闊。方案中反應(yīng)體系包含廢棄物和濃硫酸，采用有機(jī)溶劑，可在較低反應(yīng)溫度和較短 的反應(yīng)時(shí)間下得到性能相近的產(chǎn)品，有別于其他采用昂貴的催化劑的磺化體系，本發(fā)明所 采用的方法反應(yīng)時(shí)間短，降低產(chǎn)品成本，制備效率高，反應(yīng)路線簡(jiǎn)單，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明所采用的苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物經(jīng)過(guò)磺化水解反應(yīng)后得到的產(chǎn)品 引入水化能力強(qiáng)的基團(tuán)，其水泥減水效率較好。本發(fā)明產(chǎn)品在干燥狀態(tài)下為深褐色粉末， 具有高吸水性且在吸水后呈琥珀色凝膠狀，具有一定的吸水和保水功效，具有沁水率低的 優(yōu)點(diǎn)。測(cè)試表明本發(fā)明產(chǎn)品具有一定的減水性能，對(duì)水泥減水效率較高，最高減水率可高達(dá) 20%以上。且產(chǎn)品成本低、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、綜合性能優(yōu)異，與市場(chǎng)上同類產(chǎn)品相比，具有一定 的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。另外一方面，又可解決廢舊塑料對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題。
具體實(shí)施例方式結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體原料配方和工藝流程。本發(fā)明產(chǎn)品按GB/ T8077-2000《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》進(jìn)行對(duì)水泥漿流動(dòng)度和減水度進(jìn)行測(cè)試，水灰 比為0. 40，用水量為87g，減水劑摻量為 2. 5%，所用的水泥牌號(hào)為天馬水泥425。實(shí)施例1 采用以下質(zhì)量份原料苯乙烯_丙烯腈共聚物廢棄物(苯乙烯丙烯腈單體摩爾 比=70 30) 10份，98%濃硫酸60份；苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物經(jīng)過(guò)凈化粉碎，按配 比加入濃硫酸，充分?jǐn)嚢?，?5°C下反應(yīng)5小時(shí)，得到的產(chǎn)物經(jīng)抽濾分離廢酸，通過(guò)水洗、干 燥、粉碎后制得產(chǎn)物為深褐色粉末。在攪拌條件下將產(chǎn)品批量加入至水泥漿中。常溫下測(cè) 得水泥漿凈漿空白流動(dòng)度為137mm，當(dāng)減水劑的摻量為(水泥重量％ )時(shí)，水泥漿流動(dòng) 度為198mm，有效減水度19. 7%。實(shí)施例2:采用以下質(zhì)量份原料苯乙烯_丙烯腈共聚物廢棄物(苯乙烯丙烯腈單體摩爾比=10 90) 10份，85%濃硫酸100份；苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物經(jīng)過(guò)凈化粉碎，按配 比加入濃硫酸，充分?jǐn)嚢瑁?0°C下反應(yīng)7小時(shí)，得到的產(chǎn)物經(jīng)抽濾分離廢酸，通過(guò)水洗、干 燥、粉碎后制得產(chǎn)物為深褐色粉末。在攪拌條件下將產(chǎn)品批量加入至水泥漿中。常溫下測(cè) 得水泥漿凈漿空白流動(dòng)度為137mm，當(dāng)減水劑的摻量為(水泥重量％ )時(shí)，水泥漿流動(dòng) 度為216_，有效減水度22.0%。實(shí)施例3:采用以下質(zhì)量份原料苯乙烯_丙烯腈共聚物廢棄物(苯乙烯丙烯腈單體摩爾比=60 40) 10份，90%濃硫酸90份；苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物經(jīng)過(guò)凈化粉碎，按配 比加入濃硫酸，充分?jǐn)嚢?，?00°C下反應(yīng)2小時(shí)，得到的產(chǎn)物經(jīng)抽濾分離廢酸，通過(guò)水洗、 干燥、粉碎后制得磺化水解產(chǎn)物，產(chǎn)物為深褐色粉末。在攪拌條件下將產(chǎn)品批量加入至水泥 漿中。常溫下測(cè)得水泥漿凈漿空白流動(dòng)度為137mm，當(dāng)減水劑的摻量為(水泥重量％) 時(shí)，水泥漿流動(dòng)度為187mm，有效減水度17. 8%。實(shí)施例4 采用以下質(zhì)量份原料苯乙烯_丙烯腈共聚物廢棄物(苯乙烯丙烯腈單體摩爾 比=60 40) 10份，環(huán)己烷20份，98%濃硫酸80份；苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物經(jīng)過(guò)凈 化粉碎，在60°C下于環(huán)己烷中充分溶脹，加入計(jì)量的濃硫酸，在80°C下回流反應(yīng)4小時(shí)，得 到的產(chǎn)物經(jīng)減壓蒸餾回收溶劑、抽濾分離廢酸，通過(guò)水洗、干燥、粉碎后制得磺化水解產(chǎn)物， 產(chǎn)物為深褐色粉末。在攪拌條件下將產(chǎn)品批量加入至水泥漿中。常溫下測(cè)得水泥漿凈漿空 白流動(dòng)度為137mm，當(dāng)減水劑的摻量為(水泥重量％ )時(shí)，水泥漿流動(dòng)度為201mm，有效 減水度20. 5%。實(shí)施例5 采用以下質(zhì)量份原料苯乙烯_丙烯腈共聚物廢棄物(苯乙烯丙烯腈單體摩爾 比=50 50) 10份，環(huán)己烷40份，98%濃硫酸100份；苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物經(jīng)過(guò) 凈化粉碎，在60°C下于環(huán)己烷中充分溶脹，加入計(jì)量的濃硫酸，在80°C下回流反應(yīng)6小時(shí)， 得到的產(chǎn)物經(jīng)減壓蒸餾回收溶劑、抽濾分離廢酸，通過(guò)水洗、干燥、粉碎后制得磺化水解產(chǎn) 物，產(chǎn)物為深褐色粉末。在攪拌條件下將產(chǎn)品批量加入至水泥漿中。常溫下測(cè)得水泥漿凈 漿空白流動(dòng)度為137mm，當(dāng)減水劑的摻量為(水泥重量％ )時(shí)，水泥漿流動(dòng)度為202mm， 有效減水度20.7%。實(shí)施例6 采用以下質(zhì)量份原料苯乙烯_丙烯腈共聚物廢棄物(苯乙烯丙烯腈單體摩爾 比=45 55) 10份，吡啶30份，98%濃硫酸100份；苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物經(jīng)過(guò)凈 化粉碎，在75°C下于吡啶中充分溶脹，加入計(jì)量的濃硫酸，在100°C下回流反應(yīng)5小時(shí)，得到 的產(chǎn)物經(jīng)減壓蒸餾回收溶劑、抽濾分離廢酸，通過(guò)水洗、干燥、粉碎后制得磺化水解產(chǎn)物，產(chǎn) 物為深褐色粉末。在攪拌條件下將產(chǎn)品批量加入至水泥漿中。常溫下測(cè)得水泥漿凈漿空白 流動(dòng)度為137mm，當(dāng)減水劑的摻量為(水泥重量％ )時(shí)，水泥漿流動(dòng)度為215mm，有效減 水度21. 3%。實(shí)施例7 采用以下質(zhì)量份原料苯乙烯_丙烯腈共聚物廢棄物(苯乙烯丙烯腈單體摩爾 比=60 40) 10份，1，2-二氯乙烷40份，98%濃硫酸100份；苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄 物經(jīng)過(guò)凈化粉碎，于1，2-二氯乙烷中充分溶脹，加入計(jì)量的濃硫酸，在80°C下回流反應(yīng)4小 時(shí)，得到的產(chǎn)物經(jīng)減壓蒸餾回收溶劑、抽濾分離廢酸，通過(guò)水洗、干燥、粉碎后制得磺化水解 產(chǎn)物，產(chǎn)物為深褐色粉末。在攪拌條件下將產(chǎn)品批量加入至水泥漿中。常溫下測(cè)得水泥漿凈 漿空白流動(dòng)度為137mm，當(dāng)減水劑的摻量為(水泥重量％ )時(shí)，水泥漿流動(dòng)度為220mm， 有效減水度20.9%。實(shí)施例8 采用以下質(zhì)量份原料苯乙烯_丙烯腈共聚物廢棄物(苯乙烯丙烯腈單體摩爾比=60 40) 10份，環(huán)己烷和1，2-二氯乙烷(質(zhì)量比為1 1)混合溶劑40份，98%濃硫 酸100份；苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物經(jīng)過(guò)凈化粉碎，于混合溶劑中充分溶脹，加入計(jì)量 的濃硫酸，在80°C下回流反應(yīng)4小時(shí)，得到的產(chǎn)物經(jīng)減壓蒸餾回收溶劑、抽濾分離廢酸，通 過(guò)水洗、干燥、粉碎后制得磺化水解產(chǎn)物，產(chǎn)物為深褐色粉末。在攪拌條件下將產(chǎn)品批量加 入至水泥漿中。常溫下測(cè)得水泥漿凈漿空白流動(dòng)度為137mm，當(dāng)減水劑的摻量為(水泥 重量％ )時(shí)，水泥漿流動(dòng)度為218mm，有效減水度21. 1%。
權(quán)利要求
一種利用苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物制備水泥減水劑的方法，其特征是選用質(zhì)量份數(shù)為苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物10份，濃硫酸60～100份，有機(jī)溶劑0～40份的原料混合均勻，在70～100℃下攪拌反應(yīng)2～7小時(shí)，對(duì)產(chǎn)物分離純化得到粉末狀產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的苯乙烯_丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物 來(lái)源于單體摩爾比為苯乙烯丙烯腈=10 70 90 30的苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫 塑料粉末。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的濃硫酸濃度為85 98%。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的溶劑采用環(huán)己烷、1，2_二氯乙烷、吡啶中 一種或多種混合使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物制水泥減水劑的方法。選用質(zhì)量份數(shù)為苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物10份，濃硫酸60～100份，有機(jī)溶劑0～40份的原料混合均勻，在70～100℃下攪拌反應(yīng)2～7小時(shí)，對(duì)產(chǎn)物分離純化得到粉末狀產(chǎn)品。所述的苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物來(lái)源于單體摩爾比為苯乙烯∶丙烯腈＝10～70∶90～30的苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料粉末。溶劑采用環(huán)己烷、1，2-二氯乙烷、吡啶中一種或多種混合使用。測(cè)試表明本發(fā)明產(chǎn)品具有一定的減水性能，對(duì)水泥減水效率較高，最高減水率可高達(dá)20％以上。且產(chǎn)品成本低、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、綜合性能優(yōu)異，與市場(chǎng)上同類產(chǎn)品相比，具有一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。另外一方面，又可解決廢舊塑料對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題。
文檔編號(hào)C04B103/30GK101831029SQ201010191030
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者劉曉菲, 吳博, 曾安蓉, 李琳 申請(qǐng)人:天津大學(xué)