新型氨羧类高效减水剂合成工艺的研究-小论文范文.pdf

N E W B U I L D I N GMA T E R I A L SN E W B U I L D I N GMA T E R I A L SN E W B U I L D I N GMA T E R I A L SN E W B U I L D I N GMA T E R I A L S 0前言 传统的氨基磺酸盐系高效减水剂是一种芳香族氨基磺酸 盐醛类缩合物 由于其分子结构中含有大量的 S O4 离子基 团及支链结构 其减水率及保坍性明显优于萘系高效减水剂 1 但由于近些年其合成原料中苯酚 对氨基苯磺酸钠价格的大 幅度上涨及其混凝土拌合物易泌水 离析等因素 导致传统的 氨基磺酸盐系高效减水剂性价比降低 鉴于上述情况 本文以分子结构设计理论 高性能混凝土 外加剂主导官能团理论 2 3 为基础 将羧酸离子基团引入传统 的氨基磺酸盐高效减水剂 并且增加了减水剂分子结构中 S O4 离子基团的含量 研制开发了氨羧类混凝土高效减水 剂 其方案是选取价格便宜的带有羟基 羧基的芳香族单体 用浓硫酸磺化 自制了一种价格便宜的磺化单体 M 以单体 M 苯酚 对氨基苯磺酸钠等为原料 加入甲醛 催化剂进行缩 聚反应 形成具有氨基 羟基 羧基 磺基等多种极性基团的高 分子甲醛缩合物 由于该减水剂分子结构中含有大量的 S O4 和 C O O M极性基团 其减水率 水泥适应性均优于传统的氨 基磺酸盐系高效减水剂 1原材料及实验步骤 1 1实验原材料 苯酚 甲醛 氢氧化钠 分析纯 对氨基苯磺酸钠 带有羧 基的芳香族单体 浓硫酸 催化剂 工业品 自来水 1 2合成工艺 1 2 1自制磺化单体的合成 将一定量的带有羧基的芳香族单体放入三口瓶中 升温 至 9 0 1 0 0 再缓慢加入一定量的浓硫酸 恒温磺化反应 2 3 h 最后用浓度为 3 0 的氢氧化钠中和至 p H值 7 8 得到自 制磺化单体 M 摘要 将 C O O M基团引入传统氨基磺酸盐系高效减水剂分子结构中 开发了一种新型的高效减水剂 氨羧类高效减水剂 研究了自制磺化单体 M用量 甲醛用量 甲醛滴加速度及反应溶液浓度对氨羧类高效减水剂性能的影响 结果表明 氨羧类高效减 水剂减水率高 与水泥适应性优于萘系高效减水剂及传统氨基磺酸盐高效减水剂 关键词 氨羧类高效减水剂 羧酸离子基团 磺化单体 合成 中图分类号 T U 5 2 8 0 4 2 2文献标识码 A文章编号 1 0 0 1 7 0 2 X 2 0 0 7 1 2 0 0 1 9 0 3 S t u d yo ns y n t h e s i z i n gt e c h n o l o g yo fn e w t y p ea mi n o c a r b o x y l i c b a s e ds u p e r p l a s t i c i z e r X UL i b i n 1 D I N GY i n x i a n 2 1 G u i z h o uS c i e n c eR e s e a r c ha n dD e s i g nI n s t i t u t eo f C S C E S G u i y a n g5 5 0 0 0 6 G u i z h o u C h i n a 2 X i a nL e e oT e c h n o l o g i c a l C o L t d X i a n7 1 0 0 7 7 S h a n x i C h i n a A b s t r a c t A n e w t y p eo fs u p e r p l a s t i c i z e r i e a m i n o c a r b o x y l i c b a s e ds u p e r p l a s t i c i z e rw a sd e v e l o p e db ya d d i n gc a r b o x y l i c a c i dg r o u pt ot h em o l e c u l a rs t r u c t u r eo ft r a d i t i o n a la m i n o s u l f o n i c b a s e ds u p e r p l a s t i c i z e r A n dt h ei n f l u e n c eo ff a c t o r ss u c ha sm o l r a t i oo fs e l fm a d es u l f o n a t e dm o n o m e rM m o lr a t i oo ff o r m a l d e h y d ea n di t sd r o p p i n gs p e e d a sw e l la st h ec o n c e n t r a t i o no f r e a c t i o ns o l u t i o no np e r f o r m a n c eo fa m i n o c a r b o x y l i c b a s e ds u p e r p l a s t i c i z e rw e r ei n v e s t i g a t e d T h er e s u l t ss h o w t h a tt h ea m i n o c a r b o x y l i c b a s e ds u p e r p l a s t i c i z e rh a sh i g hw a t e r r e d u c i n gr a t i o c o m p a t i b i l i t yw i t hc e m e n ti ss u p e r i o rt on a p h t h a l e n e b a s e da n d t r a d i t i o n a l a m i n o s u l f o n i c b a s e ds u p e r p l a s t i c i z e r s K e yw o r d s a m i n o c a r b o x y l i c b a s e ds u p e r p l a s t i c i z e r c a r b o x y l i ca c i di o n o g e n i cg r o u p s u l f o n a t e dm o n o m e r s y n t h e s i z e 新型氨羧类高效减水剂合成工艺的研究 徐立斌 1 丁银仙 2 1 贵州中建建筑科研设计院 贵州 贵阳5 5 0 0 0 6 2 西安利澳科技股份有限公司 陕西 西安7 1 0 0 7 7 收稿日期 2 0 0 7 0 6 1 8 作者简介 徐立斌 男 1 9 8 0 年生 内蒙古包头人 硕士 全国中文核心期刊新型建筑材料 1 9 新型建筑材料2 0 0 7 1 2 1 2 2氨羧类高效减水剂的合成 在自制磺化单体 M中加入适量水 苯酚 对氨基苯磺酸 钠 一边用固体氢氧化钠调 p H值至 8 1 0 一边缓慢升温 当 温度升至 7 5 8 5 开始恒温匀速滴加甲醛 在 2 0 5 h内 滴加完毕 继续升温至 8 0 9 0 恒温下缩合反应 4 6 h 即得 到氨羧类高效减水剂 1 3水泥净浆流动度测试方法 按 G B T8 0 7 7 2 0 0 0 混凝土外加剂匀质性试验方法 进 行 2氨羧类高效减水剂合成工艺参数优化 氨羧类高效减水剂的合成试验是在传统氨基磺酸盐高效 减水剂合成配方的基础上进行的 为了方便起见 苯酚 对氨 基苯磺酸钠 甲醛和自制磺化单体 M分别用代码 B D J 和 M 标记 传统氨基磺酸盐高效减水剂的基本配方为 n B n D n J 1 5 1 2 9 反应溶液 p H值为 9 1 1 甲醛滴加温度及缩 合温度为 8 0 9 0 合成时间为 7 8 h 试验中保持 n B n D 1 5 1不变 B和 D的用量为传 统氨基磺酸盐高效减水剂配方中 B和 D质量之和的 7 5 按 G B T8 0 7 7 2 0 0 0 测试水泥净浆流动度 减水剂掺量 以固体 掺量计 为水泥用量的 0 4 5 2 1自制磺化单体M用量的影响 取试验室合成单体 M的用量分别为传统氨基磺酸盐高 效减水剂配方 B和 D质量之和的 1 0 2 5 5 0 6 5 8 0 进行氨羧类高效减水剂合成反应对比试验 并测试其对水泥 净浆流动度的影响 结果见图 1 图1自制磺化单体M用量对减水剂性能的影响 由图 1 可见 随着单体 M用量的增加 氨羧类高效减水 剂的减水率有所增大 当单体 M的用量由 5 0 增加到 6 5 时 水泥净浆流动度的变化趋势放缓 其原因可能是随着单体 M用量的增加 使得分子结构中起桥联作用的羟甲基苯酚与 单体 M的物质的量比下降 导致产品性能变化趋势放缓 2 2甲醛滴加时间的影响 分别选择甲醛滴加时间为 1 0 h 1 5 h 2 0 h 和 2 5 h 进行 对比试验 结果见图 2 图2甲醛滴加时间对减水剂性能的影响 由图 2 可见 甲醛的滴加时间对减水剂的性能影响很大 当甲醛滴加速度过快 滴加时间为 1 h 时 反应体系中甲醛的 浓度高 自聚的几率相对较大 但甲醛的滴加时间也不宜过 长 一方面是滴加时间过长 反应体系中甲醛的浓度低 不易 羟甲基化反应的进行 另一方面是滴加时间过长 会导致甲醛 的挥发量增加 造成环境污染 合理的滴加时间应控制在 2 h 左右 2 3甲醛滴加温度的影响 分别选择甲醛的滴加温度为 8 0 8 5 和 9 0 进行对 比试验 结果见图 3 图3甲醛滴加温度对减水剂性能的影响 由图 3 可见 当甲醛滴加温度为 8 0 时 甲醛的羟甲基 化反应慢 苯酚的羟甲基化率低 导致产品的分子量偏低 产 品性能下降 当温度为 9 0 时 甲醛的自聚率高 导致实际参 加羟甲基化反应的甲醛量偏低 因此 甲醛的滴加温度以 8 5 较为适宜 2 4甲醛用量的影响 由于当单体 M的用量为传统氨基磺酸盐高效减水剂配 方 B和 D质量之和的 6 5 时 减水剂表现出了很好的减水性 能 因此 本阶段试验在此基础上 只改变甲醛用量 氨羧类高 效减水剂合成反应时分别选择甲醛用量为传统氨基磺酸盐高 效减水剂合成配方中甲醛用量的 1 0 0 1 0 5 1 1 0 1 1 5 试验结果见图 4 徐立斌 等 新型氨羧类高效减水剂合成工艺的研究 2 0 N E W B U I L D I N GMA T E R I A L SN E W B U I L D I N GMA T E R I A L SN E W B U I L D I N GMA T E R I A L SN E W B U I L D I N GMA T E R I A L S 由表 2 可知 1 氨羧类高效减水剂与水泥有良好的适应性 表现出 了高减水率和经时流动度损失小的优良性能 2 氨羧类高效减水剂的减水率明显高于萘系高效减水 图4甲醛用量对减水剂性能的影响 由图 4 可以看出 适当增加甲醛用量后减水剂的减水性 能有所提高 但甲醛的用量不宜过多 甲醛过量会导致产品中 游离甲醛增多 对人体有害 而且还会增加成本 2 5产品设计浓度的影响 设计浓度会影响产品的分子量分布及分子结构 最终影 响产品的性能 综合考虑到性能和价格因素 选取试验的设 计浓度分别为 3 0 3 2 3 5 和 4 0 设计浓度和产品固含 量的对应关系如表 1所示 设计浓度对减水剂性能的影响 见图 5 减水剂掺量均折合为水泥用量的 0 4 5 以固体掺 量计 表1产品设计浓度和固含量的关系 图5产品设计浓度对减水剂性能的影响 由图 5 可以看出 设计浓度为 3 2 和 3 5 时减水剂的减 水性能最好 而设计浓度偏小时 减水剂的分子量偏小 支链 少 造成减水性能下降 设计浓度偏大时 反应过程中单体分 子的碰撞几率增大 合成产物的聚合度偏大 减水剂的减水性 能略有下降 但是性价比下降严重 综合考虑性能和价格等因素 得出氨羧类高效减水剂的适 宜合成条件为 自制横化单体 M用量 6 5 甲醛用量为传统氨 基磺酸盐高效减水剂合成配方中甲醛用量的 1 0 5 减水剂设 计浓度为 3 2 甲醛滴加温度为 8 5 甲醛滴加时间为 2 0 h 3氨羧类高效减水剂与其它减水剂的 性能对比 选择西安某外加剂厂生产的萘系 氨基磺酸盐高效减水剂 和本研究合成的氨羧类高效减水剂进行性能比较 减水剂的掺 量 固体掺量 为水泥用量的质量百分比 试验结果见表 2 设计浓度 3 03 23 54 0 固含量 2 9 13 0 83 3 63 8 1 表2氨羧类高效减水剂的减水性能及水泥适应性 减水剂 种类 固体 掺量 水泥净浆经时流动度 m m 秦岭 P O 4 2 5 R水泥秦岭 P O 3 2 5 R水泥冀东 P O 3 2 5 R水泥冀东 P O 4 2 5 R水泥 03 0 m i n6 0 m i n1 2 0 m i n03 0 m i n6 0 m i n1 2 0 m i n03 0 m i n6 0 m i n1 2 0 m i n03 0 m i n6 0 m i n1 2 0 m i n 氨羧类 高效 减水剂 0 2 01 3 0 1 6 01 3 0 1 7 01 4 5 1 8 01 6 01 3 5 0 3 01 9 51 6 5 1 9 51 7 01 3 0 2 2 02 0 51 8 01 4 02 3 02 1 51 9 51 5 0 0 4 52 2 02 1 01 9 51 5 02 3 52 1 51 9 51 3 02 6 02 5 52 6 02 2 02 6 52 6 02 5 52 1 0 0 6 02 2 52 2 02 0 51 8 52 4 52 3 52 2 01 8 52 7 52 7 52 8 02 4 02 8 02 7 52 7 02 2 5 氨基磺 酸盐系 高效 减水剂 0 2 01 3 0 1 5 0 1 6 51 3 0 1 6 51 4 5 0 3 01 8 01 4 0 1 8 01 6 0 2 1 01 9 51 7 51 4 02 2 02 0 51 8 51 3 0 0 4 52 1 02 0 01 8 01 3 02 2 02 0 51 8 5 2 4 52 4 02 5 02 1 02 5 52 5 02 4 52 0 0 0 6 02 2 02 0 51 8 51 4 02 3 02 1 52 0 51 6 52 5 52 5 52 6 02 3 02 6 52 6 52 5 02 1 0 萘系 高效 减水剂 0 3 31 5 0 1 6 5 1 7 51 3 0 1 7 01 3 0 0 5 02 1 01 6 0 1 9 01 5 0 2 1 01 8 0 2 0 51 6 5 0 7 52 2 52 0 51 8 5 2 3 02 0 51 7 5 2 3 02 0 51 8 5 2 4 02 1 01 7 5 1 0 02 3 52 1 01 9 0 2 4 52 2 52 0 5 2 4 02 2 52 0 01 2 02 5 52 3 01 9 51 1 0 徐立斌 等 新型氨羧类高效减水剂合成工艺的研究 2 1 新型建筑材料2 0 0 7 1 2 收稿日期 2 0 0 7 0 6 1 1 作者简介 燕冲 男 1 9 8 2 生 河南南阳人 硕士研究生 苯乙烯与丙烯酸酯共聚制得的苯丙乳液 具有原料来源 广泛 性价比高 合成工艺简单 乳液耐水 耐碱 耐洗擦性能 好 而且涂膜的耐户外性 附着力好等特点 广泛用于建筑涂 料 金属表面乳胶涂料 地面涂料等 国内外学者关于苯丙乳液做了大量的研究 1 3 不少学者 把它作为一个独立的体系来研究 取得了不少成果 苯丙乳液 聚合用苯乙烯单体在水中溶解度很小 只有 0 0 2 7 2 5 其转化率直接关系到乳液的表观性能 本文通过乳液聚合合 成苯乙烯 甲基丙烯酸 丙烯酸丁酯 甲基丙烯酸甲酯四元共 聚物乳液 考察了乳化剂体系 引发剂体系 聚合温度 聚合工 艺对其转化率的影响 摘要 采用乳液聚合工艺 合成了苯乙烯 甲基丙烯酸 丙烯酸丁酯 甲基丙烯酸甲酯四元共聚乳液 系统研究了乳化剂体系 引发剂体系 聚合工艺 聚合温度对乳液聚合转化率的影响 实验结果表明 采用阴非复配乳化剂体系 半连续饥饿态加料方式 聚 合温度 8 0 后补加氧化还原引发剂 可使乳液聚合转化率得到显著的提高 关键词 苯丙乳液 乳液聚合 转化率 乳化剂 聚合工艺 中图分类号 T Q 3 3 1 4文献标识码 A文章编号 1 0 0 1 7 0 2 X 2 0 0 7 1 2 0 0 2 2 0 4 S t u d yo ni mp r o v i n gc o n v e r s i o nr a t eo fs t y r e n e a c r y l a t ee mu l s i o n Y A NC h o n g Z H A N GX i n y a H U A N GH o n g C H E NH u a n q i n I n s t i t u t eo f C h e m i c a l E n g i n e e r i n g S o u t hC h i n aU n i v o f T e c h G u a n g z h o u5 1 0 6 4 0 G u a n g d o n g C h i n a A b s t r a c t s S t y r e n e a c r y l a t ee m u l s i o nw a ss y n t h e s i z e db ye m u l s i o np o l y m e r i z a t i o n w i t hs t y r e n e S t m e t h a c r y l i ca c i d M A A b u t y l a c r y l a t e B A a n dm e t h y l m e t h a c r y l a t e M M A a sc o p o l y m e r i z a t i o nm o n o m e r s T h ee f f e c t so fe m u l s i f i e rs y s t e m i n i t i a t o rs y s t e m p o l y m e r i z a t i o np r o c e s sa n dp o l y m e r i z a t i o nt e m p e r a t u r eo nc o n v e r s i o nr a t eo fe m u l s i o np o l y m e r i z a t i o nw e r es y s t e m i c a l l yi n v e s t i g a t e d T h ee x p e r i m e n tr e s u l t ss h o wt h a te m u l s i f i e rs y s t e m s e m i c o n t i n u o u se m u l s i o np o l y