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第33卷第7期硅酸盐学报Vol.33,No.7 2005年7月JOU RNAL OF T HE CHINESE CERAM IC SOCIET Y July,2005氨基磺酸盐高性能减水剂的合成及应用孙振平,蒋正武,范建东,王培铭(同济大学混凝土材料研究实验室,上海200092)摘要:以对氨基苯磺酸、苯酚和甲醛等为原料,设计并合成了一种氨基磺酸盐减水剂。
研究了原料摩尔比、反应温度和反应时间等工艺参数对产物塑化效果的影响规律,并测试了掺加以最佳工艺合成而得的氨基磺酸盐减水剂(sulphonated am inophen ol bas ed plasticiz er,ASP)的净浆和混凝土的各项性能。
结果表明:与常用的萘系高效减水剂相比,ASP除具有更强的分散性外,其与水泥适应性较强,对混凝土坍落度损失的控制能力十分理想,是一种高性能减水剂,特别适合于大流动性高强混凝土的配制。
关键词:高效减水剂;氨基磺酸盐减水剂;坍落度损失控制中图分类号:T U528文献标识码:A文章编号:04545648(2005)07086407DEVELOPMENT AND APPLICATION OF A SULPHONATED AMINOPHENOLBASED HIGH-PERFORMANCE PLASTIC IZERS UN Zhenp ing,J I A N G Zhengw u,FA N J iandong,W A N G Peiming(L aborat ory of Concrete M ater ials R esear ch,T ong ji U niv ersity,Shang hai200092)Abstract:A sulphonated amino phenol based plasticizer(ASP)w as designed and po ly merized w ith P-amino bengene sulponie acid anhydr ous,phenol and for maldehy de.T he effect of molar r atio fo r raw mater ials,r eaction temperature and reaction time on plasticizing ability o f the pr oducts was investig ated.T he plasticizer A SP was developed w ith the optimal polymer izing technolo-g y,and the propert ies o f cement paste and concrete w ith ASP w er e tested.T he r esults indicate that co mpar ed w it h no rmally used sulphonated napht halene based super plasticizer,the plasicizing ability o f ASP in cement paste is better,the compatibility betw een A SP and cements is mor e ideal,and t he slump loss of concrete added w ith A SP is much less.It is considered that ASP is a high perfo rmance super plasticizer and is suitable f or hig h wo rkability and high strengt h concrete.Key words:superplasticizer;sulpho nated aminopheno l based plasticizer;po ly merizatio n;contro l o f slump loss在混凝土中掺加适量高效减水剂,可以使混凝土在相同流动性情况下,大幅度减少用水量,降低水灰比,从而大幅度提高强度,改善混凝土抗渗、抗碳化和抗化学侵蚀等一系列物理力学性能。
氨基磺酸盐高效减水剂的研发及复配作者：刘驰来源：《中国科技博览》2013年第19期【摘要】采用缩合聚合反应合成了低塌落度损失的氨基磺酸盐高效减水剂。
探讨了缩合法生产氨基磺酸盐高效减水剂的工艺过程以及复配对高效减水剂性能的影响。
【关键词】氨基磺酸盐高效减水剂塌落度工艺过程复配当前我国规模生产和应用的高效减水剂品种有：萘磺酸甲醛缩合物系（BNS）、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物系（MS）、氨基磺酸盐系、脂肪族磺酸盐系、聚羧酸盐系。
氨基磺酸盐减水剂的主要特点有：此类减水剂属于非引气可溶性树脂减水剂；生产设备相对于萘磺酸系减水剂要简单、投资小、实际生产过程容易控制；该产品对不同品种水泥的适应性好、减水率高、耐久性好、冬季无结晶现象、混凝土的塌落度经时损失小（120min 内基本无损失），尤其适用于水灰比较小的高性能混凝土，在水灰比达到0.3左右时其减水率可达到30%；如果原材料配方及工艺过程参数的控制不当，或者配合比不当掺量偏高时，会造成砂浆或混凝土泌水，使混凝土拌合物产生离析分层，混凝土和易性变差，施工困难并对混凝土质量可能造成严重影响。
高性能减水剂的主要性能由主导官能团决定，所以设计高减水率官能团时必须要有SO3H 或COOH，要保持塌落度必须要有OH基团。
因此需要研究同时带有SO3H、OH还有NH2基团的高效减水剂。
本文探讨的氨基磺酸盐系高效减水剂的工艺配比和工艺过程，已经成功应用于生产实践。
1、高效混凝土减水剂合成及性能测试1.1 合成实验部分1.1.1 主要原料对氨基苯磺酸钠（98%以上，工业级），尿素，苯酚（纯度 99 %，工业级），甲醛（37%左右，工业级），催化剂，水。
1.1.2 反应原理氨基磺酸盐减水剂是由对氨基苯磺酸钠、水、苯酚、甲醛、尿素、催化剂在一定的工艺条件下通过缩合聚合反应而成。
从苯酚的分子结构来看，其羟基与苯环直接相连，羟基系邻对位定位基，因此苯环邻、对位上的氢比较活泼，在碱性环境下，和羰基化合物发生缩合反应，形成分支较多、极性较强的体型支链结构。
新型氨基磺酸盐系高效减水剂传统的萘系高效减水剂虽然工艺成熟，但由于其减水率低、坍损快、与水泥适应性较差等原因，在配制高性能混凝土方面表现出明显不足，给混凝土施工带来诸多不便；而氨基磺酸盐系高效减水剂，以其生产工艺简单、减水率高 ( 可达 25 ％以上 ) 、与水泥适应性好、坍落度损失小 (120min 内基本无损失 ) 、冬季无结晶、混凝土泌水现象大大减轻等特点，在配制高性能混凝土方面，具有萘系、三聚氰胺系、脂肪族高效减水剂无可比拟的优势。
经过大量试验，从原材料用量的比例角度，探讨了氨基磺酸盐系高效减水剂的最佳合成工艺配比，取得了一定的合成试验和生产经验。
1 实验部分1.1 主要原料对氨基苯磺酸纳：纯度不小于 99 ％，工业级；苯酚：纯度 99 ％，工业级；甲醛：纯度 37 ％，工业级；碱性调节剂 ( 氢氧化钠等 ) 。
1.2 试验仪器H — S — G 型电热恒温水浴，JJ — 1 型定时电动搅拌器，J — 55 型水泥净浆搅拌机，净浆试验用锥形模，5 ㎜厚玻璃板等。
1.3 合成试验1.3.1 反应机理苯酚属芳烃的羟基衍生物，其羟基与芳环直接相连，受羟基影响，其邻、对位上的氢比较活泼，在碱性环境下，和羰基化合物发生缩合反应，形成分支较多、极性较强的体型支链结构。
由于苯酚的分子结构中含有—SO 3 Na 、—OH 、—O —、—NH —等活性基团，且支链结构较多，加入自制的第四单体后，促进分子重排，改善支链结构，从而形成具有良好性能的高效减水剂。
1.3.2 合成工艺称取一定量的对氨基苯磺酸纳，置于装有温度计、搅拌器、滴液漏斗、回流冷凝管的四口烧瓶中。
加入苯酚和水，升温使其全部溶解，在酸性条件下进行缩合一定时间后，缓慢加入碱性调节剂，使 pH 值至 8 ～ 9 。
加入少量助剂，并滴加甲醛溶液.恒温反应 4 ～ 5 h ，减慢搅拌速度，再次升温。
并加入适量的氢氧化钠溶液，调节 pH 值至 9 ～ 10 。
氨基磺酸系高效减水剂的合成及其应用技术
研究
随着我国建筑行业的迅猛发展，高效减水剂在工程建设中被广泛
使用。
而骨架结构中的水泥是一个不可缺少的组成部分，而氨基磺酸
系高效减水剂就是一种有效控制骨架结构浆体流动性的助剂，被广泛
使用于各种工程中。
下面将从合成方式、应用技术等方面对其进行详
细阐述。
一、氨基磺酸系高效减水剂的合成方式
氨基磺酸系高效减水剂的合成方式是关键所在，目前主要有以下
两种方式：
1、通过控制反应温度和时间，使得氨基磺酸与其他化学物质反
应生成氨基磺酸型高效减水剂。
因为合成方法简便，所以得到广泛应用。
2、利用化学反应将特定的高分子合成物进行修改。
这种方式制
造的产品具有较高的价格和高性能。
二、氨基磺酸系高效减水剂的应用技术
氨基磺酸系高效减水剂的应用技术是建筑工程中不可或缺的一项
技术。
其主要应用技术有以下几点：
1、在混凝土生产过程中，加入氨基磺酸型高效减水剂，可以控
制混凝土的流动性，使得混凝土更加稳定，从而确保施工质量。
2、在地基处理、桥梁工程和水利工程等领域，氨基磺酸系高效
减水剂的应用技术也很广泛，工程建立后，可以有效地控制土壤稳定，从而保证工程的稳定性。
3、在水泥固化剂的制备过程中，加入氨基磺酸系高效减水剂，
可以有效控制水泥流动性，提高水泥的稳定性，从而保证其在混凝土
中的作用。
总结：
氨基磺酸系高效减水剂是一种重要的建筑助剂，其合成方式简便，应用取得了广泛的发展。
在建筑工程中，勇于应用并掌握其应用技术，可为工程的施工质量和稳定性提供宝贵的保障。
2008年6月第37卷 增刊施 工 技 术CONST RUCTI O N TECHNOLOGY氨基磺酸系高效减水剂的复配及应用研究陈国新,王 冬,祝烨然,黄国泓,卢安琪(南京水利科学研究院瑞迪高新技术公司,江苏南京 210024)[摘要]通过试验比较了氨基磺酸系高效减水剂AS2P不同掺量下以及复配时的水泥浆流动度及其经时变化等方面问题。
证明AS2P掺量0.5%时的减水率达到27.6%,高于同类市售产品,且与各种水泥具有良好的适应性;与萘系减水剂F DN复配比例不小于50%时,水泥净浆流动度大于220mm且90m in无损失。
AS2P通过复配已应用于HLC系列高效泵送剂和自流平外加剂,并在工程中得到了良好应用。
[关键词]高效减水剂;氨基磺酸系;复配[中图分类号]T U528.042.2 [文献标识码]A [文章编号]100228498(2008)S020049203 Rem i x i n g and Appli ca ti on of Am i n osulfon i c2ba sed W a ter2reducerC hen Guo xi n,W ang Do ng,Zhu Ye ran,Huang Guo ho ng,Lu Anq i(Ruidi H igh2tech Co m pany,N anjing Hydraulic Research Institute,N anjing,J iangsu 210024,China)Abstract:Ce ment paste fluidity and ongoing change of Am inosulf onic2based water2reducer are tested at different dosayes.It p r oves that the water reducing rate of a m inosulfonic2based water2reducer AS2P reaches27.6%at the dosage of0.5%, which is higher than the si m ilar p r oducts in the market.W hen AS2P is re m iced with F DN at the re m ixing rati o of50%or higher,the cement paste fluidity ismore than220mm with no l oss in90m inutes.The AS2P has been app lied in HLC seriesof p r oducts,like pu mp ing ad m ixture and non2vibrating concrete ad m ixture with satisfact ory results.Key words:super p lasticizer;a m inosulfonic2based;re m ixing[收稿日期]2007208206[作者简介]陈国新,南京水利科学研究院瑞迪高新技术公司工程师,南京市虎踞关34号 210024,电话:(025)85829728,E2mail:gxchen@ 近年来,随着施工技术的快速发展,流态、高强高性能商品混凝土得到迅速推广,传统的减水剂已不能满足要求,尤其是随着国家水泥新标准的颁布,水泥的细度、混合材等指标有所改变。
氨基磺酸系高效减水剂合成及应用研究氨基磺酸系高效减水剂是一种重要的建筑材料添加剂，广泛应用于混凝土生产中。
该类减水剂具有较好的减水效果，能够显著降低混凝土的水泥用量，提高混凝土的可塑性和流动性，提高混凝土的强度和耐久性。
为了满足建筑行业对高效减水剂的需求，研究人员对氨基磺酸系高效减水剂的合成和应用进行了深入的研究。
下面我将就此作一详细介绍。
氨基磺酸系高效减水剂的合成可分为两个步骤：一是氨基磺酸的合成，二是氨基磺酸与环氧丙烷的缩合反应。
以氨基磺酸和环氧丙烷为原料，通过适当的反应条件即可合成出高效减水剂。
氨基磺酸系高效减水剂的应用主要有以下几个方面：1.提高混凝土的可塑性和流动性。
减水剂可降低混凝土的黏着性和内摩擦力，改善流动性并提高可塑性。
2.减少混凝土的水泥用量。
减水剂可显著降低混凝土的水泥用量，降低生产成本。
3.提高混凝土的强度和耐久性。
减水剂可提高混凝土的密实性和耐久性，使混凝土更加坚固和耐用。
4.改善混凝土的抗裂性能。
减水剂可改善混凝土的抗裂性能，降低混凝土的收缩率和开裂倾向。
取得高效减水剂的最佳效果需要注意以下几点：1.将减水剂充分混合均匀。
应充分混合均匀减水剂和水泥等混凝土材料，确保减水剂能够充分发挥作用。
2.掌握减水剂的合理掺量。
减水剂的合理掺量应以保证混凝土流动性能的基础上尽可能减少混凝土的水泥用量。
3.按照正确的使用方法。
减水剂一般要在水泥和骨料混合之前添加，不能直接添加到水泥中。
在混凝土的生产过程中应恰当分段掺入。
综上所述，氨基磺酸系高效减水剂是一种功能强大的建筑材料添加剂，能够显著提高混凝土的可塑性和流动性，减少混凝土的水泥用量，提高混凝土的强度和耐久性，改善混凝土的抗裂性能。
合理使用减水剂可以提高混凝土的生产效率，降低生产成本，使混凝土更具有实用价值和经济价值。
氨基磺酸钠有机减水剂的合成一、背景：减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件，能减少拌合用水量的混凝土外加剂，大多数为表面活性剂。
减水剂能在不同程度上对水泥颗粒起分散作用，能使水泥遇水后凝聚成絮状块破碎，使其流动性增大，有利于机械化施工。
可以减小水灰比，使混凝土的强度明显提高，且使用高效减水剂能较多的减少水的用量。
减水剂还可减少水泥的用量，可以节约5%--10%的水泥，高效减水剂则节约的更多。
不同程度的改变水泥石的分布情况，使大孔减少，小孔增多，结晶生长更为致密，还可使耐久性提高，耐化学侵蚀能力有所增强。
目前该领域的研究以高性能减水剂——聚羧酸系列减水剂为研究热点，该减水剂以取得重大成就，并在许多工程项目中得到广泛应用推广如三峡工程、龙滩水电站，港珠澳大桥等。
此次选取减水剂中的氨基磺酸盐系列为对象进行制备，研究，探讨。
二、实验方案：氨基磺酸盐系列高效减水剂化学名称为芳香族氨基磺酸盐聚合物，是一种单环芳烃型高效减水剂，工业上生产该聚合物以对氨基苯磺酸钠，苯酚为原料经加成、缩聚反应生成具有一定聚合度的大分子聚合物，其减水效率可达30%。
其机构通式如下：实验室制备氨基磺酸钠以十二胺为原料经两步亲电取代反应便可得到产品。
在装有十二胺的四口烧瓶中加入异丙醇，用氢氧化钠调节PH为8.5，加入四丁基溴化铵，升温50摄氏度，维持该温度不变加入2-氯乙基磺酸钠，升温85摄氏度，经干燥、抽滤便可得中间体N-十二烷基-氨基乙基磺酸钠，然后在三口烧瓶中加入中间体N-十二烷基-氨基乙基磺酸钠，无水碳酸钠和无水乙醇i，升温80摄氏度，缓慢滴加1，3-二氯-2-丙醇的乙醇溶液，将反应沉淀过滤，用少量丙醇洗涤，抽滤、干燥便可的产品白色粉末固体，即氨基磺酸钠高效减水剂。
三、仪器和药品：仪器：机械搅拌器、温度计、四口烧瓶（500ml）、三口烧瓶(500ml)、回流冷凝管、恒压滴液漏斗、抽滤机、恒温水浴锅，量筒，胶头滴管、电子天平、PH计。
新型氨基磺酸盐高效减水剂的合成、复配及应用毕业论文1绪论1.1 论文研究背景混凝土减水剂，是能够减少混凝土用水量的外加剂。
它可以定义为能保持混凝土坍落度不变，而显著减少其拌和水量的外加剂。
混凝土减水剂多属表面活性剂，借助极性吸附及排斥作川，降低水泥颗粒之间的吸引力而使之分散，从而取得减水的效果，故称之为分散剂（Dispersion agent)或超级塑化剂(Super plasticizer)。
采用减水剂的目的在于提高混凝土的强度，改善其工作性，泌水性，抗冻性，抗渗性和耐蚀性等[1]。
混凝土减水剂的发展有着悠久的历史。
20 世纪30 年代，美国、英国、日本等国家已相继在公路、隧道、地下等工程中开始使用引气剂。
1935 年美国E1W1 斯克里普彻(Scripture) 首先研制成木质素磺酸盐为主要成分的塑化剂，揭开了减水剂发展的序幕。
早期使用的减水剂有木质素硝酸盐、松香酸钠和硬脂酸皂等[2]。
20 世纪60 年代，β-萘磺酸甲醛缩合物钠盐(SNF)和磺化三聚氰胺甲醛缩合物(SMF) 这两种高效减水剂研制成功，并且在混凝土工程中得到了广泛应用，使混凝土技术的发展上升到更高阶段[3]。
从60 年代到80 年代初，是高效减水剂的发展阶段，该阶段减水剂的特点是减水率较高，但混凝土坍落度损失较快，无法满足泵送等施工要求，不能用于制备高性能和超高性能混凝土。
通常是在减水剂中复合缓凝组分等方法解决,但复合缓凝组分会带来新的问题，如影响混凝土早期强度的发展等[4]。
混凝土改性的第三次突破，就是以高效减水剂的研究和应用为标志的。
通过高效减水剂的使用，使混凝土技术进入由塑性到干硬性再到流动性的第三代。
木质素类减水剂属于普通型减水剂，虽然它有制作方便、价格低廉等优点，但其减水率太低(8~10%左右)，对混凝土的增强不够，且提高混凝土的耐久性能较差。
它的使用条件也受到较多的限制，要求气温在5摄氏度以上，混凝土在无水石膏、工业氟石膏作调凝剂会出现异常凝结现象，在减水剂超过掺和量时，混凝土的强度不仅不增加反而要降低，混凝土甚至长时间不结硬等的缺点。
新型改性氨基磺酸盐高效减水剂的试验研究近年来，随着环境保护意识的日益深入，减少水污染成为全世界关注的焦点之一。
因此，开发高效减水剂成为水处理研究领域的重要课题。
改性氨基磺酸盐减水剂在环境水处理领域有着良好的应用，此类减水剂具有良好的减水性能以及优良的环境安全性。
为了验证改性氨基磺酸盐减水剂的减水效果及其安全性，本试验采用改性氨基磺酸盐为基础试剂，结合不同酸类微量元素分子，借助高效液相色谱和离子吸附色谱等技术手段，设计、合成了新型改性氨基磺酸盐减水剂，对其进行了减水性能和环境安全性测试。
在减水性能方面，试验显示，改性氨基磺酸盐高效减水剂的减水效果优于传统的氨基磺酸盐减水剂，其水抑制率可以达到99.9%以上。
此外，改性氨基磺酸盐高效减水剂的分解温度低于传统的氨基磺酸盐减水剂，其反应时间更短，消耗能量更低，更加经济、环保。
在环境安全性方面，试验也取得了良好的效果。
改性氨基磺酸盐减水剂在低浓度电解液中具有较高的稳定性，不会形成有害的产物，而且具有良好的自整合能力，不会污染环境，对环境有着良好的保护作用。
综上所述，试验表明，新型改性氨基磺酸盐减水剂具有优良的减水性能和良好的环境安全性，能够有效减少水污染，有利于维护环境。
因此，未来有望将其用于轻工洗涤、废水处理等领域。
本试验验证了改性氨基磺酸盐高效减水剂具有良好的减水性能
及环境安全性。
应用这一新型减水剂能够有效减少水污染，为水资源
的可持续利用提供有力保障，为环境的可持续发展作出积极的贡献。
氨基磺酸盐系减水剂简述姓名：学号：班级：指导教师：摘要：综合简述氨基磺酸系高效减水剂的化学结构、作用机理、功能与应用技术以及其在实际工程中的应用效果。
正文：1、氨基磺酸系高效减水剂的化学结构：氨基磺酸系高效减水剂（氨基芳基磺酸盐一苯酚一甲醛缩合物, 简称ASPF）是一种非引气型树脂型高效减水剂, 属低碱型混凝土外加剂浏。
氨基磺酸系高效减水剂具有对水泥粒子的高度分散性, 减水率可高达混凝土的耐久性好, 并且有控制坍落度损失的功能成本不高,且生产工艺简单。
因此, 是国内外当前最有发展前途的高效减水剂。
氨基磺酸系减水剂一般山带磺酸基和氨基的单体, 如氨基磺酸、对氨基苯磺酸、4-氨基蔡-1-磺酸等化合物或其盐。
与三聚氰胺、尿素、苯酚、水杨酸、苯磺酸、苯甲酸等一类的单体, 其结构式上分别带有氨基、轻基、梭基、磺酸基等活性基团, 通过滴加甲醛, 在含水条件下温热或加热缩合而成。
其结构式为：2、氨基磺酸系高效减水剂的作用机理：由于水泥粒子在水化初期时其表面带有正电荷（Ca2+）, 减水剂分子中的负离子就会吸附于水泥粒子上, 形成吸附双电层(ζ电位), 使水泥粒子相互排斥,防止了凝聚的产生。
ζ电位绝对值越大, 减水效果越好, 这就是静电斥力理论。
根据DLVO理论, 当水泥粒子因吸附减水剂而在其表面形成双电层后,相互接近的水泥颗粒会同时受到粒子间的静电斥力和范德华引力的作用。
随着ζ电位绝对值的增大, 粒子间逐渐以斥力为主,从而防止了粒子间的凝聚。
与此同时, 静电斥力还可以把水泥颗粒内部包裹的水释放出来, 使体系处于良好而稳定的分散状态。
科学研究水泥水化的过程发现, 随着水化的进行, 吸附在水泥颗粒表面的高效减水剂的量减少,ζ电位绝对值随之降低, 体系不稳定, 从而发生了凝聚。
在混凝土中加入高效减水剂会使混凝土的强度显著提高。
一是因为高效减水齐的减水率大, 可以明显降低混凝土的水灰比, 所以能大幅度提高混凝土强度。
第25卷第3期山 西 化 工Vol.25 No.32005年8月SHANXI CHEMICAL INDUSTR YAug.2005收稿日期:2005204213作者简介:屈腊琴,女,1974年出生,1997年毕业于太原理工大学精细化工专业,学士学位,助理工程师,主要从事精细化工与混凝土外加剂的研究工作。
化工设计与生产氨基磺酸系高性能减水剂的研究和生产应用屈腊琴1, 丁玉斌2(1.中北大学教务处,山西 太原 030051;2山西省应用化学研究院,山西 太原 030027)摘要:介绍了氨基磺酸系高性能减水剂的合成方法及生产应用。
对反应温度、投料顺序和速度、溶液的酸碱度等条件进行控制,并以工业产品进行水泥净浆流动度与其经时变化的实验,以及与萘系高效减水剂复配实验。
结果表明:氨基磺酸系高性能减水剂除具有很高的分散性(减水率高达30%),还具有良好的保塑性能;和萘系高效减水剂复配效果好,能够解决其泌水的问题。
关键词:高性能减水剂;氨基磺酸;减水率;保塑性中图分类号:TU528.042.2 文献标识码:A 文章编号:100427050(2005)0320060203引 言外加剂是现代混凝土不可缺少的组分之一。
外加剂可以改善新拌混凝土的工作性能,提高硬化混凝土的物理力学性能和耐久性,节约水泥,减少环境污染,提高劳动效率,降低建筑成本。
随着社会和施工技术的进步,混凝土将向专业化、商品化、高性能化发展,对外加剂的要求会越来越高,外加剂已由普通减水剂向高效减水剂、高性能减水剂发展[1]。
目前在国内市场上,高效减水剂以萘系为主,占使用量的90%以上。
氨基磺酸系是继萘系和三聚氰胺系为代表的高效减水剂之后发展起来的又一高性能减水剂,能够满足配制高性能混凝土的需要。
我国在20世纪90年代中期开始了对氨基磺酸系高性能减水剂(简称AS )的研究,并已工业化生产。
本文就该类减水剂的合成方法进行研究,并在实际工程中得到应用。
AS 具有对水泥粒子的高度分散性,减水率高达30%,混凝土Cl -扩散度低,混凝土的耐久性好,保塑性好,合成工艺简单,因此,是当前国内外具有发展前途的减水剂品种之一。
新型氨基磺酸盐高效减水剂的合成、复配及应用毕业论文1绪论1.1 论文研究背景混凝土减水剂，是能够减少混凝土用水量的外加剂。
它可以定义为能保持混凝土坍落度不变，而显著减少其拌和水量的外加剂。
混凝土减水剂多属表面活性剂，借助极性吸附及排斥作川，降低水泥颗粒之间的吸引力而使之分散，从而取得减水的效果，故称之为分散剂（Dispersion agent)或超级塑化剂(Super plasticizer)。
采用减水剂的目的在于提高混凝土的强度，改善其工作性，泌水性，抗冻性，抗渗性和耐蚀性等[1]。
混凝土减水剂的发展有着悠久的历史。
20 世纪30 年代，美国、英国、日本等国家已相继在公路、隧道、地下等工程中开始使用引气剂。
1935 年美国E1W1 斯克里普彻(Scripture) 首先研制成木质素磺酸盐为主要成分的塑化剂，揭开了减水剂发展的序幕。
早期使用的减水剂有木质素硝酸盐、松香酸钠和硬脂酸皂等[2]。
20 世纪60 年代，β-萘磺酸甲醛缩合物钠盐(SNF)和磺化三聚氰胺甲醛缩合物(SMF) 这两种高效减水剂研制成功，并且在混凝土工程中得到了广泛应用，使混凝土技术的发展上升到更高阶段[3]。
从60 年代到80 年代初，是高效减水剂的发展阶段，该阶段减水剂的特点是减水率较高，但混凝土坍落度损失较快，无法满足泵送等施工要求，不能用于制备高性能和超高性能混凝土。
通常是在减水剂中复合缓凝组分等方法解决,但复合缓凝组分会带来新的问题，如影响混凝土早期强度的发展等[4]。
混凝土改性的第三次突破，就是以高效减水剂的研究和应用为标志的。
通过高效减水剂的使用，使混凝土技术进入由塑性到干硬性再到流动性的第三代。
木质素类减水剂属于普通型减水剂，虽然它有制作方便、价格低廉等优点，但其减水率太低(8~10%左右)，对混凝土的增强不够，且提高混凝土的耐久性能较差。
它的使用条件也受到较多的限制，要求气温在5摄氏度以上，混凝土在无水石膏、工业氟石膏作调凝剂会出现异常凝结现象，在减水剂超过掺和量时，混凝土的强度不仅不增加反而要降低，混凝土甚至长时间不结硬等的缺点。
高效减水剂具有许多普通减水剂不具备的优点，且在提高混凝土的流动性、减水、增强和耐久性方面效果颇佳，随着我国石油化工和煤化工工业的发展，这类减水剂的造价将越来越低，因此，在混凝土工程制品中将越来越得到广泛应用[5]。
国外对萘系、三聚氰胺系等高效减水剂的研究日趋完善。
日本自从服部健一博士发明β-萘磺酸甲醛缩合物钠盐后,基于此发明采用了各种方法来改进萘系减水剂的性能，以减少坍落度损失。
如1969 年研究萘系和柠檬酸、葡萄糖酸钠、磷酸钠等缓凝剂混用；1971 年通过改变添加方法,如二次添加法来改性；1979 年通过改变萘系本身的形状，如将减水剂由粉末状转变为球粒状来对萘系进行改性；1983 年通过产品成分本身改进来提高萘系的保坍性能，如引入羧基到其分子结构上。
日本减水剂研究机构早在70 年代就发现一个事实：萘系减水剂受到分子结构的制约，保坍性能无法从根本上改变，故必须开发新型的多功能活性基团的减水剂。
但是，近来在日本已有人提出对萘系减水剂进行化学接枝改性的设想，从对聚合物分子结构的改造出发，使其达到更高的减水率，而又适当引气，并能有效地控制坍落度损失。
但对这种接枝链或基团的选择、分布以及接枝工艺的研究成果还未见详细报导。
三聚氰胺系高效减水剂自在德国问世以后，尽管也在日本、美国相继投产，但产量远不及萘系减水剂，即使在德国本土，三聚氰胺系高效减水剂的用量也与萘系有较大差距，原因之一是这类产品的成本价格较高，而且通常只能以较低浓度的液体形式供应，限制了其使用围。
近年来德国BASF 公司、BAYER 公司等仍有人对这类减水剂的合成改性进行研究，以求提高浓度，降低成本，改善性能等，也有报导从聚合物的主链结构及亚氨基的活泼氢取代来进行化学改性,其实对这种树脂类减水剂的基本合成工艺也有进一步研究的必要，以保证所合成的树脂有适当的分子量并能在较长的时间保持液体粘度的稳定[6-8]。
1985 年反应性高分子研究成果在日本公开发表后,不久以萘系为减水组分、反应性高分子为缓凝保坍组分的高性能减水剂被开发研制出来并在市场上得到应用[9]。
20 世纪80 年代末,日本研究开发了具有单环芳烃型结构特征的被称为氨基磺酸系减水剂,这是一种非引气型水溶性树脂,减水率可高达30 % ,90min～120min 基本上无坍落度损失,但是产品稳定性较差,掺量过大时容易泌水,因而影响了该减水剂的工业生产和应用。
日本在1995 年利用烯烃和不饱和羧酸共聚,研制成功了聚羧酸系高性能减水剂。
聚羧酸系减水剂由于减水率高达30 %以上、掺量少、保坍性能好、引气量和续凝等较为适中,适宜配制高流动性、自密实混凝土,从而受到工程界的青睐[10-11]。
我国研究减水剂的工作始于20 世纪50 年代,苇浆尾液浓缩物、木质素磺酸钙(又称纸浆尾液石灰沉淀制剂) 的研制成功推动了国混凝土减水剂研究的第一次高潮[12]。
20 世纪70 年代初,将印染业使用的NNO 扩散剂引入混凝土用作减水剂,其性能明显优于木质素磺酸钙,这一突破性的重大进展标志着我国混凝土外加剂的应用和研究进入了更高阶段。
1975 年清华大学卢璋等人完成了萘系减水剂NF的合成试验和机理研究,从此萘系高效减水剂在我国诞生,标志着我国的减水剂研究进入高效减水剂时期[13]。
从20 世纪80 年代初至今,产品的品种和质量水平都有了飞速发展,改性木质素磺酸钠系和三聚氰胺系的高效减水剂等都得到了很好的开发应用。
但高效减水剂中绝大多数仍是萘系减水剂,约占高效减水剂总量的90 %以上。
由于在使用萘系减水时混凝土坍落度损失较快,难以满足实际工程的施工要求,而复合产品质量又不稳定,往往影响混凝土凝结硬化和耐久性。
另外工业萘不仅用于生产混凝土高效减水剂,它也是生成塑料助剂和合成染料的重要原料。
萘系高效减水剂性能上的弱点和原材料的供应不足都成为制约其进一步发展的重要因素。
如何选用其它原材料,研究开发出具有更大减水能力及更高缓凝保坍性能的减水剂成为外加剂研究的一个方向,由苯及其同系物为原料合成这类聚合物电解质,即单环芳烃型高性能减水剂的研究就符合这个研究方向。
聚羧酸系和具有单环芳烃型结构特征被称为氨基磺酸系的这两类高效减水剂,因其减水率高达30 % ,而且坍落度保持良好,生产工艺又相对简单,因而成为近年来世界各国研究的热点,而这两种类型减水剂在我国的研究只是刚起步,应该成为我国减水剂今后发展的方向[14-16]。
1.2 减水剂分类和各自优缺点[17]20世纪30年代，外加剂问世以来，混凝土外加剂成为混凝土组成材料中不可缺少的组成部分。
减水剂是混凝土外加剂中最重要的一个品种。
减水剂就是在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。
按化学成分组成通常分为：木质素磺酸盐类减水剂类、萘系高效减水剂类、三聚氰胺系高效减水剂类、氨基磺酸盐系高效减水剂类、脂肪酸系高减水剂类、聚羧酸盐系高效减水剂类。
减水剂目前在我国高速公路和高速铁路广泛应用。
1.2.1 木质素磺酸盐类减水剂木质素是植物纤维原料的另一种主要组分，其分子结构复杂，含有多种官能团和化学键，在植物原料进行蒸煮木质素时，处理方法不同，脱木质素的机理及产物也不同。
用亚硫酸盐法处理得到的就是“木质素磺酸盐”，其主体反应为丙苯基在亚硫酸盐制浆条件下被磺化，磺酸基取代a位的羟基，形成水溶性的磺酸盐。
包括：木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁。
木质素磺酸酸盐减水剂是常有的普通型减水剂属于阴离子型表面活性剂，其减水率为8～10％，可以直接使用，也可作为复合型外加剂原料之一，因价格便宜，使用还是较广泛。
在常常作为复合外加剂使用。
上海利用它配制成中效泵送剂，广泛地用于商品混凝土。
1.2.2 三聚氰胺系高效减水剂化学名称为磺化三聚氰胺甲醛树脂，生产是以三聚氰胺(也称密胺)为原料，经加成、磺化和缩聚反应，最终生成具有一定聚合度(n=9～10)的大分子聚合物。
其性能与萘系高效减水剂相当，但成本很高，常用于水泥制品。
1.2.3 脂肪酸系高效减水剂化学名称为脂肪族羟基磺酸盐聚合物，生产的原料主要是丙酮、甲醛、Na 2SO3、Na2S2O5、催化剂等。
其浓度为30％～40％的棕红色液态成品，减水率可达20％，可以用于低标号混凝土，会混凝土染色。
1.2.4 聚羧酸盐系高效减水剂主要有以下四种类型：甲基丙烯酸／丙烯酸甲酯共聚物、丙烯基醚共聚物、酰胺／酰亚胺共聚物、聚酰胺／聚乙烯乙二醇共聚物。
目前，合成聚羧酸盐系高效减水剂的方法主要有：(1)可聚合单体直接共聚法；(2)聚合后功能化法；(3)原位聚合与接枝法等。
所选用的单体主要有：(1)不饱和酸一马来酸酐、马来酸和丙烯酸等；(2)聚苯乙烯磺酸盐或酯类；(3)(甲基)丙烯酸盐、酯或酰胺等；(4)聚链烯基烃及不同官能团的衍生物。
其为水剂产品，减水率可达35％，是一种新型减水剂，目前广泛应用于高速铁路。
1.2.5 萘系高效减水剂萘系减水剂是目前国外最常使用的水泥混凝土高效减水剂，也是比较广泛应用的一种高效早强水泥减水剂。
它以萘磺酸甲醛缩合物为主要成分，属阴离子表面活性剂，自60年代初日本发明以来，国际上对其合成方法及应用性能进行了多方面研究，它具有优越的应用性能，对水泥有强烈的分散作用，具有减水率高、引气量低、基本不影响混凝土的凝结时间和能够增加混凝土早期、后期强度的特点，对它的研究促进了混凝土的技术发展。
目前萘系减水剂是我国使用最广泛，使用量最大的一种减水剂，目前市场上萘系减水剂占到80%以上，得到了广泛的认可，对我国混凝土的发展建立了不可磨灭的功勋。
目前国的萘系减水剂原剂生产厂家达120多家，年总产量达20多万吨，产品型号都以低浓型高效减水剂为主，最大的生产厂家是龙游和五龙外加剂厂，龙游的年产量达到2万多吨，五龙设计能力年产3万多吨，实际年生产能力只有1万多吨。
我国萘系减水剂的质量水平都比较接近，基本上都在一个档次上，掺量在0.8%时减水率都在18~20%之间，其它指标都能达到国家标准。
萘系减水剂对混凝土有优良的性能，而且有制造工艺简单，原料易得等的优点，相对其它高效减水剂，成本低，价格低，所以发展非常迅速而得到广泛应用。
萘系高效减水剂虽然减水率一般能满足使用要求，但它的局限性和缺点随着对混凝土性能要求的不断提高，也逐渐显现出来，主要表现在以下几个方面:(1)配制高强高性能混凝土时减水率偏低；(2)多数产品有效成分浓度低，与不同水泥相容性差，特别是与目前普遍采用的早强型水泥同时使用易使混凝土的坍落度损失过快，进而造成混凝土泵送困难、易发生堵管等施工问题；(3)大多数产品硫酸钠含量高，冬季容易结晶；(4)主要原材料工业萘的品质对其质量影响较大，产品质量稳定性差。
