一种氨基磺酸盐甲醛缩合物的制备方法

摘要

本发明一种氨基磺酸盐甲醛缩合物的制备方法，属于混凝土减水剂领域。本发明氨基磺酸盐甲醛缩合物的制备方法通过加入原料水，对氨基苯磺酸钠，苯酚，丙酮和碱液，在一定温度下反应后，再加入尿素与丙烯酰胺。本发明通过对各原料的加入顺序，反应时间和温度的控制，使尿素与甲醛和混合物进行分子链重组，改变分子量，同时嫁接丙烯酰胺作为支链，引入酰胺类作用因子，改变氨基分子结构，改变减水剂的分散性能，改善混凝土泌水板结的现象，使混凝土具有更加优越的工作性能的同时，延长作用时间，保坍方面也得到了改善。

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土减水剂领域，具体涉及一种氨基磺酸盐甲醛缩合物的制备方法。

背景技术

氨基磺酸盐甲醛缩合物(简称氨基)在混凝土减水剂中应用较为广泛，氨基以高减水率，高强度性能深受青睐。然而由于其本身分子结构和减水机理的影响，拌制混凝土容易泌水板结。

目前氨基减水剂的生产工艺由对氨基苯磺酸钠在一定温度环境下，与苯酚接触，通过甲醛缩合反应，从而生成由甲醛缩合为主链，带磺基、羧基、羟基等减水因子为侧链的高效减水外加剂。但是该减水剂机理导致混凝土泌水板结现象较为普遍。

中国发明专利公开号CN102173636B公开了一种利用酚醛树脂废水制备混凝土减水剂装置与方法，该减水剂组分包括酚醛树脂废水，苯酚，甲醛，氨基磺酸，丙烯酰胺和尿素，其制备方法将苯酚、甲醛和丙烯酰胺加入反应锅中，采用氢氧化钠调节PH值为≥7，升温反应后，加入酚醛树脂废水和氨基磺酸反应；再加入尿素反应一定时间后冷却即得到氨基磺酸盐系列混凝土减水剂液态品。该方法也是采用苯酚与甲醛进行反应为酚醛树脂。

中国发明专利公开号CN1583649A公开了一种氨基磺酸系减水剂的制备方法，该方法为在反应釜中水，苯酚，二氨基苯磺酸或二氨基苯磺酸盐，尿素，升温保持反应，再加入甲醛，搅拌反应后，加入碱性调节剂及三乙醇胺，搅拌冷却至室温，得到液体减水剂。中国发明专利公开号CN102898059A公开了一种高性能氨基磺酸减水剂及其制备方法，该减水剂包括氨基芳基磺酸盐，酚类有机物，尿素，酚油，甲醛溶液和水。其制备方法为将氨基芳基磺酸盐、酚类有机物、酚油、尿素和水投入反应釜中搅拌溶解，保温反应后滴加甲醛溶液，升温反应，降温即得。以上两个专利中尿素作为扩展支链和助剂的作用。

发明内容

本发明主要提供一种氨基磺酸盐甲醛缩合物的制备方法，主要采用添加尿素，与甲醛形成分子链重组，嫁接丙烯酰胺支链，引入酰胺类作用因子，改变氨基分子结构，改善混凝土泌水板结的现象，使混凝土具有更加优越的工作性能的同时，由于引入酰胺功能团保坍方面也得到了改善。

本发明一种氨基磺酸盐甲醛缩合物的制备方法，包括以下组分的重量份：

对氨基苯磺酸钠：1000-1200份，

苯酚：700-800份，

丙酮：15-20份，

碱液：330-400份，

尿素：40-50份，

丙烯酰胺：5-10份，

水：4200-4500份。

上述所述的碱液为氢氧化钠，氢氧化钾和氢氧化钙溶液中的任意一种或几种混合物，其中碱液的浓度为30％。

其制备方法步骤为：

(1)称取重量份的水注入反应釜中，同时升温至50-55℃；

(2)称取重量份对氨基苯磺酸钠，苯酚，丙酮，150-200份浓度为30％的液碱加入反应釜中，并搅拌均匀，得到混合物；

(3)分次加入重量份甲醛于反应釜中；温度控制在80-90℃，反应2.5-3.5h；

(4)加入重量份尿素，丙烯酰胺，180-200份浓度为30％的液碱，保持温度为90-95℃，反应1.5-2.5h后；温度控制在85-90℃保温1-2h后，冷却至室温，得到氨基磺酸盐甲醛缩合物。

在上述步骤(2)中，加入对氨基苯磺酸钠、苯酚和丙酮，此条件下丙酮可作为催化剂，形成碳正离子C(CH3)2OH+，进攻羟基的对，得到对位取代的叔醇酚，然后醇羟基在酸性条件下得到叔碳正离子，进攻另一分子的苯酚，得到双酚A，双酚中的羟基与对氨基苯磺酸钠中的氨基进行缩合反应，形成大分子长链的缩合物分子。

在步骤(2)中加入的碱液，可促进对氨基苯磺酸钠和苯酚反应充分；步骤(3)中，分次滴加甲醛，可防止甲醛进行自聚，在80-90℃的条件下，促进甲醛与步骤(2)中的混合物进行反应。

在步骤(3)中所述的重量份的甲醛加入为每10分钟分6次加入；同时利用盘管通入蒸汽或冷却水来控制温度。

在步骤(4)中，加入尿素与步骤(3)中的剩余甲醛进行缩聚反应，形成脲醛树脂，同时对剩余对氨基苯磺酸盐、苯酚和丙酮进行缩合反应，增大物质的分子量，从而达到改变氨基磺酸盐甲醛缩合物的主链结构，优化主链，同时加入丙烯酰胺，嫁接在主链上作为支链，使整个氨基磺酸盐甲醛缩合物形成梳状结构，改变其分散性能，防止混凝土泌水板结，延长作用时间，提高保坍性能。加入的碱液，能够对混合液的pH值进行调节，调节至碱性环境，防止尿素在酸性环境下进行反应，促进了尿素对各分子链的重组。

在上述步骤中，加入碱液进行，使物质在碱性条件下进行反应，降低了生产成本，同时添加丙烯酰胺作为支链，能够改变氨基磺酸盐甲醛缩合物的分散性能，改善混凝土泌水板结的现象，使混凝土具有更加优越的工作性能的同时，保坍方面也得到了改善。

本发明一种氨基磺酸盐甲醛缩合物的制备方法有益效果在于：

1、本发明中，采用对氨基苯磺酸盐、苯酚和甲醛进行缩合反应，在丙酮的保护下，苯酚可缩合为双酚，同时丙酮能够催化对氨基苯磺酸盐、苯酚和甲醛三者的反应，增加缩合物的分子量，改变分散性能，改善泌水板结情况。

2、加入的尿素与甲醛进行缩聚反应，形成脲醛树脂，同时对剩余对氨基苯磺酸盐、苯酚和丙酮进行缩合反应，增大物质的分子量，从而达到改变氨基磺酸盐甲醛缩合物的主链结构，优化主链。

3、加入丙烯酰胺，嫁接在主链上作为支链，使整个氨基磺酸盐甲醛缩合物形成梳状结构，改变其分散性能，防止混凝土泌水板结，延长作用时间，提高保坍性能。

4、分步加入碱液，能够对混合液的pH值进行调节，调节至碱性环境，防止尿素在酸性环境下进行反应，促进了尿素对各分子链的重组。

表一为本发明所得氨基磺酸盐甲醛缩合物的性能指标：

编号 项目 性能指标 1 pH值 ≥12 2 减水率， ≥30 3 抗压强度比(28天,MPa)， ≥125 4 坍落度,3h ≤15％

表一

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细说明本发明。

实施例1

一种氨基磺酸盐甲醛缩合物的制备方法，包括以下组分的重量份：

对氨基苯磺酸钠：1000份，

苯酚：800份，

丙酮：20份，

碱液：330份，

尿素：45份，

丙烯酰胺：8份，

水：4500份。

其制备方法步骤为：

(1)称取重量份的水注入反应釜中，同时升温至50-55℃；

(2)称取重量份对氨基苯磺酸钠，苯酚，丙酮，150份浓度为30％的液碱加入反应釜中，并搅拌均匀，得到混合物；

(3)每10分钟分6次加入重量份甲醛于反应釜中；温度控制在80-90℃，反应3h；

(4)加入重量份尿素，丙烯酰胺，180份浓度为30％的液碱，保持温度为90-95℃，反应2h后；温度控制在85-90℃保温1.5h后，冷却至室温，得到氨基磺酸盐甲醛缩合物。

实施例2

对氨基苯磺酸钠：1100份，

苯酚：750份，

丙酮：20份，

碱：360份，

尿素：48份，

丙烯酰胺：10份，

水：4400份。

其制备方法步骤为：

(1)称取重量份的水注入反应釜中，同时升温至50-55℃；

(2)称取重量份对氨基苯磺酸钠，苯酚，丙酮，160份浓度为30％的液碱加入反应釜中，并搅拌均匀，得到混合物；

(3)每10分钟分6次加入重量份甲醛于反应釜中；温度控制在80-90℃，反应3h；

(4)加入重量份尿素，丙烯酰胺，200份浓度为30％的液碱，保持温度为90-95℃，反应2h后；温度控制在85-90℃保温1.5h后，冷却至室温，得到氨基磺酸盐甲醛缩合物。

实施例3

对氨基苯磺酸钠：1200份，

苯酚：800份，

丙酮：20份，

碱：380份，

尿素：50份，

丙烯酰胺：10份，

水：4500份。

其制备方法步骤为：

(1)称取重量份的水注入反应釜中，同时升温至50-55℃；

(2)称取重量份对氨基苯磺酸钠，苯酚，丙酮，180份浓度为30％的液碱加入反应釜中，并搅拌均匀，得到混合物；

(3)每10分钟分6次加入重量份甲醛于反应釜中；温度控制在80-90℃，反应3h；

(4)加入重量份尿素，丙烯酰胺，200份浓度为30％的液碱，保持温度为90-95℃，反应2h后；温度控制在85-90℃保温1.5h后，冷却至室温，得到氨基磺酸盐甲醛缩合物。

实施例4

对氨基苯磺酸钠：1000份，

苯酚：700份，

丙酮：15份，

碱：340份，

尿素：43份，

丙烯酰胺：7份，

水：4200份。

其制备方法步骤为：

(1)称取重量份的水注入反应釜中，同时升温至50-55℃；

(2)称取重量份对氨基苯磺酸钠，苯酚，丙酮，160份浓度为30％的液碱加入反应釜中，并搅拌均匀，得到混合物；

(3)每10分钟分6次加入重量份甲醛于反应釜中；温度控制在80-90℃，反应3h；

(4)加入重量份尿素，丙烯酰胺，180份浓度为30％的液碱，保持温度为90-95℃，反应2h后；温度控制在85-90℃保温1.5h后，冷却至室温，得到氨基磺酸盐甲醛缩合物。

以上是本发明中部分实施例，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。