专利名称：利用低含量五水亚硫酸钠生产脂肪族高效减水剂的方法
技术领域：
本发明涉及生产脂肪族高效减水剂技术领域，具体涉及一种利用低含量五水亚硫酸钠生产脂肪族高效减水剂的方法。
背景技术：
水泥混凝土外加剂已经成为了现代混凝土材料的基本组成组分。我国合成类混凝土外加剂用量超过了 100万吨，在各种化学外加剂中用量最大也是最重要的产品是混凝土减水剂。我国自70年代初期开始萘系高效减水剂合成制造与应用性能的研究，先后研制成功UNF— 5，FDN系列的高效减水剂产品〈CN87104392. 0，CN94115574. 0)，并在建筑、水电、交通、煤矿等行业取得广泛应用。在此基础上，由于工业萘和精萘原料的局限性，先后研究开发了以工业萘和精萘之外的炼焦副产品(油萘、蒽油、氧茚)为主要原材料的高效减水剂产品(CN 1083030A)，并实现了工业化生产和应用，目前萘系高效减水剂在我国仍大量使用。但在实际使用过程中萘系减水剂存在减水率不够高、与水泥品种适应能力差和新拌混凝土坍落度损失快等问题，所以各国纷纷开发的非萘系高效减水剂。脂肪族磺酸盐高效减水剂是不同于萘系新型高效减水剂，自20世纪90年代研究成功以后，由于其减水率高、生产过程简单环保、硫酸钠和氯离子含量低和成本相对低廉等优点，近几年在国内取得了广泛应用，特别是在高强混凝土灌注桩、预制混凝土构件和高强混凝土方面应用较多。关于脂肪族高效减水剂的研究国内已经有一些研究成果，主要集中在油井和建筑行业。我国公开专利CN1050211A (—种油井水泥减阻剂的制造方法)和CN1066448A (磺化丙酮一甲醛缩合物的制造方法)中描述了使用丙酮和甲醛制造用于油井水泥减阻剂的方法。其基本方法为采用亚硫酸钠或焦亚硫酸钠作为磺化剂，采用碱作为催化剂，在水溶液中进行羰基化加成反应。具体操作为秤取焦亚硫酸钠57. 0克，溶于120克水中，加入30%的NaOH溶液66ml，甲醛(37% ) 38ml，加热至66度；再滴入47ml丙酮与IOOml甲醛的混合溶液，反应I小时。反应物静置12小时后，在加热至95度，回流反应I小时，将所得的溶液喷雾干燥得到棕黑色的粉末168克。这种方法制备酮一醛缩合物分散剂主要用于钻井降阻齐U。欧洲专利EP0163459A (Oilfieldcement)和日本专利昭59-206427 (含有酸性基团的脂肪族磺酸盐共聚物)主要是解决在高温下或高盐浓度溶液中保持浆液具有良好分散性的问题。中国专CN1128013A(酮一醛缩合和共聚合产物的接枝聚合物)中详细介绍了各种酮类和醛类单体的缩合物，并进行了接枝改性处理。CN1634794A(脂肪族磺酸盐高效减水剂及制备方法)采用含羰基的酮类化合物和醛类作为缩合单体，以亚硫酸盐为磺化剂，在碱性水溶液中进行缩合反应。所制造的脂肪族磺酸盐缩合物可作为水泥混凝土的高效减水剂。CNlOl 186459A公开了一种使用含有质量百分比为60 80%亚硫酸钠的工业副产品来生产脂肪族高效减水剂的方法，降低了生产成本。但上述公开的所有生产脂肪族高效减水剂的方法都有一个共同特点就是同为采用亚硫酸钠含量较高的亚硫酸钠组合物，甚至纯净的亚硫酸钠，上述公开的专利中也都公开了对在生产的过程中需要对其加热，这样就得给反应釜添加加热设备，从而增加了生产设备的体积，不便于控制，成本也叫高。现有技术中也能实现使用高含量的亚硫酸钠组合物作为原料，在无热源的条件下生产脂肪族高效减水剂，但当使用含量较低的亚硫酸钠组合物，由于起始的温度低，而且亚硫酸钠的含量较低，使得反应无法进行。低含量的五水亚硫酸钠作为工业副产品，常常作为工业垃圾处理掉，处理也需要相应的资金及设备设备，而且浪费资源和能源，因此解决使用低含量的五水亚硫酸钠生产脂肪族高效减水剂是个十分必要的问题，对企业降低生产成本，减少资源浪费和降低能源消耗，增加经济效益，处理工业垃圾并合理利用都有很重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种在无热源的情况下，可以降低生产成本，增加经济效益，利用副产品低含量五水亚硫酸钠生产脂肪族高效减水剂的方法。本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现利用低含量五水亚硫酸钠生产脂肪族高效减水剂的方法，其特征在于按下列步骤进行；(I)投料，将重量份300 500的水、10 30的片碱、40 80的焦亚硫酸钠、250 300低含量的五水亚硫酸钠投入反应釜中，均匀搅拌，温度控制在40 45摄氏度，PH值为6 7 ;(2)磺化，在反应釜中搅拌30分钟，五水亚硫酸钠完全水解，温度保持40 45摄氏度，并缓慢滴加重量份为45 65的丙酮,反应I小时；(3)缩合，步骤(2)后，在温度为45 50摄氏度内滴完重量份为45 65的丙酮，并搅拌10分钟后开始滴加重量份为200 330的含有醛基物质，用4 5h滴毕，然后在90 95摄氏度进行缩合反应I. 5 3h，滴加含有醛基物质过程中若发现物料升温较快，及时向反应爸内夹套通入冷却水。所述的低含量五水亚硫酸钠中的五水亚硫酸钠所占的质量百分比为45 55%。所述的反应釜没有设置外部加热设备。本发明使用含有结晶水低含量的五水亚硫酸钠取代高浓度的亚硫酸钠作为制作生产脂肪族高效减水剂的原料，由于五水亚硫酸钠本身溶于水时会吸收热量，从而导致起始反应温度更低。加入的片碱溶于水后可以放出大量的热量，可以使整个溶液温度迅速升高，使得低含量的亚硫酸钠溶液与焦亚硫酸钠在无外部加热设备的条件下发生反应，而且片碱溶于水后可以调节溶液的PH值，使得反应在最适合的PH值下进行，并在醛基物质和丙酮的作用下制作成脂肪族高效减水剂。本发明的有益效果是本发明可以使企业降低生产成本，减少资源浪费和降低能源消耗，增加经济效益，便于处理工业垃圾并合理利用，环保，可实现可持续发展，无需外部设备加热，低温、常压生产设备简单工艺便于控制。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。具体实施例一利用低含量五水亚硫酸钠生产脂肪族高效减水剂的方法，按下列步骤进行；投料，将重量份300的水、10的片碱、40的焦亚硫酸钠、250低含量的五水亚硫酸钠投入反应釜中，均匀搅拌，温度控制在40摄氏度，PH值为6 ;磺化，在反应釜中搅拌30分钟，使五水亚硫酸钠完全水解，温度保持40摄氏度，并缓慢滴加重量份为45的丙酮，反应I小时；缩合，步骤(2)后，在温度为45摄氏度内滴完重量份为45的丙酮，并搅拌10分钟后开始滴加重量份为200的含甲醛，用4h滴毕；然后在90摄氏度进行缩合反应I. 5h ;滴加甲醛过程中若发现物料升温较快，及时向反应釜内夹套通入冷却水。低含量五水亚硫酸钠中的五水亚硫酸钠所占的质量百分比为45%。反应釜没有设置外部加热设备。具体实施例二 利用低含量五水亚硫酸钠生产脂肪族高效减水剂的方法，按下列步骤进行；投料，将重量份400的水、20的片碱、60的焦亚硫酸钠、280低含量的五水亚硫酸钠投入反应釜中，均匀搅拌，温度控制在43摄氏度，PH值为6. 5 ;磺化，在反应釜中搅拌30分钟，使五水 亚硫酸钠完全水解，温度保持43摄氏度，并缓慢滴加重量份为55的丙酮，反应I小时；缩合，步骤(2)后，在温度为48摄氏度内滴完重量份为55的丙酮，并搅拌10分钟后开始滴加重量份为270的含有乙醛，用4. 5h滴毕；然后在90摄氏度进行缩合反应2. 2h ;滴加乙醛过程中若发现物料升温较快，及时向反应釜内夹套通入冷却水。低含量五水亚硫酸钠中的五水亚硫酸钠所占的质量百分比为50%。反应釜没有设置外部加热设备。具体实施例三利用低含量五水亚硫酸钠生产脂肪族高效减水剂的方法，按下列步骤进行；投料，将重量份400的水、30的片碱、80的焦亚硫酸钠、300低含量的五水亚硫酸钠投入反应釜中，均匀搅拌，温度控制在45摄氏度，PH值为7 ;磺化，在反应釜中搅拌30分钟，使五水亚硫酸钠完全水解，温度保持45摄氏度，并缓慢滴加重量份为65的丙酮，反应I小时；缩合，步骤(2)后，在温度为50摄氏度内滴完重量份为65的丙酮，并搅拌10分钟后开始滴加重量份为330的含有丙醛，用5h滴毕；然后在90摄氏度进行缩合反应2. 5h ;滴加丙醛过程中若发现物料升温较快，及时向反应釜内夹套通入冷却水。低含量五水亚硫酸钠中的五水亚硫酸钠所占的质量百分比为55%。反应釜没有设置外部加热设备。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.利用低含量五水亚硫酸钠生产脂肪族高效减水剂的方法，其特征在于按下列步骤进行； (1)投料，将重量份300 500的水、10 30的片碱、40 80的焦亚硫酸钠、250 300低含量的五水亚硫酸钠投入反应釜中，均匀搅拌，温度控制在40 45摄氏度，PH值为6 7 ; (2)磺化，在反应釜中搅拌30分钟，五水亚硫酸钠完全水解，温度保持40 45摄氏度，并缓慢滴加重量份为45 65的丙酮,反应I小时； (3)缩合，步骤(2)后，在温度为45 50摄氏度内滴完重量份为45 65的丙酮，并搅拌10分钟后开始滴加重量份为200 330的含有醛基物质，用4 5h滴毕；然后在90 95摄氏度进行缩合反应I. 5 3h ;滴加含有醛基物质过程中若发现物料升温较快，及时向反应爸内夹套通入冷却水。
2.根据权利要求I所述的利用低含量五水亚硫酸钠生产脂肪族高效减水剂的方法，其特征在于所述的低含量五水亚硫酸钠中的五水亚硫酸钠所占的质量百分比为45 55%。
3.根据权利要求I所述的利用低含量五水亚硫酸钠生产脂肪族高效减水剂的方法，其特征在于所述的反应釜没有设置外部加热设备。
全文摘要
利用低含量五水亚硫酸钠生产脂肪族高效减水剂的方法，涉及生产脂肪族高效减水剂技术领域，包括(1)投料，将水、片碱、焦亚硫酸钠、低含量的五水亚硫酸钠按一定重量比例投入反应釜中,均匀搅拌；(2)磺化，在反应釜中搅拌30分钟，并缓慢滴加的丙酮，反应1小时；(3)缩合，步骤(2)后，滴加丙酮，再滴加含有醛基物质，用4～5h滴毕，然后在90～95摄氏度进行缩合反应1.5～3h。本发明可以使企业降低生产成本，减少资源浪费和降低能源消耗，增加经济效益，便于处理工业垃圾并合理利用，环保，可实现可持续发展，无需外部设备加热，低温、常压生产设备简单工艺便于控制。
文档编号C04B103/30GK102745935SQ20121023585
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月9日 优先权日2012年7月9日
发明者姬永生, 马丽涛 申请人:萧县鑫固混凝土外加剂有限公司