一种混凝土减水剂的制备方法.pdf

本发明涉及一种利用淀粉制备混凝土减水剂的方法，该方法以淀粉为主要原料，经过硫酸磺化，然后中合到中性，加水即成混凝土减水剂。在混凝土中加入淀粉磺化制成的减水剂，其具有类似萘系减水剂的减水效果。其减水剂的原材料成本低、工艺简单，产品生产过程对环境影响小，工业应用前景好。

1、  一种混凝土减水剂的制备方法，其原材料的重量配比为淀粉∶40-55％∶硫酸：15-30％：水：20-35％，包括下列步骤：
(1)、将40-55％的淀粉放入搅拌机中；
(2)、将4-7％的水加入搅拌机中进行搅拌15分钟，以达到湿润淀粉；
(3)、用15-30的硫酸分5个步骤对淀粉进行磺化；
a.用硫酸总量的16％将淀粉调成酥状态；
b.加入硫酸总量的22％将(1)的酥状态淀粉变成面团状，搅拌一个15分钟；
c.加入硫酸总量的15％，搅拌一个15分钟；
d.加入硫酸总量的18.4％，搅拌一个15分钟；
e.加入硫酸总量的28.6％，搅拌一个15分钟，磺化完成；
(4)把磺化完的淀粉放到中合罐内，用10％的氢氧化钠溶液将磺化完的淀粉中合到中性；
(5)再加入余量的水制成减水剂。

2、  权利要求1所述的混凝土减水剂的制备方法，其特征在于：
所述减水剂的原材料的重量配比为淀粉：52％：硫酸：25％；水：23％，其制备方法包括：
(1)将52％的淀粉放入搅拌机中；
(2)将5％的水加入搅拌机中进行搅拌15分钟，以达到湿润淀粉；
(3)用25％的硫酸分5个步骤对淀粉进行磺化。

3、  权利要求1所述的混凝土减水剂的制备方法，其特征在于：
所述减水剂的原材料的重量配比为淀粉：42％：硫酸：26％：水：32％，其制备方法包括：
(1)将42％的淀粉放入搅拌机中；
(2)将4.5％的水加入搅拌机中进行搅拌15分钟，以达到湿润淀粉；
(3)用26％的硫酸分5个步骤对淀粉进行磺化。

4、  权利要求1所述的混凝土减水剂的制备方法，其特征在于：
所述减水剂的原材料的重量配比为淀粉：50％：硫酸：20％：水：30％，其制备方法包括：
(1)将50％的淀粉放入搅拌机中；
(2)将7％的水加入搅拌机中进行搅拌15分钟，以达到湿润淀粉；
(3)用20％的硫酸分5个步骤对淀粉进行磺化。

5、  权利要求1所述的混凝土减水剂的制备方法，其特征在于：
减水剂的原材料的重量配比为淀粉：49％：硫酸：18％：水：33％，其制备方法包括：
(1)将49％的淀粉放入搅拌机中；
(2)将6％的水加入搅拌机中进行搅拌15分钟，以达到湿润淀粉；
(3)用18％的硫酸分5个步骤对淀粉进行磺化。

6、  权利要求1所述的混凝土减水剂的制备方法，其特征在于：
其原材料的重量配比为淀粉：48.5％：硫酸：21.5％：水：30％，其包括下列步骤：

1、  将48.5％的淀粉放入搅拌机中；

2、  将4％的水加入搅拌机中进行搅拌15分钟，以达到湿润淀粉；

3、  用21.5％的硫酸分5个步骤对淀粉进行磺化。

一种混凝土减水剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土减水剂的制备方法，特别是涉及一种由淀粉制备混凝土减水剂的制备方法。
背景技术
混凝土外加剂的应用历史可以追溯到一个世纪以前。早在1885年氯化钙已经被掺加用作水泥的硬化调节剂，1895年开始有疏水剂、塑化剂，到1910年成为工业产品。近代混凝土外加剂的发展也已有60多年的历史，随着对建筑物性能的要求越来越高和建筑技术的迅速发展，混凝土外加剂的品种越来越多，性能也不断提高，现在，混凝土外加剂已经成为现代混凝土不可缺少的组分之一。
混凝土外加剂按其主要功能可以分为以下四类：
改善混凝土拌和物流变性能的外加剂，包括减水剂、引气剂和泵送剂等。
调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、速凝剂和早强剂等。
改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。
改善混凝土其它性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂等。
在混凝土的上述各种外加剂之中，减水剂是最为重要和常用的一种。
混凝土外加剂是在混凝土(包括砂浆和净浆)拌和时或者拌和前掺入的一种能对混凝土按施工要求改性的精细化工产品，一般掺量不大于水泥重量的5％混凝土中掺加外加剂对改善和提高混凝土性质起着极其重要的作用。
减水剂是一类混凝土外加剂，具有很强的减水功能，可以使混凝土具有很高的工作度，进而有助于混凝土的浇筑，或是在较低水灰比条件下有适宜的工作度，便于高强混凝土的浇筑。我国目前应用比较广泛的木质素磺酸盐减水剂和萘系高效减水剂，而在国外已经广泛使用的聚羧酸系减水剂，还处于研究阶段，产品较少，价格高。木质素磺酸钙是硫酸法生产纸浆的副产品，该类减水剂虽然价格低廉，但是减水效率低，应用限制较多。萘系减水剂的缺点是混凝土坍落度损失较快，而复合使用产品质量不稳定，影响混凝土的工作度和耐久性。此外，萘系减水剂的主要原料工业萘来源较单一，产品价格受原材料影响因素较多。聚羧酸系减水剂虽然减水效果较好，但是合成工艺复杂，需要制备大分子反应单体，无论是价格还是性能，国内产品暂时无法与国外产品相比。综上所述，开发一种价格低廉，工艺简单，性能优异的减水剂势在必行
如前所述，我国减水剂工业的发展面临着提高性能、降低成本以及环境友好等诸多方一面的问题。随着建筑技术的发展，混凝土的高性能化趋势越来越明显，木钙、糖钙等普通减水剂无法满足高性能混凝土的减水要求，而且木钙、糖钙均是硫酸法造纸工业或制糖工业的副产品，随着造纸和制糖工艺的不断改进，其原料来源面临挑战。包括萘系和聚按酸类减水剂等在内的各种高效减水剂的原料均来自不可再生、不可降解的石油化工衍生物，而且在合成过程中对环境造成了不同程度的污染。例如β一萘磺酸甲醛缩合物钠盐(SNF)的合成工艺中引入了有毒有害的缩合剂甲醛，其它原料还包括苯、萘等有毒的化工产品，随着环保标准的提高，这些工艺将会逐渐淘汰；而且高性能减水剂的价格因素使得其在我国的推广应用前景不容乐观。因此，研究和开发环境友好、性能达标而且符合我国经济发展水平的新型高效减水剂成为一个重要的研究课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种淀粉制备减水剂的方法。该方法是将淀粉磺化，然后中合来制备混凝土减水剂。该混凝土减水剂可以在很大程度上解决目前减水剂面临的许多问题，例如环境污染等，开辟了天然高分子材料的应用领域，具有很好的发展前景。
由于磺化淀粉用作减水剂具备了一定的理论可行性，而目前这方面的研究还末见报道。根据化学工业绿色化的发展趋势，将磺化淀粉开发用作符合环保要求的新型高效减水剂作为一系列的研究工作，包括：满足减水要求的淀粉磺化工艺的研究、磺化淀粉的减水性能研究以及磺化淀粉用在混凝土中的作用机理研究。
如果磺化淀粉能够用作高效减水剂并最终实现工业化，将可以在很大程度上解决目前减水剂应用中面临的诸多问题，同时为大然高分子材料开辟全新的应用领域，具有重要的现实意义和广阔的发展前景。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种制备减水剂的方法，其原材料的重量配比为淀粉：40-55％：硫酸：15-30％：水：20-35％，其包括下列步骤：
1、将40-55％的淀粉放入搅拌机中；
2、将4-7％的水加入搅拌机中进行搅拌15分钟，以达到湿润淀粉；
3、用15-30的硫酸分5个步骤对淀粉进行磺化；
(1)用硫酸总量的16％将淀粉调成酥状态；
(2)加入硫酸总量的22％将(1)的酥状态淀粉变成面团状，搅拌一个15分钟；
(3)加入硫酸总量的15％，搅拌一个15分钟；
(4)加入硫酸总量的18.4％，搅拌一个15分钟；
(5)加入硫酸总量的28.6％，搅拌一个15分钟，磺化完成；
4、把磺化完的淀粉放到中合罐内，用10％的氢氧化钠溶液将磺化完的淀粉中合到中性；
5、再加入余量的水制成减水剂。
本发明还可以采用下列最佳的实施例制备减水剂
一种制备减水剂的方法，其原材料的重量配比为淀粉：48.5％：硫酸∶21.5％：水：30％，其包括下列步骤：
1、将48.5％的淀粉放入搅拌机中；
2、将4％的水加入搅拌机中进行搅拌15分钟，以达到湿润淀粉；
3、用21.5％的硫酸分5个步骤对淀粉进行磺化；
(1)用硫酸总量的16％将淀粉调成酥状态；
(2)加入硫酸总量的22％将(1)的酥状态淀粉变成面团状，搅拌一个15分钟；
(3)加入硫酸总量的15％，搅拌一个15分钟；
(4)加入硫酸总量的18.4％，搅拌一个15分钟；
(5)加入硫酸总量的28.6％，搅拌一个15分钟，磺化完成；
6、把磺化完的淀粉放到中合罐内，用10％的氢氧化钠溶液将磺化完的淀粉中合到中性。
5、再加入余量的水，即成减水剂。
本发明的优点与效果是：
1.本发明的淀粉接枝共聚物具有表面活性，可用作混凝土外加剂的减水剂，解决了该领域的原材料短缺、环境污染等问题。
2.本发明的制备原材料方便易得，加工成本低，工艺简单，减水效果与聚羧酸系列减水剂的效果相当，工业应用前景好。
3、由于磺化淀粉本身为表面活性剂，用作混凝土外加剂的减水剂，将在很大程度上解决目前减水剂应用中面临的诸多问题，如原料短缺、环境污染等等，同时，为天然高分子材料开辟全新的应用领域，具有重要现实意义和广阔发展前景。此外，磺化淀粉制备原材料成本低、工艺简单，工业应用前景较好。
4、本发明涉及混凝土外加剂。为改善水泥混凝土的性能，满足不同工程对水泥混凝土的特殊要求。本发明提供一种含有磺化淀粉的新型混凝土减水剂，它对水泥混凝土具有优良的应用性能，能大幅度地提高水泥混凝土的流动性，力学强度及其它性能。
实施例1
制备减水剂的原材料的重量配比为淀粉：48.5％：硫酸：21.5％：水：30％，其制备方法包括：
1、将48.5％的淀粉放入搅拌机中；
2、将4％的水加入搅拌机中进行搅拌15分钟，以达到湿润淀粉；
3、用21.5％的硫酸分5个步骤对淀粉进行磺化；
(1)用硫酸总量的16％将淀粉调成酥状态；
(2)加入硫酸总量的22％将(1)的酥状态淀粉变成面团状，搅拌一个15分钟；
(3)加入硫酸总量的15％，搅拌一个15分钟；
(4)加入硫酸总量的18.4％，搅拌一个15分钟；
(5)加入硫酸总量的28.6％，搅拌一个15分钟，磺化完成；
7、把磺化完的淀粉放到中合罐内，用10％的氢氧化钠溶液将磺化完的淀粉中合到中性。
5、再加入余量的水，即成减水剂。
实施例2
减水剂的原材料的重量配比为淀粉：52％：硫酸：25％：水：23％，其制备方法包括：
1、将52％的淀粉放入搅拌机中；
2、将5％的水加入搅拌机中进行搅拌15分钟，以达到湿润淀粉；
3、用25％的硫酸分5个步骤对淀粉进行磺化；
其它条件和制备方法同实施例1。
实施例3
减水剂的原材料的重量配比为淀粉：42％：硫酸：26％：水：32％，其制备方法包括：
1、将42％的淀粉放入搅拌机中；
2、将4.5％的水加入搅拌机中进行搅拌15分钟，以达到湿润淀粉；
3、用26％的硫酸分5个步骤对淀粉进行磺化；
其它条件和制备方法同实施例1。
实施例4
减水剂的原材料的重量配比为淀粉：50％：硫酸：20％：水：30％，其制备方法包括：
1、将50％的淀粉放入搅拌机中；
2、将7％的水加入搅拌机中进行搅拌15分钟，以达到湿润淀粉；
3、用20％的硫酸分5个步骤对淀粉进行磺化；
其它条件和制备方法同实施例1。
实施例5
减水剂的原材料的重量配比为淀粉：49％：硫酸：18％：水：33％，其制备方法包括：
1、将49％的淀粉放入搅拌机中；
2、将6％的水加入搅拌机中进行搅拌15分钟，以达到湿润淀粉；
3、用18％的硫酸分5个步骤对淀粉进行磺化；
其它条件和制备方法同实施例1。
表1：等量代替萘系减水剂的试验结果