磺化三聚氰胺水杨酸甲醛树脂的合成
摘 要
本文以水杨酸(SA)、三聚氰胺(M)、亚硫酸氢钠(SB)和甲醛(F)为原料，对原料量、反应各步骤的pH值、温度、反应时间等条件进行了改进和系统的研究。成功合成出磺化三聚氰胺-水杨酸-甲醛树脂，即稳定的SA-SMF高效减水剂。确定了其最优合成条件为：最佳原料比例为，n(M):n(SA):n(SB):n(F)=1:0.11:1.33:3.89。羟甲基化反应阶段：反应温度为70℃，反应时长为50min，pH为8.5；磺化反应阶段：反应温度为85℃，反应时长为3h，pH=12；缩聚反应阶段：温度为60℃，反应时长为1h，pH=3.8；分子稳定重排阶段：反应温度为85℃，反应时长为1h，pH=8.5。因为-OH(或-COOH)基团被引入减水剂分子结构，导致水泥水化物颗粒表面的Zeta负电位升高。减水率、混凝土保坍性能、流动性得以大幅提高。
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关键字:SA-SMF；水杨酸；合成改性；性能
Keywords:SA-SMF;salicylic acid; modification; property 目 录
1.前言1
1.1减水剂的综述1
1.1.1减水剂的定义1
1.1.2减水剂的常见种类1
1.1.3减水剂用法1
1.1.4减水剂的应用实例2
1.1.5减水剂的发展简介3
1.2减水剂作用理论3
1.21吸附分散作用4
1.22润滑作用5
1.3三聚氰胺系高效减水剂概述6
1.3.1性能与特点6
1.3.2发展史简述与前景展望6
1.4选题研究的目的和意义7
2.实验部分8
2.1实验试剂与仪器8
2.1.1实验试剂8
2.1.2实验仪器8
2.2SA-SMF四步合成法8
2.3实验步骤详解9
2.4流动度的测定10
3.结果与讨论 11
3.1 原料用量对流动度的影响11
3.1.1水杨酸用量的影响11
3.1.2甲醛用量的影响11
3.1.3亚硫酸氢钠用量的影响12
3.2反应温度对流动度的影响13
3.2.1磺化温度的影响13
3.2.2缩聚温度的影响13
3.2.3重整温度的影响14
3.3磺化时间对流动度的影响15
4.结 论16
参考文献18
致谢20
1．前言
1.1 减水剂简介
1.1.1 减水剂的定义
能减少水泥拌合水用量且使混凝土强度提高，混凝土性能改善的外加剂，前提为保证混凝土和易性等相关条件不变[1]。
1.1.2 减水剂的常见种类
减水剂外观常见粉式和液态。传统的旧式减水剂（常见木质素磺酸盐类、多元醇类减水剂）减水率大于8%，即普通减水剂。之相对应的，相同外部条件下减水率达到12%~25%的减水剂（常见密胺系、聚羧酸系减水剂），即高效减水剂[2-3]。
在应用中，为了直观了解,减水剂也常被标注出凝结类型和是否具有引气作用。
1.1.3减水剂用法
(1) 适用范围
减水剂常用在素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土中，能制出高强度、高性能混凝土[4]。
普通减水剂，使用环境温度大于5℃且不能单独添加进蒸养混凝土；高效减水剂气温零上即可使用，应用更广。
部分产品如成分中含有木质素磺酸盐类物质的减水外加剂，必须用前做一项试验来测试其与水泥是否相适应，达标方能使用。
(2) 施工方法
减水剂应用前，为确保工程安全和质量要求，必须要严格执行多科目检验，各项检验达标才能存入仓库、正式使用。
制定减水剂的具体掺量前，应根据供货厂商标注的推荐掺量、施工地的气温和高度等条件、工程的具体功能性要求，大量试验直至确定。
不论溶液型减水剂或粉式减水剂溶解后掺加，最终形式的减水剂溶液中所含的水量应计入事先估算的拌合水量中，不能单独计算。
液体型减水剂和粉剂型减水剂，前者需和水同时加入，后者需和凝胶类材料同时加入（个别情况以使用说明为准）。如果还需要二次添加减水剂或其他外加剂，应事先进行试验确定（以防外加剂间相互排斥，出现不稳定或失效现象），混凝土必须搅拌均匀才能使用并出料[4]。
根据工程的功能性等具体设计需要，减水剂通常与其他功能的混凝外加剂配合使用。掺量由试验提前确定。如果配制混合外加剂溶液时，出现沉淀、絮凝等现象，则应该将这几种外加剂分别配制成溶液并在使用时分开加入混凝土。
搅拌时使用过减水外加剂的混凝土，进行自然养护时，需要重点注意初期保养；定时检查混凝土强度，达标方可蒸养升温。蒸养的具体操作方案应事先通过试验检验。
1.1.4 减水剂的应用实例
伴随我国建筑行业繁荣发展，高效减水剂领域也生机勃勃。仅萘系减水剂于2009年年产量就达到273t（此为不完全统计，未计入部分小企业）[5]。
高效减水剂不同于普通减水剂之处主要是高效减水剂是属于化工产品，而不是某些工业的副产品，因此纯度较高，优点突出，副作用少[6]。高效减水剂为各国带了巨大的经济收益，开发出建筑等领域大量新的技术资源。
1976年我国海军工程部与清华大学合作，首先制出了C80高强混凝土，其中关键技术就是高性能减水剂（萘系）的应用。
铁道部轨枕及桥梁生产作业中也使用萘系减水剂。至今C80混凝土标号最高的国内建筑是物产大厦（辽宁）。其他如国内著名高层建筑-上海金茂大厦等都使用了高效减水。
高效减水剂还广泛应用于泵送混凝土中，近年来更广泛用于高性能混凝土中现将一些有影响有代表性的工程举例，见表1。
表1 工程实例
建筑名称 特点 混凝土标号
巨型水压机混凝机架 混凝土体积大 C80
红水河混凝桥 桥墩跨度大96m C80
海军混凝土防护门 高强 C80
北京新世纪饭店 31层高110m C60
广州国际大厦 63层高200m C60
广州中天大厦 80层高322m C60
武汉世贸大厦 58层高222m C60
京广中心大厦 65层高 C60
上海金茂大厦 88层高360m C60
深圳地王大厦 68层高384m C60
辽宁物产大厦 27层高102m C80
长沙国贸金融中心 50层高171m C60
长春金融培训中心 22层高100m C65
青岛中银大厦 53层高238m C60
此外首都机场扩建代表性最强,工程总概算为92亿。总工程包含众多项目，如新航站楼、高架桥、地下停车场、东西跑道及停机坪等，并且项目系统整体性强，功能性要求高[7]。
首都国际机场新航站楼的建设工程是建国至今最大的一项单体工程，建筑总面积为33.5万m2，占地132亩。其中地下一层，地上三层，局部区域四层，均为框架（板、梁柱）-剪力墙，全部采用现浇钢筋混凝土结构[8]。新航站楼整体结构全部采用高性能混凝土，这在全国建筑施工领域尚属首次，而且混凝土施工工期仅有半年时间[8]。混凝土坍落度标准为22~24cm，泵送，且要求2h后的扩展度在50cm×50cm以上。设计标准要求水化热峰值出现的时间必须推迟，并且使水化热峰值降低15%~20%，绝热温度不得高于55℃。外加剂选择多功能复合型泵送剂来配合高性能混凝土的要求，其中萘系减水剂占主要部分。共计16万m3C60高性能混凝土得益于该减水剂的浇筑，水平、垂直泵送最大距离分别为260m、30m[9]。是中国施工史上首例主体结构整体采用高性能混凝土的工程，非常具有代表性。其强度统计结果如表2。
表2 混凝土强度统计
试块组数 平均强度/MPa 最高强度/MPa 最低强度/MPa 标准差/MPa
1000 69.2 87.7 61.8 3.6
原文链接：http://www.jxszl.com/hxycl/yyhx/6381.html
