高效减水剂NF

    高效减水剂NF : 28.1 产品简介
β- 萘磺酸钠减水剂又称高效减水剂 NF,分子式为 C₁₀H₆SO₃Na(C₁₁H₇SO₃Na)_m,m=7～10。
本产品属于非加气型高效混凝土减水剂,对提高混凝土的强度有 明显的效果(混凝土标号普遍可提高1个标号左右),适用于配制高标 号、高强度混凝土。由GB8075—87“混凝土外加剂”标准测定的水泥浆 流动度为220 mm,硫酸钠含量少于30%,减水率为10%～20%,节约 水泥率大于10%,适宜掺量0.5%～1.5%。比空白混凝土强度增长 率:3 d,50%～60%;28 d,15%～50%。不锈蚀钢筋。
高效减水剂NF为深棕色粉末,易溶于水,溶解后有离解作用, 生成带有负电荷的有机阴离子及无机阳离子,是一种阴离子表面活 性剂。pH(1%水溶液)为11～12,表面张力(1%水溶液)为71.3× 10^-5N/cm。
28.2 制造方法
(1)原理和工艺流程
在160℃使α萘磺酸转为β萘磺酸。
本产品由精萘经磺化反应,再与甲醛进行缩合反应,最后与烧碱 经中和反应而成。
1)磺化反应按下式进行:

式中,ArH为萘(下同)。
2)缩合反应按下式进行:

3)中和反应按下式进行:

(2)设备及水、电、汽
1)以日产1000 kg固态减水剂计,需带搅拌和加热的2 m³搪瓷反应 釜1台,柴油、天然气或蒸汽加热皆可。如用蒸汽加热,需增加蒸汽锅炉 1台,水蒸气的表压为0.6MPa,水蒸气量大于270 kg/h。
2)粉碎机(30B11)1台,出料粒度180～150 μm(80～100目),产量 100～200 kg/h,电机功率4kW。
3)水循环式真空泵1台(用于原料和成品的输送),型号SZ—1,极 限真空度14.9kPa,抽气速率1.4 m³/h,水消耗量10 L/min,电机功率 4 kW。
4)活塞式空气压缩机1台(用于辅助加料),型号2V—0.3/10,出 口压力1 MPa,流量0.3 m³/h,电机功率3 kW。
5)移动式压滤机1台,型号GLH—100,过滤面积1.4 m³,电机功率 1.5 kW。
6)滚筒干燥机1台。
7)2 m³带搅拌中和罐2个,材料为碳钢。
8)原料计量罐、贮罐、成品罐等若干,材料为碳钢。
(3)原料规格
精萘:工业级,纯度大于99%。
硫酸:工业级,浓度大于98%。
甲醛:工业级,浓度37%±1%。
液碱:工业级,浓度30%～40%。
碳酸钙:工业级。
(4)原料用量、生产控制参数及具体操作
以容积为2 m³的反应釜为例,该产品的原料用量及具体操作过程 如下:
1)将450 kg的精萘加入反应釜中。
2)当反应釜温度加热到130℃后,开始滴加98%的硫酸450 kg,滴 加时间需控制在0.5 h以上,且边滴加边搅拌。酸滴加后,釜内温度保 持在163～168℃,开始进行磺化反应,此时釜内温度不能超过163℃。
3)经2～3 h磺化反应后,将反应釜中物料的温度降至120℃。加 入水140 kg,进行0.5 h的水解反应。补加98%的硫酸123 kg,搅拌均 匀后,取样测定总酸度。总酸度需保持在30%左右,高一些较好,如果 过低,需补充少量98%的硫酸。
4)将物料的温度进一步降至90℃,加入37%的甲醛83 kg。此时 物料温度将升至130～140℃,随后温度将逐渐下降。
5)保持反应釜的温度在80～85℃,在2～3 h内将310 kg的甲醛滴 加完毕。
6)甲醛滴加完毕后,在20 min内将物料温度升至95～100℃。恒温 2 h,逐渐将物料温度升至105℃。此时物料若变稠致使搅拌困难,可加 水180 kg,继续反应。若再变稠,可继续加水。
7)用沉降试验检验质量,若合格可停止反应,否则继续进行缩合 反应,或适当加入一些酸、水、醛再延长缩合时间。
8)缩合反应结束后,将反应釜内的物料移至中和罐中,并用90 kg 的水冲洗反应釜,冲洗液放入中和罐。
9)在中和罐中徐徐加入30%的液碱423 kg,在搅拌中进行中和反 应。然后加入用水打湿的碳酸钙,边加边搅拌,直至不生成气泡为止。 测定pH应为7～8。
10)将反应产物放入移动式压滤机中进行压滤,再通过火焰喷雾 干燥或滚筒干燥机进行干燥,粉碎,包装。
(5)安全事项
硫酸对人体皮肤有强烈的腐蚀作用。接触硫酸的操作人员应穿 戴橡胶工作服(或丝织、毛纺品工作服,或橡胶围裙)、胶鞋、胶手套、防 护镜及涂有稀碱液(如2%的小苏打液)的双层口罩等。
甲醛在空气中的爆炸极限为3.97%～57%,卫生允许浓度为 0.005 mg/L,因此,生产过程中须注意通风良好。
烧碱的碱性极强,有强烈的腐蚀性。接触烧碱的操作人员应穿橡胶 衣裤(或橡胶围裙)、胶鞋,戴胶手套、眼镜、帽盔、口罩等。
28.3 环保事宜
本生产过程中基本上无废气和废水产生。
滤渣中主要含有硫酸钙,可回收利用。硫酸钙可用于制造水泥、半 水硫酸钙及硫酸等,亦可在造纸及油漆工业中用作填充料。在农业上若 用作肥料,能降低土壤的碱度和改善土壤的性能。
28.4 质量指标
产品质量参考标准如下:

项 目	指标
	一等品	合格品
减水剂有效含量/% 硫酸钠含量/% pH 干燥减量/% 减水率/% 泌水率比/% 含气量/% 初凝时间之差/h	60.0±2.0 <30.0 11～12 <7～8 ≥10 ≤100 ≤3.0 -1～+1.5	60.0±2.0 <30.0 11～12 <7～8 ≥10 ≤100 ≤4.0 -1～+2

续表

项 目	指标
	一等品	合格品
终凝时间之差/h 1d抗压强度比/% 3d抗压强度比/% 7d抗压强度比/% 28d抗压强度比/% 90d抗压强度比/% 90d收缩率比/%	-1～+1.5 ≥140 ≥130 ≥125 ≥120 ≥100 ≤120	-1～+2 ≥130 ≥125 ≥120 ≥115 ≥100 ≤120

28.5 分析方法
(1)重量法测定硫酸钠含量
1)称量试样0.5000 g(分析天平,称量200 g,分度值0.1 mg,下 同),盛于400 mL烧杯中,加入200 mL蒸馏水,搅拌溶解。再加入5% 的氯化铵溶液50 mL,加热煮沸后,用快速定性滤纸过滤,用蒸馏水洗 涤数次后,将滤液浓缩至200 mL左右,滴加1:1盐酸至浓缩液显示酸 性,再多加5～10滴盐酸。煮沸后在不断搅拌下趁热滴加10%的氯化 钡溶液10mL,继续煮沸10 min。取下烧杯,置于加热板上,温度保持在 50～60℃,静置2～4 h,或常温下静置8h。
2)用两张慢速定量滤纸过滤,再用70℃蒸馏水洗净烧杯中的沉 淀,使沉淀全部转移到滤纸上;用温热蒸馏水洗涤沉淀至无氯离子为 止(由0.1%硝酸银溶液检验)。
3)将沉淀与滤纸移入预先灼烧恒重的坩埚中,小火烧干,灰化。
4)在800℃电阻高温炉中灼烧0.5 h,然后在干燥器里冷却到室温 (约30 min),取出称量;再将坩埚放回高温炉中,灼烧20 min,取出,冷 却至室温,称量。如此反复直至衡量(两次称量误差小于±0.0002 g)。 减水剂中硫酸钠含量w(Na₂SO₄)按下式计算:

式中:m——试样质量,g;
m₁——坩埚质量,g;
m₂——灼烧后滤渣加坩埚质量,g;
0.6086——硫酸钡换算成硫酸钠的系数。
试样数量不应少于3个,结果取平均值,精确至±0.001。
(2)离子交换重量法测定硫酸盐含量
当往上述试样中加入氯化铵溶液,在处理沉淀时会发现絮凝物不 易过滤。此时采用离子重量法测定硫酸盐含量效果较好。
1)准确称量外加剂试样0.2000～0.5000 g,放入盛有6 g预先经活 化处理过的717—OH型阴离子交换树脂的100 mL烧杯中,加入60 mL 水和电磁搅拌棒,在电磁电热式搅拌器上加热至60～65℃,搅拌 10 min,进行离子交换。
2)将烧杯取下,用快速定性滤纸于三头漏斗上过滤,弃去滤液。
3)用50～60℃的5%氯化铵溶液洗涤树脂5次,再用温水洗涤5 次,将洗液收集于另一干净的300 mL烧杯中,滴加1∶1盐酸至溶液显 示酸性,再多加5～10滴盐酸。煮沸后在不断搅拌下趁热滴加10%的 氯化钡溶液10 mL,继续煮沸15 min。取下烧杯,置于加热板上,温度 保持在50～60℃,静置2～4 h,或常温静置8 h。
4)重复方法(1)中的2)～4)。
结果计算同方法(1)。
(3)减水剂有效含量测定
用干燥失重测定减水剂的水含量,从成品中减去硫酸钠和水的质 量,即为减水剂的有效含量。
(4)减水剂的减水率测定
减水率为坍落度基本相同时掺外加剂混凝土和基准混凝土单位 用水量之差与基准混凝土单位用水量之比。坍落度测定按GBJ80—85 进行,减水率W_R按下式计算:

式中:W₀——基准混凝土单位用水量,kg/m³;
W₁——掺外加剂混凝土单位用水量,kg/m³。
W_R以3批试验的算术平均值计,精确到小数点后1位。若3批 试验的最大值和最小值与平均值之差均超过平均值15%时,应重做试 验。若仅1个值与平均值之差超过15%,则以3个值中的中间值作为 该外加剂的减水率。