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SM型三聚氰胺系減水劑sulfonated melamine series resins

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2009-01-12  來源:中國混凝土網(wǎng)  作者:中國混凝土網(wǎng)
核心提示:SM型三聚氰胺系減水劑sulfonated melamine series resins
  高強混凝土、彩色混凝土、耐火混凝土、流態(tài)混凝土、石膏最佳的選擇

   本品為水溶性改性三聚氰胺甲醛樹脂系高效減水劑。具有非引氣、低堿、高減水、有效控制混凝土泌水及增強性能,特別是具有減少混凝土收縮等特點。與萘系減水劑相比,三聚氰胺高效減水劑的優(yōu)點是:減水率高、無緩凝、增強作用顯著、硫酸鈉含量低、不含氯離子,對膠凝材料品種適應性強,和其他外加劑的相容性好。可以完全取代萘系高效減水劑或與其它外加劑復合使用。本品符合GB8076-1997國家標準高效減水劑指標。
一、適用范圍
1、用于鋁酸鹽水泥制作耐火砼,110℃烘干及高溫(1000~2000℃)下的抗壓強度提高60~170%。對純鋁酸鈣水泥有極佳的適應性。常用摻量為膠結材的0.5~1.5%。可以應用于制作定形、不定形耐火磚及耐火澆注料等。尤其適宜配制低水泥量耐火澆注料。摻加SM后,可以明顯提高耐火材料的抗壓、抗折強度,降低耐火材料的顯氣孔率,提高密度,延長使用壽命。
2、制備澆注設備基礎的灌漿料,制備自流平地坪材料。在非金屬耐磨地坪材料(干粉砂漿)、自流平砂漿及自流平彩色砂漿等中得到廣泛應用。它可以提高地坪表面的硬度及光潔度,不產(chǎn)生龜裂,色澤和順鮮艷。
3、可以應用于α、β半水石膏及硬石膏粉中,減水率大,增強效果非常明顯。摻量為石膏粉重量的0.5~1.2%。改善石膏漿體的塑性粘度,同時可提高石膏制品的表觀光潔度、耐久性、抗磨性等。配制高強石膏、石膏制品的流動性、抗壓強度、抗折強度、抗?jié)B性、表面光潔度和彈性均有改善,使石膏模具周轉率增加4~5倍。
4、適于配制商品混凝土、泵送混凝土、流態(tài)砼、高強高性能混凝土、免振搗自密實混凝土、蒸養(yǎng)砼,高強砂漿。
5、適于配制耐火混凝土、蒸養(yǎng)混凝土、清水混凝土、裝飾混凝土,彩色砼。
6、可以作為防水材料的主要組分,提高混凝土或砂漿的抗?jié)B能力。也可以與UEA等材料作為混凝土的組分配制結構自防水混凝土。
7、作為油井水泥的高效分散劑應用于油井固井工程中。本產(chǎn)品已在大慶油田得到廣泛應用。
8、制品塑面光亮、光滑、堅硬耐磨、花紋清晰,紅、黃、綠等各種色彩都鮮亮、持久如新。
9、三聚氰胺高效減水劑的顏色為白色,不引氣,因此適合于清水混凝土。
10、三聚氰胺在低溫下也無沉淀產(chǎn)生,有利于冬季施工。
11、三聚氰胺在提高早期強度以及無加氣性使其在預制混凝土方面應用比較理想,適用于蒸養(yǎng)制品。
12、三聚氰胺高效減水劑收縮較小,控制泌水較好,大量用于地磚制造的光亮劑。
二、主要性能
1、本品為無色或淡黃色透明液體,無毒、無腐蝕、不燃。
2、減水率15~30%。砼1d強度提高40~100%,7d強度提高30~70%,28d強度提高30~60%。
3、本品純度高,故冬季使用無結晶現(xiàn)象。
三、勻質性指標
1、外觀:白色粉末(粉劑);透明液體(液劑),有相當粘性(用手觸摸可辨認)。
2、Na2SO4含量:3.0~4.0%。
3、表面張力(1%濃度液體)(71±1)×10-5N/cm。
4、氯離子含量:0.3~0.4%。
5、pH值:7~9。
6、安全性:無毒、無污染。
7、有效含固量約為40%,比重約1.2(用比重計可檢測)。
8、關鍵性能:分散能力,是對光亮塑面、增強、耐磨,特別對色彩持久性起關鍵作用的性能。簡單檢測方法:將少量水泥面料與水拌成團狀(水灰比為0.3,或更低),然后,加入面料量2%的光亮劑,充分攪拌均勻,這時,團狀物應變成稀漿,放在玻璃板或塑料膜上,能完全流平,多次堆起,能再流平,關鍵是要能持續(xù)相當?shù)臅r間,如30min以上。
9、產(chǎn)品穩(wěn)定性可達八年:即使反復經(jīng)歷冷凍、結冰、溶解,也不影響產(chǎn)品穩(wěn)定性及使用性能。
四、推薦摻量:液體摻量為膠凝總量的1.5~4.0%。
五、使用方法
1、直接摻入混凝土中。2、可使用本品配制其它混凝土外加劑,須經(jīng)試驗確定。
六、注意事項:貯存本品的容器應潔凈、密封,使用時須攪拌均勻。

Concrete High-range Water-reducer SM

Concrete High-range Water-reducer SM (Sulfonated Melamine-formaldehyde Resin) is a polymer electrolyte, SM is the best one of existing concrete admixture in comprehensive properties.
It is able to prepare high-strength concrete and flowing concrete by adding SM into Ordinary Portland Cement. For high-strength concrete the compressive strength will reach or surpass 80MPa.This concrete is largely used in high-raise building and many important prestressed concrete structure of civil engineering. The flowing concrete is usually used for in-site casting and pump concreting,such as mass foundation and other structure with closs arranging reinforcement .
It has a excellent compatibility for Aluminous Cement. It metallurgical industry SM is often used as major admixture for refractory concrete, included castables and field mixes.
The product of SM is of a white or transparent colourless water solution. Owing to this it can be extensively used in inorganic decorative materials such as man-made marble,terrazzo,paints and various gypsum products .
Characteristics

項目名稱

指 標

項目名稱

指 標
Outward Appearance
White powder
Na2SO4 content
3.0~4.0%

Yellowish transparent liquid

8.5

Surface Tension

(71±1)×10N/cm

Cl-content

0.3~0.4%

pH Value

7~9

Environment security

Poisonless, Pollutonless
Principle Technical properties
1.For dosage within 0.5~1.0% by weight of cement,the water reduction rate will be 20~25%2. When dosage is appropriate , It is able to increase the compressive strength of concrete and mortar by 40~100% at one day,by 30~60% at 28 days . The later age strength also in crease (about 20%) .
3. It is able to prepare high strength concrete (60~80MPa,even higher) by using 45.5#~55.5# Ordinary Portland Cement .
4.Adding SM to refractory concrete,from Aluminous Cement,the strength after drying at 110℃ and after burning at high temperature will increases obviously(by 60~170% for compressive).
5. Because of no air-entrainment SM can be used curing of concrete and their products.
6. The SM is usually applied for α-hemi hydrate gypsum and β-hemi hydrate gypsum,When dosage is 0.5~1.0% by weight of gypsum,It is able to increase the strength of gypsum by high water-reducing rate.

SM 高效減水劑

一、概況
  
SM 高效減水劑是一種水溶性陰離子型高聚合物電介質,對水泥具有極強的吸附和分散作用。它是現(xiàn)有混凝土減水劑中綜合指標較好的減水劑之一。 SM 高效減水劑的特點是:白色、減水率高、非引氣型、氯離子含量低對鋼筋無銹蝕、對各種水泥的適應性好。使用 SM 高效減水劑,混凝土早期強度和抗?jié)B性明顯增高,施工性、保水性更好。蒸汽養(yǎng)護適應好。 因此不僅適用于泵送混凝土、預制混凝土、管椿混凝土,特別適用于清水混凝土、裝飾混凝土、自流平混凝土等。除在混凝土中使用外,也可在石膏中作為減水劑使用,提高石膏制品的強度。

二、技術數(shù)據(jù)
外觀:粉劑為色粉末。液體為無色透明液體
含水量 (%) ( 粉劑 ) :小于 3 。
固體含量 (%) ( 液體 ) : 20 ± 1 、 40 ± 1
PH 值 ( 20 ℃ ) , 20% 溶液: 8 ~ 9 。
硫酸根離子含量 (%) : 3~4
氯離子含量 (%) : 0.03~0.04
表面張力 (mN / m) : 71.5~72.0
建議摻加量: 0.3 至 1.0% ( 水泥用量 ) 。

三、規(guī)格
本產(chǎn)品分為:
粉末、 40% 液體。

四、適用范圍
  可用于高強混凝土、高流動性混凝土、高耐久性混凝土、鋁酸鹽水泥耐火混凝土或低水泥耐火澆注科、蒸養(yǎng)混凝土、高強砂漿、石膏制品、自流平地坪、填縫料、灌漿材料等。也可作為光亮劑生產(chǎn)彩色地磚和盾構管片。液體可以用作復配其他外加劑的母液。

五、包裝
粉末:塑料密封袋裝,每袋 20 公斤 。液體:桶裝,每桶 250 公斤 。

六、儲存
粉末易吸潮,應在密封的原裝袋中存放,并置于干燥的地方。儲存期:一年。

七、運輸規(guī)定
不燃,無毒,一般運輸要求。

SM High-Range water Reducer

一、 Description
  
System High efficient water reducer is a negative ion type high polymer dielectric material which can be dissolved in water. It has very strong adsorption and dispersion effects to the cement. It is one of the good water reducers which have the better comprehensive property indexes. Its characteristics are: white, high water reducing effect, non-air-entrained, low C1 ion content (thus the steel bars in the concrete cannot be rusted), suitable for various cements. When this product is applied, the early strength and the anti-water-permeation of the concrete are increased obviously, and the construction property and the water-keeping ability of the concrete will be better. Therefore, it is not only suitable to be used in the pump concrete, the prefabricated concrete, the tube pile concrete , but also it is specially suitable to be used in the faiv-face comcrete concrete, the decoration concrete , the self-flowing concrete, and son on . Besides the uses in the concrete. It also can be used in the gypsum as the water reducer to enhance the strength of the gypsum.

二、 Properteis
Outward appearance : White powder or colorless
Transparent liquid
Water content(powder)(%) :< 3
Solid substance(liquid) (%) : 20+/-1
PH value (20degree C., 20% solution) : 8~9
SO 4 ion content (%) : 3~4
C1 ion content (%) : 0.03~0.04
Surface tension (mn/m) : 71.5~72.0
Suggested mixing amount : 0.3 1.0% (of the cement amount).

三、 Specification
This product is divided into:
SM (P) (Powder), SM (L) (Solution) 40%.

四、 Suitable application range
  This product can be applied in the high strength concrete, the high fluidity concrete, the high duration concrete, the aluminate cement refractory concrete or the low cement refractory concrete, the grouting materials, the steam curing concrete, the high strength mortar , the gypsum products, The self-flowing ground, the stuffing materials, the grouting materials, and so on . It also can be used as the brightened agent for manufacturing the coloured ground brick and the tunnel liner. The liquid product can be used as the mother liquor to compound the other additional agent.

五、 Package
Powder: plastic sealed bag . 20kg per bag , solution : in bulk 250kg drum.

六、 Storage
This powder is easy to absorb the moisture from the air. So it must be kept in the original sealed bag and stored at the dry place. The storage period is one year.

七、 Transportation
This product is non-toxin and non-flammable. So the transportation requirement is general.

[ 應用實例 1]

三聚氰胺系高效減水劑的合成

一、合成方法

1 、主要基本化工原料
  
甲醛 HCHO 又名蟻醛,常溫下是氣體,沸點- 210 ℃ ,易溶于水,工業(yè)品為 37~40% 的甲醛水溶液。分子中的羰基(> C = O )直接與兩個氫原子相連,這一結構上的特點決定了它具有活潑的化學性質。
   三聚氰胺 (H 2 N · CN) 3 亦稱蜜胺,白色晶體,易溶于溫熱的甲醛水溶液,分子中存在三個活潑的氨基(- NH 2 )。
   尿素 H 2 N · CO · NH 2 又名乙酰胺,無色晶體,溶于水、乙醇和苯,水溶液呈中性反應,分子中含有兩個活潑的氨基(- NH 2 )。
   磺化劑 常用的有亞硫酸氫鈉( NaHSO 3 )、亞硫酸鈉( Na 2 SO 3 )或焦亞硫酸鈉( Na 2 S 2 O 5 )等無機鹽類,其分子中都含有磺基(- SO 3 H )。

2 、合成技術路線

  上述三個反應過程均在人工控制的反應釜中進行,反應溫度、反應時間和溶液的 pH 值是影響反應過程的主要工藝參數(shù)。

3 、合成反應
  
在本研究中磺化三聚氰胺甲醛縮合物類高效減水劑原合成采用四步反應,即羥甲基化反應、磺化反應、縮合反應和穩(wěn)定重排反應。每步反應均有相應的控制條件,包括反應物的配比、介質條件( pH 值)、反應溫度和反應時間等。

( 1 )羥甲基化反應
   將三聚氰胺、甲醛、水按照一定配比加入反應瓶中,開動攪拌裝置,逐漸加熱至 65~ 75 ℃ ,保溫 60min 左右。
   該反應是一個不可逆的放熱反應,反應進程與介質的 pH 值有關。在酸性介質中可以非常快的速度生成樹脂并同時產(chǎn)生凝膠化,在中性或堿性介質中反應生成羥甲基三聚氰胺。為了使反應容易控制在這個階段,反應在弱堿性介質( pH=8.5 )中進行。

影響羥甲基化的主要因素有:
①反應介質酸堿度: pH 值過低,反應過快,易產(chǎn)生凝膠; pH 值過高,甲醛會發(fā)生 Cannizzao 副反應。
②反應時間:時間短,轉化率降低,羥甲基化將不完全
③投料比例:將影響羥甲基三聚氰胺的分子結構及后續(xù)工藝的工藝參數(shù)。

圖 1 為不同溫度下羥甲基化反應中甲醛隨反應時間的變化關系。

  由圖 1 可以看出,甲醛的羥甲基化反應是非常迅速的,混合幾分鐘內(nèi),大部分已反應完。但當繼續(xù)反應時,濃度的降低已非常慢。

( 2 )磺化反應
   羥甲基化結束后,加入磺化試劑,升高反應溫度至 85~ 95 ℃ ,反應 1~2h ,即可使得羥甲基三聚氰胺轉化為磺化的羥甲基三聚氰胺。

表 1 反應時間與磺化反應轉化率的關系

時間

轉化率

時 間( min )

10

20

40

63

82

103

120

磺化轉化率( % )

51.3

68.1

77.2

83.4

88.7

92.8

96.3

影響磺化反應轉化率的主要因素有:

①反應時間:合成時間過短,溶液中會存在過多的磺化試劑。
②磺化劑的量:用量少,反應快,轉化率高;用量多,反應不充分。
③磺化介質 pH 值: pH 值過低,易縮聚交聯(lián)而不能磺化。
④反應溫度:溫度低于 80 ℃ ,反應進行緩慢,轉化率低;高于 95 ℃ ,易于發(fā)生副反應,減水率降低。

( 3 )縮合反應
   羥甲基三聚氰胺磺酸鹽在酸性條件下,通過羥基間的脫水,發(fā)生縮合反應,生成高分子聚合物。縮合反應是合成工藝條件中最關鍵的一步,影響縮合反應的因素很多,主要有:
①縮合的酸性條件:通常加入一定量的濃 H 2 SO 4 作為反應的催化劑,根據(jù)酸度的大小控制反應的時間。
②反應溫度:溫度超過 75 ℃ 一般均會凝膠,即使合成得到產(chǎn)品,減水率也很差,達不到高效減水劑的要求。反應溫度通常控制在 50~ 60 ℃ 。
③反應時間:反應體系隨著反應時間的增加,體系黏度將增加;達到一定時間,將會發(fā)生凝膠,減水作用減弱甚至喪失。
④反應物的濃度:濃度過低,反應體系的反應分子碰撞幾率降低,反應時間很長;濃度過高,縮聚很快,極易凝膠,反應不易控制。通常濃度在 20~50 之間較好。

( 4 )穩(wěn)定反應
   在縮聚反應產(chǎn)物中加入堿液中和,升溫至 75~ 90 ℃ ,穩(wěn)定 60~120min ,調節(jié) pH=7~9 。最后得到濃度為 40% 的水溶液產(chǎn)品,或者經(jīng)真空脫水濃縮后,噴霧干燥得白色粉狀產(chǎn)品。

二、合成工藝控制參數(shù)項

合成工藝控制參數(shù)

控制參數(shù)

控制指標

控制參數(shù)

控制指標

硫酸含量

50%

縮合溫度

50~ 65 ℃

堿含量

≥ 30%

縮合反應 pH 值

≤ 6

羥甲基化溫度

65~ 75 ℃

縮合終點

無甲醛味

磺化 pH 值

≥ 10

穩(wěn)定終點 pH 值

7~9

三、實驗結果及性能分析

合成產(chǎn)品性能:按照上述工藝流程,經(jīng)過優(yōu)化工藝參數(shù)合成的減水劑性能指標如表 2 所示。

表 2 合成的磺化

三聚氰胺系減水劑( SMF )質量指標

項目名稱

指標

固體含量( % )

40 ± 2

密度( 20 ℃ ) ,g/ml

1.21

pH 值

8~9

硫酸鈉含量( % )

≤ 4.0

氯離子含量( % )

0.02~0.04

黏度( s )

30~60

  合成減水劑的黏度不同說明其分子量大小不同。當黏度小于 17s 時,分子量過小,達不到較好的分散效果,減水率也較低;當黏度大于 70s 時,分子量很大,減水劑分子鏈過長或產(chǎn)生支鏈,也起不到好的分散效果。
  如圖 2 ,在減水劑加量相同的情況下,三步法比兩步法的凈漿流動度更大,而四步法比前兩者的流動度都要大。其中的兩步法指第一步一次加料進行羥甲基化及磺化反應,第二步進行縮合反應;三步法指先羥甲基化,再磺化,最后縮合反應,不考慮重排穩(wěn)定反應。

四、結論

1 、四步法合成的減水劑比兩步法與三步法性能優(yōu)異,在相同加量的情況下,凈漿流動高,減水率高。
2 、羥甲基化反應進行得很快, 10min 即已反應充分,縮聚反應對合成最為重要,是關鍵的一步。
3 、溫度、時間、 pH 值等工藝參數(shù)決定著該減水劑的質量,穩(wěn)定反應決定著液體狀產(chǎn)品的貯存穩(wěn)定性。如果穩(wěn)定階段反應時間過短,重排穩(wěn)定反應不充分,液體狀產(chǎn)品隨時間的增加,黏度會升高,最終導致凝膠。
4 、最終產(chǎn)品中硫酸鈉的含量可低于 4% ,固含量可達 40% ,是一種低硫酸鈉含量的高效減水劑。

 
 
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