生物基磺酸鹽-硫酸鹽合成新工藝及綠色減水劑開(kāi)發(fā).pdf

1、木質(zhì)素和纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的天然高分子和用之不竭的可再生資源。木質(zhì)素是制漿造紙工業(yè)的副產(chǎn)物。木質(zhì)素磺酸鹽是木質(zhì)素分子芳環(huán)或羥基中的氫被磺酸基取代中和成鹽的產(chǎn)物，其具有良好的分散性、起泡性，作為混凝土外加劑具有一定的減水性能。纖維素硫酸單酯鹽是由纖維素分子上的羥基與硫?；Y(jié)合后中和成鹽的產(chǎn)物，具有良好的成膜性能及減水性能。但現(xiàn)有的木質(zhì)素磺酸鹽減水劑是直接使用亞硫酸鈉法制漿黑液，存在分子量小，磺化度低，分解物多，減水劑性能差

2、的問(wèn)題，纖維素硫酸單酯鹽受成本和生產(chǎn)技術(shù)制約尚無(wú)商品。破解上述問(wèn)題，開(kāi)發(fā)符合可持續(xù)性要求的綠色生物基高效減水劑便成為本論文主要工作，相關(guān)內(nèi)容和取得的成果如下:
　　(1)采用本課題組發(fā)明的磺化體系SO3/DCE以清潔制漿工藝生產(chǎn)木質(zhì)素鈉，高得率纖維為原料，通過(guò)磺化/硫酸酯化反應(yīng)合成了系列生物基水溶性高分子磺酸或硫酸單酯鹽，通過(guò)小試工藝和中試合成了公斤級(jí)系列中試產(chǎn)品，并在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的全面減水性能評(píng)價(jià)，完成了技術(shù)定型和產(chǎn)品定

3、型。
　　(2)利用紅外光譜、掃描電鏡、熱重、元素分析和凝膠色譜法等手段對(duì)原料及產(chǎn)品進(jìn)行了分析表征。通過(guò)對(duì)小試樣品和中試產(chǎn)品合成工藝及系列產(chǎn)品性質(zhì)、性能的全面測(cè)試評(píng)價(jià)及配方優(yōu)化，成功開(kāi)發(fā)出了幾種對(duì)混凝土具有良好減水、增強(qiáng)、保坍性性能的緩凝型高效減水劑——木質(zhì)素磺酸鹽和纖維素硫酸鹽及其復(fù)配系列產(chǎn)品。
　　(3)配方優(yōu)化的研究結(jié)果表明:本色漿纖維素硫酸鹽及木質(zhì)素磺酸鹽不僅可單獨(dú)作為高效減水劑，而且可相互及與高效聚羧酸系減水劑復(fù)配

4、出高效減水劑，大幅降低摻量和有效減少，增加抗壓強(qiáng)度。本成果使大幅減少聚羧酸等高價(jià)減水劑用量，替代有毒萘磺酸縮甲醛鹽，顯著降低減水劑使用成本，提高抗壓強(qiáng)度等使用性能成為可能。特別是纖維素硫酸單酯鹽粗品具有原料豐富，生產(chǎn)成本低，合成和后處理工藝簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，原料全部利用，減水和增強(qiáng)效果好，配伍性好，用量小等優(yōu)勢(shì)，是最具開(kāi)發(fā)潛力的高效生物基減水劑。
　　(4)開(kāi)發(fā)成功的生物基減水劑系列產(chǎn)品具有工藝簡(jiǎn)單，原料廣泛，生產(chǎn)成本不到萘系

5、減水劑生產(chǎn)成本的一半，僅僅為聚羧酸售價(jià)的十分之一左右，生產(chǎn)過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物，可實(shí)現(xiàn)安全、清潔生產(chǎn)，是值得開(kāi)發(fā)的綠色更新高效減水劑系列產(chǎn)品，減水率可達(dá)14％以上，抗壓強(qiáng)度和坍落度均符合高效、早強(qiáng)減水劑要求。
　　研究成果表明:用纖維素硫酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽及其復(fù)配產(chǎn)品可以替代或部分石化原料生產(chǎn)的價(jià)格高、使用環(huán)保性差的萘系和聚羧酸系減水劑，符合高效減水劑的綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展要求。因此，本研究成果具有重大行業(yè)應(yīng)用價(jià)值，社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和