【正文】 木質素磺酸鹽類減水劑木質素是植物纖維原料的另一種主要組分，其分子結構復雜，含有多種官能團和化學鍵，在植物原料進行蒸煮木質素時，處理方法不同，脫木質素的機理及產物也不同。包括：木質素磺酸鈣、木質素磺酸鈉、木質素磺酸鎂。在江西常常作為復合外加劑使用。 三聚氰胺系高效減水劑化學名稱為磺化三聚氰胺甲醛樹脂，生產是以三聚氰胺(也稱密胺)為原料，經加成、磺化和縮聚反應，最終生成具有一定聚合度(n=9～10)的大分子聚合物。 脂肪酸系高效減水劑 化學名稱為脂肪族羥基磺酸鹽聚合物，生產的原料主要是丙酮、甲醛、Na 2SONa2S2O催化劑等。 聚羧酸鹽系高效減水劑 主要有以下四種類型：甲基丙烯酸／丙烯酸甲酯共聚物、 丙烯基醚共聚物、酰胺／酰亞胺共聚物、 聚酰胺／聚乙烯乙二醇共聚物。所選用的單體主要有：(1)不飽和酸一馬來酸酐、馬來酸和丙烯酸等；(2)聚苯乙烯磺酸鹽或酯類；(3)(甲基)丙烯酸鹽、酯或酰胺等；(4)聚鏈烯基烴及不同官能團的衍生物。 萘系高效減水劑萘系減水劑是目前國內外最常使用的水泥混凝土高效減水劑，也是比較廣泛應用的一種高效早強水泥減水劑。 目前萘系減水劑是我國使用最廣泛，使用量最大的一種減水劑，目前市場上萘系減水劑占到80%以上，得到了廣泛的認可，對我國混凝土的發(fā)展建立了不可磨滅的功勛。我國萘系減水劑的質量水平都比較接近，基本上都在一個檔次上，%時減水率都在18~20%之間，其它指標都能達到國家標準。萘系高效減水劑雖然減水率一般能滿足使用要求，但它的局限性和缺點隨著對混凝土性能要求的不斷提高，也逐漸顯現出來，主要表現在以下幾個方面:(1) 配制高強高性能混凝土時減水率偏低；(2) 多數產品有效成分濃度低，與不同水泥相容性差，特別是與目前普遍采用的早強型水泥同時使用易使混凝土的坍落度損失過快，進而造成混凝土泵送困難、易發(fā)生堵管等施工問題；(3) 大多數產品硫酸鈉含量高，冬季容易結晶；(4) 主要原材料工業(yè)萘的品質對其質量影響較大，產品質量穩(wěn)定性差。對萘系減水劑的研究自上世紀七十年代以來從沒有停止過，這些研究對減水劑的質量都沒有大的突破，只是對減水劑質量的個別指標有不同的改進，為此，對萘系減水劑改性已勢在必行。具有以上分子結構及減水作用機理特點的這種高效減水劑，其共同的缺陷是與水泥的適應性不太好，混凝土坍落度損失快，摻量也較大。 氨基磺酸鹽系高效減水劑氨基磺酸系高效減水劑屬新型第三代高效減水劑，具有減水率高、坍落度保持性能優(yōu)異、含堿量低、與各種水泥的適應性好、低溫不結晶沉淀、合成工藝較簡單、有利環(huán)保等諸多技術性能特點。氨基磺酸類高效減水劑分子在水泥微粒表面呈環(huán)狀、引線狀和齒輪狀吸附，它使水泥顆粒之間的靜電斥力呈現立體的交錯縱橫式，立體的靜電斥力的Zeta電位經時變化小，宏觀表現為分散性更好，坍落度經時變化小。由于氨基、羥基能與水形成氫鍵，故該類高效減水劑具有較強的親水性；而磺酸基又具有較強的負電性，因此從作用機理來看，氨基磺酸鹽系減水劑具有較強的“降低水泥顆粒固液界面能作用”、“靜電斥力作用”和“水化膜潤滑作用”,以及一定的“空間位阻斥力作用”[19]。但在其應用中也存在一些技術問題，主要表現是單獨使用時對摻量和混凝土的水灰比較敏感，在預拌混凝土生產施工過程中控制不當易使混凝土產生泌水、分層、離析等不良現象，造成泵送困難、堵管甚至質量事故，而且其生產成本相對較高，這些因素成為制約氨基磺酸系減水劑產品進一步推廣應用的瓶頸。 靜電斥力理論水泥水化后， 由于離子間的范德華力作用以及水泥水化礦物、水泥主要礦物在水化過程中帶不同電荷而產生凝聚，導致了混凝土產生絮凝結構。Zeta電位的絕對值越大，減水效果就越好。而對于氨基磺酸、多羧酸系高效減水劑，由于其與水泥的吸附模型不同，粒子問吸附層的作用力不用于前兩類，其發(fā)揮分散作用的主導因素不是Zeta電位，而是一種穩(wěn)定的分散。不同的吸附態(tài)是因為高效減水劑分子鏈結構的不同所致，它直接影響到摻有該類減水劑混凝土的坍落度的經時變化。其結果是Zeta電位降低很快，靜電衡容易隨著水泥水化進程的發(fā)展受到破壞，使范德華引力占主導，坍落度經時變化大。而多羧酸系接枝共聚物高效減水劑大分子在水泥顆粒表面的吸附狀態(tài)多呈齒形。原因有三：其一是由于接枝共聚物有大量羧基存在，具有一定的螯合能力，加之鏈的立體靜電斥力構成對粒子問凝聚作用的阻礙；其二是因為在強堿性介質例如水泥漿體中，接枝共聚鏈逐漸斷裂開，釋放出羧酸分子，使上述第一個效應不斷得以重視；其三是接枝共聚物Zeta電位絕對值比萘系和三聚氰胺系減水劑的低，因此要達到相同的分散狀態(tài)時，所需要的電荷總量也不如萘系和三聚氰胺系減水劑那樣多。 潤滑作用 高效減水劑的極性親水基團定向吸附于水泥顆粒表面，多以氫鍵形式與水分子締合，再加上水分子之問的氫鍵締合，構成了水泥微粒表面的一層穩(wěn)定的水膜，阻止水泥顆粒問的直接接觸，增加了水泥顆粒間的滑動能力，起到潤滑作用，從而進一步提高漿體的流動性。 本文研究的內容和目的 氨基磺酸系高效減水劑的合成 在我國，氨基磺酸系高效減水劑的研究還處于起步階段，成功研究其合成工藝并探討其性能的情況還很少。另外，根據報道氨基磺酸系高效減水劑不但本身性能好，而且與萘系復合后，具有許多突出的優(yōu)點，此高效減水劑研制成功，必將推動混凝土科學與混凝土施工技術的進步。擬通過在萘系減水劑中添加氨基磺酸系減水劑改善其使用坍落度損失快，水泥適應性差等性能，并達到提高減水率的效果。由于復配能夠實現組分之間互補的特點，目前通過復配提高和完善減水劑應用性能的方法己成為混凝土外加劑研究工作的一大發(fā)展方向。氨基磺酸系高效減水劑具有高減水率和高保坍特點，能顯著降低混凝土粘性，增加混凝土流動性能。２　氨基磺酸鹽高效減水劑的合成 引言 氨基磺酸鹽高效減水劑有許多優(yōu)點，首先能夠以縮合方式進入到減水劑大分子中去，同時價格低廉，性能穩(wěn)定，低毒無污染。工藝要盡可能簡單，因為復雜的工藝不僅會增加操作難度，提高設備成本，而且會增加保證減水劑質量和性能的難度。 反應機理 國內已有多家科研單位對該減水劑的合成技術進行了研究，其相關生產技術己經較為成熟。其主鏈為線型的分子結構，同時帶有多個支鏈和磺酸基、氨基以及羥基等活性基團，分子量為X=5000一40000，聚合度為5一13 。此時產物的分子結構可能如下:圖22 脲改性氨基磺酸系高效減水劑結構式 有研究表明，影響APF合成產物性能的反應條件主要包括:原料的摩爾比、投料的順序與速度、反應溫度和時間及溶液的濃度等。加入含有磺酸基的第四單體不僅可有效封閉活性端基，還可進一步提高產物的磺化度而提高親水性。采用苯甲酸調節(jié)縮合反應階段溶液的pH值，不僅有利于提高反應速度和程度，還可以參與縮合反應成為產物的組成部分并依靠其酸性基團的強極性提高產物與混凝土的相容性，提高混凝土的流動性。 按照初始反應溶液的酸堿度可將氨基磺酸系高效減水劑的制備途徑分為酸性路線和堿性路線兩種。首先應在偏酸性條件(需反應過程中調控體系的pH值)下進行縮合反應，稱為酸性合成路線；堿性環(huán)境中進行縮合反應，則可稱為堿性合成路線。當減水劑摻入水泥混凝土體系當中，在堿性環(huán)境條件下pH值在10左右)氨基磺酸系高效減水劑分子中的活性官能團逐步電離，分子結構的極性增強，對水泥顆粒的分散性能得到繼續(xù)加強，達到更好的使用效果。 氨基磺酸鹽高效減水劑的合成工藝[21] 氨基磺酸鹽高效減水劑的合成實驗 主要原料Ａ　對氨基苯磺酸鈉，工業(yè)級，分子式C6H6NO3SNa閃光的片狀晶體，易溶水，水溶液為中性，其質量要求如下:對氨基苯磺酸鈉含量:(%)=99游離苯胺量(%)，水不溶物(%)= 。Ｃ　甲醛溶液，分析純。 Ｅ　燒堿(30% )。 主要儀器設備 　500ml三口燒瓶，300m1球型冷凝管，恒溫電熱水浴鍋，強力電動攪拌器JB90D型，溫度計，滴液漏斗。加入一定量的苯酚反應40分鐘:升溫擰制為68℃滴加甲醛溶液，控制在12小時內加完，并且在前半段時間每15分鐘滴加一次且量少，后半段時間每每l0分鐘滴加一次且量相應增多，這是因為甲醛反應劇烈，在滴加甲醛時攪