目前市場(chǎng)上對(duì)減水劑的需求量仍有不斷增大的趨勢(shì)。其中脂肪族減水劑是應(yīng)用范圍廣，需求量大的非萘系減水劑，其有效的避免了萘系減水劑生產(chǎn)過程的環(huán)境污染問題。自上世紀(jì)80年代被研發(fā)出來以后，就迅速成為替代或改善萘系減水劑的主要減水劑之一，它具有減水率高、含氣量低、硫酸鈉含量低、原材料來源廣、摻量小、與水泥適應(yīng)性好、和性價(jià)比優(yōu)于萘系產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)，正越來越受到社會(huì)的青賴。脂肪族減水劑是以羰基化合物為主要原料，在堿性條件下通過碳負(fù)離子的生產(chǎn)而縮合得到的一種脂肪族高分子鏈，并且通過亞硫酸鹽對(duì)羰基的加成從而在分子鏈上引進(jìn)親水的磺酸基團(tuán)，使得分子形成具有表面活性的一種高分子減水劑。

與其他減水劑得合成機(jī)理不同，脂肪族減水劑的合成機(jī)理較為復(fù)雜，且不同的生產(chǎn)工藝所獲得的產(chǎn)品性能有所差異，為此研究一種較好的生產(chǎn)合成工藝就顯得很有必要。

一、脂肪族減水劑的一般生產(chǎn)方式從目前脂肪族減水劑的生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀來看，一般所采取的生產(chǎn)方式主要有兩種，即連續(xù)式生產(chǎn)方式和間歇式生產(chǎn)方式。

其中連續(xù)式生產(chǎn)方式的操作較為簡(jiǎn)單且工藝參數(shù)容易控制，所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量也較為穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)較好的自動(dòng)化。其生產(chǎn)流程主要有原材料均布器、催化劑填料塔、恒溫塔、干燥塔等四個(gè)工藝階段，但是連續(xù)式生產(chǎn)工藝對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的性能要求較高，且相關(guān)的管線、泵以及其他輔助性設(shè)備數(shù)量較多，需要有較大的投資形成規(guī)模后才能實(shí)現(xiàn)。因此我國(guó)的脂肪族減水劑生產(chǎn)企業(yè)目前一般不采取這種生產(chǎn)工藝。而是多采用間歇式生產(chǎn)方式。

間歇式生產(chǎn)方式不需要太大規(guī)模的設(shè)備，也不需要投入過多的資金就可以實(shí)現(xiàn)脂肪族減水劑產(chǎn)品的生產(chǎn)，其生產(chǎn)流程是先將甲醛通入罐再通過干燥塔即可獲得脂肪族減水劑，生產(chǎn)工藝非常簡(jiǎn)單，但是對(duì)生產(chǎn)工藝參數(shù)卻很難進(jìn)行有效控制，生產(chǎn)能力較低，產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，質(zhì)量較差。因此也不是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)良生產(chǎn)工藝，只是因?yàn)槌杀镜?、容易?shí)現(xiàn)生產(chǎn)而備受中小型企業(yè)的青睞。

可以說，當(dāng)前常用的兩種脂肪族減水劑生產(chǎn)工藝都不是特別理想，因此在其生產(chǎn)工藝上的改進(jìn)空間還很大，我們?nèi)匀恍枰粩嗟难芯棵?，研發(fā)一種更加優(yōu)良的脂肪族防水劑合成工藝。

二、脂肪族減水劑的反應(yīng)機(jī)理

要想研究出更好的脂肪族減水劑生產(chǎn)工藝方式，首先要對(duì)其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)了解，掌握其反應(yīng)機(jī)理。而脂肪族減水劑的反應(yīng)機(jī)理相對(duì)來講較為復(fù)雜，在經(jīng)歷基礎(chǔ)反應(yīng)之后還要進(jìn)行的聚合反應(yīng)。其具體的反應(yīng)機(jī)理分別如下所示：

1.基礎(chǔ)反應(yīng)

在基礎(chǔ)反應(yīng)中有2個(gè)反應(yīng)占有主要地位:一個(gè)是堿性條件下的羥醛縮合反應(yīng)，另一個(gè)是和甲醛同亞硫酸氫鈉的加成反應(yīng)。并且在基本反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生許多能進(jìn)行縮合反應(yīng)的復(fù)雜單體，如反應(yīng)中產(chǎn)生的一縮甲醛，它是主要的縮合單體，對(duì)鏈增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)大;再如所產(chǎn)生的4-羥基-4-甲基-2-戊酮和磺化反應(yīng)產(chǎn)生的單體，等等。但磺化反應(yīng)產(chǎn)生的單體只有1個(gè)羥基，不能參與鏈增長(zhǎng)，因此它們是主要的鏈終止劑。

2.縮合反應(yīng)

基礎(chǔ)反應(yīng)的產(chǎn)物是能進(jìn)行縮合反應(yīng)的多羥基化合物，這些多羥基化合物在堿性、高溫條件下失水縮合，形成磺化甲醛縮合物(分子質(zhì)量為5000左右)。該反應(yīng)是縮聚機(jī)理，即第一步反應(yīng)產(chǎn)生的多羥基化合物在堿性、高溫條件下失水縮合，形成磺化/甲醛縮合三、脂肪族減水劑合成中的主要影響因素

1.加料方式

目前不同廠家在生產(chǎn)脂肪族減水劑時(shí)采用的加料方式各有不同，主要可以分為5種，如表1所示。其各自生成的減水劑性能如表2所示。表15種有代表性的加料方式

2不同加料方式下生成的減水劑性能

由表1、表2可以看出，不同加料方式下所獲得的減水劑性能是有很大差異的。其中第一種是性能差的，這是因?yàn)槠洳扇〉渭託溲趸c的方式進(jìn)行加料，使得各個(gè)物質(zhì)之間都同時(shí)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而放熱較為集中且劇烈，所有基礎(chǔ)物質(zhì)的反應(yīng)速率都很快，使得熱量在反應(yīng)前期就完全釋放出來，容易出現(xiàn)安全事故，因此不宜采取第一種加料方式。第二種和第三種是目前國(guó)內(nèi)企業(yè)常采用的加料方式，其主要是在反應(yīng)中期放熱，但基礎(chǔ)物質(zhì)間的反應(yīng)會(huì)貫穿整個(gè)生產(chǎn)過程，因此生產(chǎn)參數(shù)相對(duì)容易控制。而第四種與第五種則是在甲醛量超標(biāo)的情況下進(jìn)行反應(yīng)，會(huì)增大分子支鏈的長(zhǎng)度而縮短主鏈的長(zhǎng)度，這樣就會(huì)使所獲得的減水劑減水性能與保坍性較差。

2.反應(yīng)溫度

由于脂肪族減水劑的反應(yīng)分為基礎(chǔ)反應(yīng)和縮合反應(yīng)兩大階段，而基礎(chǔ)反應(yīng)發(fā)生時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的熱量，縮合反應(yīng)卻幾乎不產(chǎn)生熱量，因此對(duì)兩個(gè)反應(yīng)階段的反應(yīng)溫度控制也各不相同。一般為了控制基礎(chǔ)反應(yīng)的反應(yīng)參數(shù)，避免物料受損過大，一般將基礎(chǔ)反應(yīng)的滴加溫度控制在60℃左右。而聚合反應(yīng)的反應(yīng)溫度多控制在95℃左右，以提高反應(yīng)溫度，使反應(yīng)速率加快。

3.反應(yīng)時(shí)間

從長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐來看，脂肪族減水劑的性能高低會(huì)隨著反應(yīng)時(shí)間的變化而發(fā)生變化。在早期其減水率會(huì)隨著時(shí)間延長(zhǎng)而不斷增大，但達(dá)到峰值后，就會(huì)隨著時(shí)間延長(zhǎng)而不斷減小。因此將反應(yīng)時(shí)間控制在峰值處所得到的減水劑產(chǎn)品減水率是高的。在不同的加料方式下，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短也存在差異，這是因?yàn)榧恿戏绞讲煌?，反?yīng)中分子質(zhì)量變化不同，對(duì)反應(yīng)時(shí)間的要求也有所不同。一般認(rèn)為要想控制減水率大小，就要求分子質(zhì)量不可過大也不可過小，而是要控制在合理范圍內(nèi)，此時(shí)反應(yīng)時(shí)間多需要控制在1. 5-2. 5h之內(nèi)。三、一種較易實(shí)行的脂肪族減水劑合成工藝1.工藝流程將甲醛和焦亞硫酸鈉在預(yù)攪拌罐中混合溶解后，泵入加料罐;和液堿按比例泵入5t的反應(yīng)釜中，在攪拌下升溫至設(shè)定溫度后恒溫，開始滴加甲醛和焦亞硫酸鈉的混合物，控制加料速度在預(yù)定時(shí)間內(nèi)滴完;升溫至70-100℃，恒溫1. 5-2. 5h，加水調(diào)節(jié)濃度，降溫出料，泵入成品罐，完成生產(chǎn)。

2.實(shí)施效果

經(jīng)過對(duì)所生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行性能鑒定后表明，該工藝生產(chǎn)的減水劑性能優(yōu)異，符合標(biāo)準(zhǔn)GB8076。重復(fù)試驗(yàn)表明，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。并且在大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用后也可以證明，該工藝生產(chǎn)操作簡(jiǎn)單，參數(shù)易控制，生產(chǎn)過程無廢物排放，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。是一種非?？尚星覂?yōu)良的生產(chǎn)工藝。