способ получения пластификатора для бетонных смесей

Формула изобретения

Способ получения пластификатора, включающий сульфирование серной кислотой концентрированной отхода производства фенола кумольным методом, разбавление водой реакционной сульфомассы, поликонденсацию с формалином, нейтрализацию продукта поликонденсации 40%-ным раствором едкого натра, смешение пеногасителя с нейтрализованным продуктом поликонденсации и последующую сушку, отличающийся тем, что в качестве пеногасителя используют ЦОП, а компоненты берут в следующем соотношении, мас.%:

Отход производства фенола кумольным методом	6,0-8,5
Серная кислота концентрированная	8,5-11,3
Формалин	1,0-1,7
40%-ный Раствор едкого натра	10,0-13,0
Пеногаситель ЦОП	0,12-0,25
Вода	Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения пластификатора для бетонных смесей из отходов производства фенола и может быть использовано для производства сухих смесей и модифицированных бетонов.

Известен способ получения пластификатора, который представляет собой натриевую соль продуктов конденсации сульфированных отходов производства фенола с формальдегидом, содержащий SO ₃-группы в составе бензольного кольца (см. описание к патенту РФ №2225376 «Вяжущее и способ его приготовления», МПК 7 С04В 7/12, опубл. 10.03.04, бюл. №7). Способ получения включает сульфирование фенольной смолы, охлаждение реакционной массы, разбавление ее водой, поликонденсацию сульфомассы с формальдегидом, охлаждение продуктов конденсации, нейтрализацию продуктов конденсации раствором едкого натра, приготовление эмульсии пеногасителя, в качестве которого используется пропинол, смешение эмульсии пропинола с нейтрализованным продуктом конденсации и последующую сушку. Указанный способ позволяет получать пластификатор с хорошими потребительскими характеристиками, используя вредные отходы, параллельно решая экологические проблемы, отказаться от использования дорогостоящего пластификатора С-3 при производстве модифицированного цементного бетона и сухих смесей для модифицированного бетона. Этот способ является наиболее близким аналогом. Недостатком способа является повышенное воздухововлечение при изготовлении бетонной смеси с указанным пластификатором, что влечет за собой снижение эксплуатационных характеристик получаемых бетонных изделий.

Задачей изобретения является разработка способа получения пластификатора из отходов производства фенола, при котором уменьшается количество вовлекаемого воздуха в бетонную смесь, за счет чего повышается плотность бетонной смеси, улучшаются основные эксплуатационные свойства готового бетонного изделия, в частности прочность.

Задача решается способом получения пластификатора, включающего сульфирование фенольной смолы - отходов производства фенола кумольным методом концентрированной серной кислотой, охлаждение реакционной массы, разбавление реакционной сульфомассы водой, поликонденсацию сульфомассы с формалином, охлаждение продуктов поликонденсации, нейтрализацию продукта поликонденсации 40%-ным раствором едкого натра, смешение пеногасителя с нейтрализованным продуктом поликонденсации и последующую сушку, в котором в качестве пеногасителя использован пеногаситель ЦОП, а компоненты берут в следующем соотношении, мас.%:

Отход производства фенола кумольным методом	6,0-8,5
Серная кислота концентрированная	8,5-11,3
Формалин	1,0-1,7
40% Раствор едкого натра	10,0-13,0
Пеногаситель ЦОП	0,12-0,25
Вода	Остальное

Сульфирование отхода производства фенола 92-98%-ной серной кислотой проводят при температуре (150-160)°С в течение 2,5-3,5 часов до полного завершения стадии сульфирования (до получения водорастворимой сульфомассы), охлаждение реакционной массы проводят до 100°С при непрерывном перемешивании и при непрерывной подаче охлаждающей воды разбавление реакционной массы водой проводят при непрерывном охлаждении реактора и при непрерывном перемешивании, контролируя снижение температуры реакционной массы до 70°С, при снижении температуры реакционной массы до 70°С ее подают в реактор поликонденсации, охлаждая ее до температуры 60°С, при указанной температуре в реактор поликонденсации при непрерывном перемешивании подают 37-40% раствор формальдегида (формалин), температуру массы поднимают до 100-102°С и далее процесс поликонденсации проводят при этой температуре в течение 45-60 минут, после завершения процесса поликонденсации добавляют холодную воду и охлаждают реакционную массу до 40°С при непрерывной подаче охлаждающей воды в рубашку реактора и непрерывном перемешивании с использованием мешалки, нейтрализацию продуктов поликонденсации проводят при непрерывном перемешивании и непрерывном охлаждении с поддержанием температуры нейтрализации не выше 50°С до достижения показателя рН среды 7,5±0,5, после чего в реакционную массу добавляют пеногаситель ЦОП при непрерывном перемешивании полученной смеси в течение 3-5 минут, полученный 20%-ный раствор готового пластификатора отправляют на сушку. Контроль полноты сульфирования осуществляют по растворимости реакционной массы в воде, по отсутствию масляных пятен на поверхности водного раствора пробы, по отсутствию характерного запаха органических примесей типа ацетофенона. Контроль полноты завершения процесса поликонденсации проводят по отсутствию характерного запаха формальдегида и по показанию расплыва цементного теста по мини-конусу.

Для получения пластификатора в описанном способе использованы следующие компоненты:

- отходы производства фенола кумольным методом по ТУ 38 10286-75 следующего состава, мас.%:

Фенол	4,9-11
Ацетофенол	7,5-23,9
Диметилфенолкарбинол	2,9-19,64
Димер -метилстирола	10,64-19,8
Кумилфенол	23,9-49,0
Тяжелые углеводороды	1,3-11,73
Пек	4,9-13,97;

- формалин технический по ГОСТ 1625-75;

- серная кислота техническая по ГОСТ 2184-77;

- натр едкий технический ГОСТ 2263-69;

- пеногаситель ЦОП ТУ 2229-136-00203335-2001, который представляет собой водную эмульсию оксипропилированного полимера с эмульгатором - смесью полиоксиэтиленгликолевых эфиров олеиновой кислоты (олеокс-5 или олеокс-7).

Эффективность нового суперпластификатора по предложенному способу оценивалась по ГОСТ 30459-2003 «Добавки для бетонов и строительных растворов». Образцы мелкозернистого бетона (цементно-песчаного раствора) изготавливались и испытывались в соответствии с ГОСТ 10180 и ГОСТ 310.1-310.4-81. Полученные составы с граничными количественными значениями и свойства образцов для этих составов приведены в Таблице, где также приведены показатели пластификатора-прототипа, сведения о котором отсутствуют и для которого были взяты средние значения компонентов в соответствии с изобретением и рассчитаны показатели пластификатора по новому способу и показатели бетонной смеси с его использованием. Как видно из Таблицы, новый способ приготовления пластификатора с использованием компонентов в указанных пределах и с использованием другого пеногасителя резко улучшает технологические и эксплуатационные показатели бетонных смесей, которые определяются более эффективным пеногашением, уменьшением времени пеногашения, что повышает плотность бетонных смесей и прочность изделий из них. По сравнению с лучшим, но дорогим суперпластификатором С-3 отечественного производства увеличена массовая доля активного вещества пластификатора по новому способу в пересчете на сухой продукт с 69 до 70%, уменьшена массовая доля воды с 10 до 5%, повышена марочная прочность бетонной смеси при сохранении ее подвижности на 25-35% по сравнению с 20-30% для С-3, экономия цемента при условии сохранения марки бетона составила 20-25% по сравнению с 10-20% для С-3.

Компоненты пластификатора, мас.%, и показатели пластификатора и растворной смеси	Пластификатор по прототипу	Пример 1	Пример 2	Пример 3
Фенольная смола	7,3	6,0	7,5	8,5
Серная кислота концентрированная	9,5	8,5	10,0	11,3
Формалин	1,5	1,0	1,5	1,7
40% раствор едкого натра	12,0	10,0	11,5	13,0
Пеногаситель:
пропинол	0,15	-	-	-
ЦОП	-	0,12	0,18	0,25
Вода	69,55	74,38	69,32	65,25
Время гашения пены водного раствора пластификатора, сек	120	60	30	10
Водоредуцирующий эффект (снижение расхода воды в бетонной смеси), %	23	23	24	26
Плотность растворной смеси, кГ/м 3	2100	2200	2230	2250
Прочность цементно-песчаного раствора при содержании пластификатора 0,8% от массы цемента, через 28 суток, МПа:
- при изгибе	12,1	13,1	14,5	15,8
- при сжатии	51,2	56,0	58,5	61,1