專利名稱：利用苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物制備水泥減水劑的方法
技術領域：
本發明屬于廢棄物利用加工領域，涉及利用苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物制水泥 減水劑的方法。
背景技術：
水泥是由多種帶有不同電荷的無機鹽粒子組成的，因此水泥在加水攪拌過程中會 產生絮凝結構，這是由于水泥中各礦物水化物帶有不同電荷發生異性電荷相吸而形成。絮 凝結構的形成包裹住水泥漿中的游離水，從而導致水泥漿的流動性降低。在水泥混凝土中 加入減水劑，可以減少水泥漿的用水量，并在此基礎上保證水泥漿的流動性，并起到穩定水 泥混凝土的作用。常見的水泥減水劑主要有木質素系減水劑、萘系減水劑、樹脂系減水劑和 腐植酸鹽減水劑等，大多數減水劑都具有一定的減水和增強效果，但成本較高。廢棄物為苯乙烯-丙烯腈共聚物成品塑料的下腳料粉末，如果不對其進行回收利 用，將會對環境問題產生較大的污染。由于這些廢棄塑料粉末本身已經不具有可以直接使 用的力學性能和應用特性，因此難以對其進行簡單回收而制得產品使用。本發明將采用磺 化水解改性的方法，對苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物進行回收利用制得水泥減水劑，具有 一定的經濟效益。
發明內容
本發明的目的在于對苯乙烯_丙烯腈共聚物廢棄物進行改性，并供一種成本較 低、生產簡便、性能優良的新型水泥減水劑。本發明采用的技術方案如下一種利用苯乙烯_丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物制備水泥減水劑的方法，選用質 量份數為苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物10份，濃硫酸60 100份，有機溶劑0 40份的原料混合均勻，在70 10(TC下攪拌反應2 7小時，對產物分離純化得到粉末狀產品。所述的苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物來源于單體摩爾比為苯乙烯丙 烯腈=10 70 90 30的苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料粉末。所述的濃硫酸濃度為 85 98%。所述的溶劑采用環己烷、1，2_ 二氯乙烷、吡啶中一種或多種混合使用。本發明所采用的苯乙烯_丙烯腈共聚物下腳料粉末廢棄物，粒徑在微米級別。廢 棄物來源于不同的廠家，因其原產品的配方不同，共聚物中所含有的苯乙烯-丙烯腈的單 體摩爾比不同。本發明所采用的苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物的單體摩爾比范圍為苯乙 烯丙烯腈=10 70 30 90。本發明利用磺化水解改性的方法處理苯乙烯_丙烯腈共聚物廢棄物，制得的磺化 水解產物具有大量的極性易水化的離子基團并具有一定的吸水特性。在濃硫酸下，苯乙 烯_丙烯腈共聚物可產生水化能力、吸水和保水能力強的羧基和磺酸基，另外聚丙烯腈鏈 段還會反應產生酰胺基、酰亞胺基等基團，提高產物的抗鹽性能。將此磺化水解產物作為水泥減水劑，可以利用其對水分子的吸收能力，吸附水泥漿中的游離水；同時磺化水解產物可 吸附在水泥漿顆粒表面，利用其自身的極性水化離子基團在水泥漿顆粒表面形成水化膜， 阻止水泥漿顆粒間的相互碰撞和吸附，使之不能產生絮凝結構而釋放出游離水；而在磺化 水解產物中的具有抗鹽性的酰胺基、酰亞胺基，則可保證水泥漿的穩定性。通過磺化水解方 法處理苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物后所得到的兼具羧基、磺酸基、酰胺基、酰亞胺基等基 團的新型產物，作為水泥漿減水劑，具有沁水率低且穩定水泥漿的作用。目前仍未見到利用磺化水解改性對苯乙烯-丙烯腈共聚物進行處理制得兼具羧 基、磺酸基、酰胺基、酰亞胺基等基團的磺化水解產物的專利報道。本發明所得的產品可以 作為新型水泥減水劑，其綜合性能優異、應用前景較為廣闊。方案中反應體系包含廢棄物和濃硫酸，采用有機溶劑，可在較低反應溫度和較短 的反應時間下得到性能相近的產品，有別于其他采用昂貴的催化劑的磺化體系，本發明所 采用的方法反應時間短，降低產品成本，制備效率高，反應路線簡單，適用于工業化生產。本發明所采用的苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物經過磺化水解反應后得到的產品 引入水化能力強的基團，其水泥減水效率較好。本發明產品在干燥狀態下為深褐色粉末， 具有高吸水性且在吸水后呈琥珀色凝膠狀，具有一定的吸水和保水功效，具有沁水率低的 優點。測試表明本發明產品具有一定的減水性能，對水泥減水效率較高，最高減水率可高達 20%以上。且產品成本低、生產工藝簡單、綜合性能優異，與市場上同類產品相比，具有一定 的競爭優勢。另外一方面，又可解決廢舊塑料對環境的污染問題。
具體實施例方式結合實施例，進一步說明本發明的具體原料配方和工藝流程。本發明產品按GB/ T8077-2000《混凝土外加劑勻質性試驗方法》進行對水泥漿流動度和減水度進行測試，水灰 比為0. 40，用水量為87g，減水劑摻量為 2. 5%，所用的水泥牌號為天馬水泥425。實施例1 采用以下質量份原料苯乙烯_丙烯腈共聚物廢棄物(苯乙烯丙烯腈單體摩爾 比=70 30) 10份，98%濃硫酸60份；苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物經過凈化粉碎，按配 比加入濃硫酸，充分攪拌，在85°C下反應5小時，得到的產物經抽濾分離廢酸，通過水洗、干 燥、粉碎后制得產物為深褐色粉末。在攪拌條件下將產品批量加入至水泥漿中。常溫下測 得水泥漿凈漿空白流動度為137mm，當減水劑的摻量為(水泥重量％ )時，水泥漿流動 度為198mm，有效減水度19. 7%。實施例2:采用以下質量份原料苯乙烯_丙烯腈共聚物廢棄物(苯乙烯丙烯腈單體摩爾比=10 90) 10份，85%濃硫酸100份；苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物經過凈化粉碎，按配 比加入濃硫酸，充分攪拌，在70°C下反應7小時，得到的產物經抽濾分離廢酸，通過水洗、干 燥、粉碎后制得產物為深褐色粉末。在攪拌條件下將產品批量加入至水泥漿中。常溫下測 得水泥漿凈漿空白流動度為137mm，當減水劑的摻量為(水泥重量％ )時，水泥漿流動 度為216_，有效減水度22.0%。實施例3:采用以下質量份原料苯乙烯_丙烯腈共聚物廢棄物(苯乙烯丙烯腈單體摩爾比=60 40) 10份，90%濃硫酸90份；苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物經過凈化粉碎，按配 比加入濃硫酸，充分攪拌，在100°C下反應2小時，得到的產物經抽濾分離廢酸，通過水洗、 干燥、粉碎后制得磺化水解產物，產物為深褐色粉末。在攪拌條件下將產品批量加入至水泥 漿中。常溫下測得水泥漿凈漿空白流動度為137mm，當減水劑的摻量為(水泥重量％) 時，水泥漿流動度為187mm，有效減水度17. 8%。實施例4 采用以下質量份原料苯乙烯_丙烯腈共聚物廢棄物(苯乙烯丙烯腈單體摩爾 比=60 40) 10份，環己烷20份，98%濃硫酸80份；苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物經過凈 化粉碎，在60°C下于環己烷中充分溶脹，加入計量的濃硫酸，在80°C下回流反應4小時，得 到的產物經減壓蒸餾回收溶劑、抽濾分離廢酸，通過水洗、干燥、粉碎后制得磺化水解產物， 產物為深褐色粉末。在攪拌條件下將產品批量加入至水泥漿中。常溫下測得水泥漿凈漿空 白流動度為137mm，當減水劑的摻量為(水泥重量％ )時，水泥漿流動度為201mm，有效 減水度20. 5%。實施例5 采用以下質量份原料苯乙烯_丙烯腈共聚物廢棄物(苯乙烯丙烯腈單體摩爾 比=50 50) 10份，環己烷40份，98%濃硫酸100份；苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物經過 凈化粉碎，在60°C下于環己烷中充分溶脹，加入計量的濃硫酸，在80°C下回流反應6小時， 得到的產物經減壓蒸餾回收溶劑、抽濾分離廢酸，通過水洗、干燥、粉碎后制得磺化水解產 物，產物為深褐色粉末。在攪拌條件下將產品批量加入至水泥漿中。常溫下測得水泥漿凈 漿空白流動度為137mm，當減水劑的摻量為(水泥重量％ )時，水泥漿流動度為202mm， 有效減水度20.7%。實施例6 采用以下質量份原料苯乙烯_丙烯腈共聚物廢棄物(苯乙烯丙烯腈單體摩爾 比=45 55) 10份，吡啶30份，98%濃硫酸100份；苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物經過凈 化粉碎，在75°C下于吡啶中充分溶脹，加入計量的濃硫酸，在100°C下回流反應5小時，得到 的產物經減壓蒸餾回收溶劑、抽濾分離廢酸，通過水洗、干燥、粉碎后制得磺化水解產物，產 物為深褐色粉末。在攪拌條件下將產品批量加入至水泥漿中。常溫下測得水泥漿凈漿空白 流動度為137mm，當減水劑的摻量為(水泥重量％ )時，水泥漿流動度為215mm，有效減 水度21. 3%。實施例7 采用以下質量份原料苯乙烯_丙烯腈共聚物廢棄物(苯乙烯丙烯腈單體摩爾 比=60 40) 10份，1，2-二氯乙烷40份，98%濃硫酸100份；苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄 物經過凈化粉碎，于1，2-二氯乙烷中充分溶脹，加入計量的濃硫酸，在80°C下回流反應4小 時，得到的產物經減壓蒸餾回收溶劑、抽濾分離廢酸，通過水洗、干燥、粉碎后制得磺化水解 產物，產物為深褐色粉末。在攪拌條件下將產品批量加入至水泥漿中。常溫下測得水泥漿凈 漿空白流動度為137mm，當減水劑的摻量為(水泥重量％ )時，水泥漿流動度為220mm， 有效減水度20.9%。實施例8 采用以下質量份原料苯乙烯_丙烯腈共聚物廢棄物(苯乙烯丙烯腈單體摩爾比=60 40) 10份，環己烷和1，2-二氯乙烷(質量比為1 1)混合溶劑40份，98%濃硫 酸100份；苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物經過凈化粉碎，于混合溶劑中充分溶脹，加入計量 的濃硫酸，在80°C下回流反應4小時，得到的產物經減壓蒸餾回收溶劑、抽濾分離廢酸，通 過水洗、干燥、粉碎后制得磺化水解產物，產物為深褐色粉末。在攪拌條件下將產品批量加 入至水泥漿中。常溫下測得水泥漿凈漿空白流動度為137mm，當減水劑的摻量為(水泥 重量％ )時，水泥漿流動度為218mm，有效減水度21. 1%。
權利要求
一種利用苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物制備水泥減水劑的方法，其特征是選用質量份數為苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物10份，濃硫酸60～100份，有機溶劑0～40份的原料混合均勻，在70～100℃下攪拌反應2～7小時，對產物分離純化得到粉末狀產品。
2.如權利要求1所述的方法，其特征是所述的苯乙烯_丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物 來源于單體摩爾比為苯乙烯丙烯腈=10 70 90 30的苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫 塑料粉末。
3.如權利要求1所述的方法，其特征是所述的濃硫酸濃度為85 98%。
4.如權利要求1所述的方法，其特征是所述的溶劑采用環己烷、1，2_二氯乙烷、吡啶中 一種或多種混合使用。
全文摘要
本發明涉及利用苯乙烯-丙烯腈共聚物廢棄物制水泥減水劑的方法。選用質量份數為苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物10份，濃硫酸60～100份，有機溶劑0～40份的原料混合均勻，在70～100℃下攪拌反應2～7小時，對產物分離純化得到粉末狀產品。所述的苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料廢棄物來源于單體摩爾比為苯乙烯∶丙烯腈＝10～70∶90～30的苯乙烯-丙烯腈共聚物泡沫塑料粉末。溶劑采用環己烷、1，2-二氯乙烷、吡啶中一種或多種混合使用。測試表明本發明產品具有一定的減水性能，對水泥減水效率較高，最高減水率可高達20％以上。且產品成本低、生產工藝簡單、綜合性能優異，與市場上同類產品相比，具有一定的競爭優勢。另外一方面，又可解決廢舊塑料對環境的污染問題。
文檔編號C04B103/30GK101831029SQ201010191030
公開日2010年9月15日 申請日期2010年6月3日 優先權日2010年6月3日
發明者劉曉菲, 吳博, 曾安蓉, 李琳 申請人:天津大學