SM型三聚氰胺系减水剂sulfonated melamine series resins _外加剂技术_技术

　　高强混凝土、彩色混凝土、耐火混凝土、流态混凝土、石膏最佳的选择

　　本品为水溶性改性三聚氰胺甲醛树脂系高效减水剂。具有非引气、低碱、高减水、有效控制混凝土泌水及增强性能，特别是具有减少混凝土收缩等特点。与萘系减水剂相比，三聚氰胺高效减水剂的优点是：减水率高、无缓凝、增强作用显著、硫酸钠含量低、不含氯离子，对胶凝材料品种适应性强，和其他外加剂的相容性好。可以完全取代萘系高效减水剂或与其它外加剂复合使用。本品符合GB8076－1997国家标准高效减水剂指标。
一、适用范围
1、用于铝酸盐水泥制作耐火砼，110℃烘干及高温（1000~2000℃）下的抗压强度提高60～170%。对纯铝酸钙水泥有极佳的适应性。常用掺量为胶结材的0.5~1.5%。可以应用于制作定形、不定形耐火砖及耐火浇注料等。尤其适宜配制低水泥量耐火浇注料。掺加SM后，可以明显提高耐火材料的抗压、抗折强度，降低耐火材料的显气孔率，提高密度，延长使用寿命。
2、制备浇注设备基础的灌浆料，制备自流平地坪材料。在非金属耐磨地坪材料（干粉砂浆）、自流平砂浆及自流平彩色砂浆等中得到广泛应用。它可以提高地坪表面的硬度及光洁度，不产生龟裂，色泽和顺鲜艳。
3、可以应用于α、β半水石膏及硬石膏粉中，减水率大，增强效果非常明显。掺量为石膏粉重量的0.5～1.2%。改善石膏浆体的塑性粘度，同时可提高石膏制品的表观光洁度、耐久性、抗磨性等。配制高强石膏、石膏制品的流动性、抗压强度、抗折强度、抗渗性、表面光洁度和弹性均有改善，使石膏模具周转率增加4～5倍。
4、适于配制商品混凝土、泵送混凝土、流态砼、高强高性能混凝土、免振捣自密实混凝土、蒸养砼，高强砂浆。
5、适于配制耐火混凝土、蒸养混凝土、清水混凝土、装饰混凝土，彩色砼。
6、可以作为防水材料的主要组分，提高混凝土或砂浆的抗渗能力。也可以与UEA等材料作为混凝土的组分配制结构自防水混凝土。
7、作为油井水泥的高效分散剂应用于油井固井工程中。本产品已在大庆油田得到广泛应用。
8、制品塑面光亮、光滑、坚硬耐磨、花纹清晰，红、黄、绿等各种色彩都鲜亮、持久如新。
9、三聚氰胺高效减水剂的颜色为白色，不引气，因此适合于清水混凝土。
10、三聚氰胺在低温下也无沉淀产生，有利于冬季施工。
11、三聚氰胺在提高早期强度以及无加气性使其在预制混凝土方面应用比较理想，适用于蒸养制品。
12、三聚氰胺高效减水剂收缩较小，控制泌水较好，大量用于地砖制造的光亮剂。
二、主要性能
1、本品为无色或淡黄色透明液体，无毒、无腐蚀、不燃。
2、减水率15～30%。砼1d强度提高40～100%，7d强度提高30～70%，28d强度提高30～60%。
3、本品纯度高，故冬季使用无结晶现象。
三、匀质性指标
1、外观：白色粉末（粉剂）；透明液体（液剂），有相当粘性（用手触摸可辨认）。
2、Na2SO4含量：3.0~4.0%。
3、表面张力（1%浓度液体）（71±1）×10－5N/cm。
4、氯离子含量：0.3~0.4%。
5、pH值：7~9。
6、安全性：无毒、无污染。
7、有效含固量约为40%，比重约1.2（用比重计可检测）。
8、关键性能：分散能力，是对光亮塑面、增强、耐磨，特别对色彩持久性起关键作用的性能。简单检测方法：将少量水泥面料与水拌成团状（水灰比为0.3，或更低），然后，加入面料量2%的光亮剂，充分搅拌均匀，这时，团状物应变成稀浆，放在玻璃板或塑料膜上，能完全流平，多次堆起，能再流平，关键是要能持续相当的时间，如30min以上。
9、产品稳定性可达八年：即使反复经历冷冻、结冰、溶解，也不影响产品稳定性及使用性能。
四、推荐掺量：液体掺量为胶凝总量的1.5～4.0%。
五、使用方法
1、直接掺入混凝土中。2、可使用本品配制其它混凝土外加剂，须经试验确定。
六、注意事项：贮存本品的容器应洁净、密封，使用时须搅拌均匀。

Concrete High-range Water-reducer SM

Concrete High-range Water-reducer SM (Sulfonated Melamine-formaldehyde Resin) is a polymer electrolyte, SM is the best one of existing concrete admixture in comprehensive properties.
It is able to prepare high-strength concrete and flowing concrete by adding SM into Ordinary Portland Cement. For high-strength concrete the compressive strength will reach or surpass 80MPa．This concrete is largely used in high-raise building and many important prestressed concrete structure of civil engineering. The flowing concrete is usually used for in-site casting and pump concreting，such as mass foundation and other structure with closs arranging reinforcement .
It has a excellent compatibility for Aluminous Cement. It metallurgical industry SM is often used as major admixture for refractory concrete, included castables and field mixes.
The product of SM is of a white or transparent colourless water solution. Owing to this it can be extensively used in inorganic decorative materials such as man-made marble，terrazzo，paints and various gypsum products .
Characteristics

项目名称	指标	项目名称	指标
Outward Appearance	White powder	Na2SO4 content	3.0～4.0%
Outward Appearance	Yellowish transparent liquid	8.5
Surface Tension	(71±1)×10N/cm	Cl-content	0.3～0.4%
pH Value	7～9	Environment security	Poisonless, Pollutonless

Principle Technical properties
1．For dosage within 0.5～1.0％ by weight of cement，the water reduction rate will be 20～25％2. When dosage is appropriate , It is able to increase the compressive strength of concrete and mortar by 40～100％ at one day，by 30～60％ at 28 days . The later age strength also in crease (about 20％) .
3. It is able to prepare high strength concrete (60～80MPa，even higher) by using 45.5#～55.5# Ordinary Portland Cement .
4．Adding SM to refractory concrete，from Aluminous Cement，the strength after drying at 110℃ and after burning at high temperature will increases obviously(by 60～170％ for compressive).
5. Because of no air-entrainment SM can be used curing of concrete and their products.
6. The SM is usually applied for α-hemi hydrate gypsum and β-hemi hydrate gypsum，When dosage is 0.5～1.0％ by weight of gypsum，It is able to increase the strength of gypsum by high water-reducing rate.

SM 高效减水剂

一、概况
　　 SM 高效减水剂是一种水溶性阴离子型高聚合物电介质，对水泥具有极强的吸附和分散作用。它是现有混凝土减水剂中综合指标较好的减水剂之一。 SM 高效减水剂的特点是：白色、减水率高、非引气型、氯离子含量低对钢筋无锈蚀、对各种水泥的适应性好。使用 SM 高效减水剂，混凝土早期强度和抗渗性明显增高，施工性、保水性更好。蒸汽养护适应好。因此不仅适用于泵送混凝土、预制混凝土、管椿混凝土，特别适用于清水混凝土、装饰混凝土、自流平混凝土等。除在混凝土中使用外，也可在石膏中作为减水剂使用，提高石膏制品的强度。

二、技术数据
外观：粉剂为色粉末。液体为无色透明液体
含水量 (%) ( 粉剂 ) ：小于 3 。
固体含量 (%) ( 液体 ) ： 20 ± 1 、 40 ± 1
PH 值 ( 20 ℃ ) ， 20% 溶液： 8 ～ 9 。
硫酸根离子含量 (%) ： 3~4
氯离子含量 (%) ： 0.03~0.04
表面张力 (mN ／ m) ： 71.5~72.0
建议掺加量： 0.3 至 1.0% ( 水泥用量 ) 。

三、规格
本产品分为：
粉末、 40% 液体。

四、适用范围
　　可用于高强混凝土、高流动性混凝土、高耐久性混凝土、铝酸盐水泥耐火混凝土或低水泥耐火浇注科、蒸养混凝土、高强砂浆、石膏制品、自流平地坪、填缝料、灌浆材料等。也可作为光亮剂生产彩色地砖和盾构管片。液体可以用作复配其他外加剂的母液。

五、包装
粉末：塑料密封袋装，每袋 20 公斤。液体：桶装，每桶 250 公斤。

六、储存
粉末易吸潮，应在密封的原装袋中存放，并置于干燥的地方。储存期：一年。

七、运输规定
不燃，无毒，一般运输要求。

SM High-Range water Reducer

一、 Description
　　 System High efficient water reducer is a negative ion type high polymer dielectric material which can be dissolved in water. It has very strong adsorption and dispersion effects to the cement. It is one of the good water reducers which have the better comprehensive property indexes. Its characteristics are: white, high water reducing effect, non-air-entrained, low C1 ion content (thus the steel bars in the concrete cannot be rusted), suitable for various cements. When this product is applied, the early strength and the anti-water-permeation of the concrete are increased obviously, and the construction property and the water-keeping ability of the concrete will be better. Therefore, it is not only suitable to be used in the pump concrete, the prefabricated concrete, the tube pile concrete , but also it is specially suitable to be used in the faiv-face comcrete concrete, the decoration concrete , the self-flowing concrete, and son on . Besides the uses in the concrete. It also can be used in the gypsum as the water reducer to enhance the strength of the gypsum.

二、 Properteis
Outward appearance ： White powder or colorless
Transparent liquid
Water content(powder)(%) ：＜ 3
Solid substance(liquid) (%) ： 20+/-1
PH value (20degree C., 20% solution) ： 8~9
SO 4 ion content (%) ： 3~4
C1 ion content (%) ： 0.03~0.04
Surface tension (mn/m) ： 71.5~72.0
Suggested mixing amount ： 0.3 1.0% (of the cement amount).

三、 Specification
This product is divided into:
SM (P) (Powder), SM (L) (Solution) 40%.

四、 Suitable application range
　　This product can be applied in the high strength concrete, the high fluidity concrete, the high duration concrete, the aluminate cement refractory concrete or the low cement refractory concrete, the grouting materials, the steam curing concrete, the high strength mortar , the gypsum products, The self-flowing ground, the stuffing materials, the grouting materials, and so on . It also can be used as the brightened agent for manufacturing the coloured ground brick and the tunnel liner. The liquid product can be used as the mother liquor to compound the other additional agent.

五、 Package
Powder: plastic sealed bag . 20kg per bag , solution ： in bulk 250kg drum.

六、 Storage
This powder is easy to absorb the moisture from the air. So it must be kept in the original sealed bag and stored at the dry place. The storage period is one year.

七、 Transportation
This product is non-toxin and non-flammable. So the transportation requirement is general.

[ 应用实例 1]

三聚氰胺系高效减水剂的合成

一、合成方法

1 、主要基本化工原料
　　甲醛 HCHO 又名蚁醛，常温下是气体，沸点－ 210 ℃ ，易溶于水，工业品为 37~40% 的甲醛水溶液。分子中的羰基（＞ C = O ）直接与两个氢原子相连，这一结构上的特点决定了它具有活泼的化学性质。
　　三聚氰胺 (H 2 N · CN) 3 亦称蜜胺，白色晶体，易溶于温热的甲醛水溶液，分子中存在三个活泼的氨基（－ NH 2 ）。
　　尿素 H 2 N · CO · NH 2 又名乙酰胺，无色晶体，溶于水、乙醇和苯，水溶液呈中性反应，分子中含有两个活泼的氨基（－ NH 2 ）。
　　磺化剂常用的有亚硫酸氢钠（ NaHSO 3 ）、亚硫酸钠（ Na 2 SO 3 ）或焦亚硫酸钠（ Na 2 S 2 O 5 ）等无机盐类，其分子中都含有磺基（－ SO 3 H ）。

2 、合成技术路线

　　上述三个反应过程均在人工控制的反应釜中进行，反应温度、反应时间和溶液的 pH 值是影响反应过程的主要工艺参数。

3 、合成反应
　　在本研究中磺化三聚氰胺甲醛缩合物类高效减水剂原合成采用四步反应，即羟甲基化反应、磺化反应、缩合反应和稳定重排反应。每步反应均有相应的控制条件，包括反应物的配比、介质条件（ pH 值）、反应温度和反应时间等。

（ 1 ）羟甲基化反应
　　将三聚氰胺、甲醛、水按照一定配比加入反应瓶中，开动搅拌装置，逐渐加热至 65~ 75 ℃ ，保温 60min 左右。
　　该反应是一个不可逆的放热反应，反应进程与介质的 pH 值有关。在酸性介质中可以非常快的速度生成树脂并同时产生凝胶化，在中性或碱性介质中反应生成羟甲基三聚氰胺。为了使反应容易控制在这个阶段，反应在弱碱性介质（ pH=8.5 ）中进行。

影响羟甲基化的主要因素有：
①反应介质酸碱度： pH 值过低，反应过快，易产生凝胶； pH 值过高，甲醛会发生 Cannizzao 副反应。
②反应时间：时间短，转化率降低，羟甲基化将不完全
③投料比例：将影响羟甲基三聚氰胺的分子结构及后续工艺的工艺参数。

图 1 为不同温度下羟甲基化反应中甲醛随反应时间的变化关系。

　　由图 1 可以看出，甲醛的羟甲基化反应是非常迅速的，混合几分钟内，大部分已反应完。但当继续反应时，浓度的降低已非常慢。

（ 2 ）磺化反应
　　羟甲基化结束后，加入磺化试剂，升高反应温度至 85~ 95 ℃ ，反应 1~2h ，即可使得羟甲基三聚氰胺转化为磺化的羟甲基三聚氰胺。

表 1 反应时间与磺化反应转化率的关系

时间

转化率

时间（ min ）

103

120

磺化转化率（ % ）

51.3

68.1

77.2

83.4

88.7

92.8

96.3

影响磺化反应转化率的主要因素有：

①反应时间：合成时间过短，溶液中会存在过多的磺化试剂。
②磺化剂的量：用量少，反应快，转化率高；用量多，反应不充分。
③磺化介质 pH 值： pH 值过低，易缩聚交联而不能磺化。
④反应温度：温度低于 80 ℃ ，反应进行缓慢，转化率低；高于 95 ℃ ，易于发生副反应，减水率降低。

（ 3 ）缩合反应
　　羟甲基三聚氰胺磺酸盐在酸性条件下，通过羟基间的脱水，发生缩合反应，生成高分子聚合物。缩合反应是合成工艺条件中最关键的一步，影响缩合反应的因素很多，主要有：
①缩合的酸性条件：通常加入一定量的浓 H 2 SO 4 作为反应的催化剂，根据酸度的大小控制反应的时间。
②反应温度：温度超过 75 ℃ 一般均会凝胶，即使合成得到产品，减水率也很差，达不到高效减水剂的要求。反应温度通常控制在 50~ 60 ℃ 。
③反应时间：反应体系随着反应时间的增加，体系黏度将增加；达到一定时间，将会发生凝胶，减水作用减弱甚至丧失。
④反应物的浓度：浓度过低，反应体系的反应分子碰撞几率降低，反应时间很长；浓度过高，缩聚很快，极易凝胶，反应不易控制。通常浓度在 20~50 之间较好。

（ 4 ）稳定反应
　　在缩聚反应产物中加入碱液中和，升温至 75~ 90 ℃ ，稳定 60~120min ，调节 pH=7~9 。最后得到浓度为 40% 的水溶液产品，或者经真空脱水浓缩后，喷雾干燥得白色粉状产品。

二、合成工艺控制参数项

合成工艺控制参数

控制参数	控制指标	控制参数	控制指标
硫酸含量	50%	缩合温度	50~ 65 ℃
碱含量	≥ 30%	缩合反应 pH 值	≤ 6
羟甲基化温度	65~ 75 ℃	缩合终点	无甲醛味
磺化 pH 值	≥ 10	稳定终点 pH 值	7~9

三、实验结果及性能分析

合成产品性能：按照上述工艺流程，经过优化工艺参数合成的减水剂性能指标如表 2 所示。

表 2 合成的磺化

三聚氰胺系减水剂（ SMF ）质量指标

项目名称	指标
固体含量（ % ）	40 ± 2
密度（ 20 ℃ ） ,g/ml	1.21
pH 值	8~9
硫酸钠含量（ % ）	≤ 4.0
氯离子含量（ % ）	0.02~0.04
黏度（ s ）	30~60

　　合成减水剂的黏度不同说明其分子量大小不同。当黏度小于 17s 时，分子量过小，达不到较好的分散效果，减水率也较低；当黏度大于 70s 时，分子量很大，减水剂分子链过长或产生支链，也起不到好的分散效果。
　　如图 2 ，在减水剂加量相同的情况下，三步法比两步法的净浆流动度更大，而四步法比前两者的流动度都要大。其中的两步法指第一步一次加料进行羟甲基化及磺化反应，第二步进行缩合反应；三步法指先羟甲基化，再磺化，最后缩合反应，不考虑重排稳定反应。

四、结论

1 、四步法合成的减水剂比两步法与三步法性能优异，在相同加量的情况下，净浆流动高，减水率高。
2 、羟甲基化反应进行得很快， 10min 即已反应充分，缩聚反应对合成最为重要，是关键的一步。
3 、温度、时间、 pH 值等工艺参数决定着该减水剂的质量，稳定反应决定着液体状产品的贮存稳定性。如果稳定阶段反应时间过短，重排稳定反应不充分，液体状产品随时间的增加，黏度会升高，最终导致凝胶。
4 、最终产品中硫酸钠的含量可低于 4% ，固含量可达 40% ，是一种低硫酸钠含量的高效减水剂。

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