萘系高效减水剂
(1)产品特点
萘系高效减水剂的化学成分为茶磺酸甲醛缩合物。结构式为：

    萘系高效减水剂由工业茶（或精茶）经浓硫酸磺化后用甲醛缩合、液碱中和而成，主要成分是B-茶黄酸甲醛缩合物，硫酸钠的含量≤30%,属非引气型减水剂，其特点是减水率高，增强高，不引气，适合配制各种早强、高强、蒸养、流态混凝土。萘系高效减水剂适用于所有钢筋混凝土和预应力混凝土结构，可单独使用，也可与其他外加剂复合使用。
(2)配方
见表3-1。

 原料
茶（煤焦油脑、精茶）、硫酸、甲醛、氢氧化钠、氧化钙。
 主要生产设备
磺化反应釜、缩合釜、中和槽、板框式过滤机、喷雾干燥设备
 生产工艺及配制方法
萘系高效减水剂由茶与浓硫酸在160~165℃下，经磺化后得到a-茶磺酸和B-茶磺酸然后在120℃水解，除去a-茶磺酸。B-茶磺酸在硫酸催化下与甲醛缩合，最后用碱中和得茶磺酸甲醛缩合物粉状减水剂。
生产工艺流程如图3-3所示。

图3-3 萘系高效减水剂生产工艺流程图
a.磺化反应
    工业茶或茶渣经过浓硫酸磺化后，在茶环上的氢原子被磺酸基所取代，形成磺酸衍生物，如a-茶磺酸、B-茶磺酸、二磺酸及多酸等。茶的磺化是可逆反应，且磺酸基进入茶的位置与反应条件有关。在较低温度（如35~60℃）磺化时，易生成a-茶磺酸，而在较高温(如160~165℃）磺化时，则主要生成较为稳定的B-茶磺酸。
茶完全熔化后，开始加入硫酸时的温度对磺化效果的影响也较大，加酸温度高些较好，一般控制在160~165℃的范围。磺化时间2.5h,磺化温度控制在160~163℃。
b.水解反应
    磺化反应会生成二磺酸，水解的目的就是要将二磺酸中的a-茶磺酸经水解除去。水解反应是一个可逆平衡反应，水解用水量越多，越有利于反应向正向进行，但水解反应后的缩合反应需要一定的酸度。若水解加水量过多，势必会降低酸度，不利于缩合反应的进行。水解反应的温度不宜太高，水解反应的加水量为每摩尔茶水解用20g,反应温度100~105℃为了缩短生产周期及节约能源，水解时间为0.5h。
c.缩合反应
    由于茶磺酸与甲醛的缩合反应是亲电反应，而磺酸基是一种吸电子基团，它会降低茶环的反应活性，不利于缩合反应的进行。
    缩合反应是由B-茶磺酸与甲醛在酸性介质中，通过烷基将茶磺酸连接成为含有2个或多个茶环混合物的过程。为了得到长链型减水剂，甲醛与B-茶磺酸的物质的量之比应尽可能接近1:1。缩合反应需要在一定酸度下进行，故在缩合初期补加浓硫酸，最好是发烟硫酸加酸量为每摩尔茶添加0.25mol,温度对缩合过程影响不大，缩合温度应控制在105~110℃为宜。缩合时间为3h。
中和反应
    在磺化和缩合过程中均有过量的未反应的硫酸，这些残余硫酸在合成的最后阶段需要采用碱液将它们中和成盐类。中和是用碱液（NaOH)或生石灰水与茶磺酸甲醛缩合产物及量的硫酸反应，分别生成B-茶磺酸盐缩合物及硫酸盐。中和至pH值为7~9。NaOH价格较贵，可用纯碱代替。
生产实例：在1000L反应釜中，加入150kg工业茶，加热熔化，升温到120℃时启动搅拌。然后升温到150℃，开始缓慢加入98%浓硫酸95kg,在搅拌状态下于155~160℃下恒温2~3h,进行磺化反应，反应结束后，降温至120℃，加水115kg,于100~105℃水解50min,然后补加硫酸，使总酸度在30%左右，反应物降温至90℃左右时，在2h内滴加完37%甲醛95kg后，在105~110℃下进行缩合反应2h,缩合反应完毕时加入100kg冷水搅拌均匀，再加300g/L的NaOH溶液236L,搅拌均匀，用石灰水调pH值至7~9。进行真空抽滤，将滤液浓缩到50%,喷雾干燥即制得棕色粉末状产品。
 萘系高效减水剂生产中有关问题的处理
a.磺化终点不到
磺化终点是检验磺化反应是否完全，检验方法为测酸度和看磺化物水溶液是否有油状物，如酸度符合要求，又无油状物，则反应是完全的，否则是不完全的。原因有：
i.加酸量不足，必须补加酸，再进行磺化；
ii.反应温度低，必须提高反应温度到160~165℃，延长保温时间；
ii.保温时间不够，延长保温时间。
b.缩合过程中溢锅或喷料
    常压缩合时，若升温缓慢，温度不超过100℃，不会发生釜内物料喷溢事故，反之则会发生事故，特别是带压缩合更易发生。
发生喷料的原因有：
i.加甲醛时温度过高，一般控制在90~100℃；
ii.水解后的酸度过高，一般控制在26%~30%;
iii.升温过急，处理方法是立即向反应釜夹套加入冷却水，必要时用冷水浇淋反应盖，如果温度和压力仍急剧上升时，则可开启放料阀门立即放出部分物料，否则会造成严重后果；
iv.加甲醛速度过快，应缓慢滴加，一般控制在2.5~3.0h。
总之，缩合反应激烈，操作时一定要小心谨慎。
c.甲醛不能过量
在缩合过程中，会出现物料突然变稠，致使搅拌困难，甚至停止，而使物料固化在反应釜内，需要人工清理，有时还会造成搅拌器和反应釜损坏，避免的方法是：
i.水解后酸度不能过高；
ii.加甲醛速度不能过快，一定要缓慢滴加。
如反应过程中发现物料变稠，搅拌困难时，需要加入一定量的热水，将物料稀释。
(3)产品技术性能
本产品为非引气型高效减水剂，其适宜掺量为水泥质量的0.5%~1.0%。
 外观：淡黄色粉末状物或米棕色粉末状物。
 减水率为15%~20%,3d混凝土抗压强度提高50%以上，28d强度提高20%~40%。
 泌水率比：≤100%。
 含气量：≤3%。
 可使低塑性混凝土及塑性混凝土的坝落度提高10~15cm,保水性、黏聚性和可泵性改善。抗渗性、抗冻融性、抗盐类结晶腐蚀等性能显著提高，抗渗等级可达P15。
 混凝土凝结时间（min):初凝-60~+90
终凝-60~+90
 混凝土抗压强度比：1d≥140%,3d≥130%,7d≥125%,28d≥120%,90d≥100%。
 收缩率比：≤135%。
 可节约水泥15%~20%。
 本品不含氯盐，对混凝土收缩无不良影响，对钢筋无锈蚀性。
(4)施工及使用方法
    萘系高效减水剂为固体粉末状物质，使用前应先用热水化成一定浓度的溶液，浓度一般为25%~35%,与拌合水一起加入混凝土拌合物中，也可直接将干粉掺入水泥中先干拌，再加水与砂湿拌，搅拌时间≥3min,注意不得掺入已结块的减水剂，搅拌应保证均匀。萘系高效减水剂掺量幅度较大，主要是由于它的性能优良，缓凝性小，所以一般配制C40以上强度等级的混凝土时，掺量以水泥质量0.5%~0.7%计，配制C80以上强度等级的混凝土时，掺量为0.7%~1.0%。如为改善混凝土和易性，掺量为0.3%~0.5%即可。使用单位在施工前可通过试验确定。