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聚羧酸系功能型混凝土外加剂的合成与应用技术-系列发明

发布时间:2017-05-10 15:37:14

附:公示项目信息
  1、项目名称: 聚羧酸系功能型混凝土外加剂的合成与应用技术
  2、候选单位(含排序):北京建筑大学,北京市建筑工程研究院有限责任公司,上饶市天佳新型材料有限公司,广东ballbet贝博app下载建材科技发展有限公司,湖南湘鑫科贸发展有限公司
  3、候选人(含排序):李崇智、王万金、徐文海、王林、袁荣辉、王湘裕
  4、项目简介:
    聚羧酸系减水剂具有分散性能好、减水率高以及生产应用过程绿色环保等优点,在我国近年来的房建、公路、铁路、水利、海洋等工程领域得到了极为广泛的应用。本项目组依托国家科技型中小企业技术创新基金、北京市专项、北京市自然基金等十余个省部级项目,历经 12 年时间,围绕聚羧酸系高性能减水剂的结构与性能关系、功能型聚羧酸系减水剂的研究与应用、新型聚羧酸系减水剂的研发、现代高性能混凝土与装配式构件专用聚羧酸系减水剂的开发等课题进行研究攻关,取得了 15 项具有创新性和实用性的授权国家发明专利成果。主要技术发明内容如下:
    强缓凝型、高减水型、超早强型聚羧酸系减水剂的合成与结构性能研究:从 2005 年至2009 年,聚羧酸系减水剂在国内工程应用处于国外引进和国内生产并进的起步阶段,项目组持续得到国家科技型中小企业技术创新基金等项目支持,通过分子设计与合成工艺创新,实现调节聚羧酸系减水剂分子结构中的组成单元,改变聚羧酸系减水剂分子的平均分子量和主链上的功能性侧基种类与密度,合成并表征了强缓凝型、高减水型、早强型三种聚羧酸系减水剂的分子结构与性能关系,提出聚羧酸系减水剂的分子结构对混凝土性能的影响机理,在理论研究和工业化实践方面取得创新性突破。共合作完成期间发表 15 篇论文,其中 7 篇 SCI/EI 论文,独创性地提出了聚羧酸系减水剂分子结构模型,有 2 篇 EI 论文的下载次数 1000余次,他引次数 100 余次,获 4 项国家发明专利,拥有自主知识产权的新产品 AN4000、TJ-9聚羧酸系减水剂达到国外同类产品水平,在国内最早批次通过了铁道部的 CRCC 认证,应用于京沪、武广高铁工程的要求,工程应用产量 9000 吨,当时售价 5800 元/吨,利润 1800 元/吨,新增产值 5220 万元,利润 1620 万元。
    功能可控型聚羧酸系减水剂的研究与应用技术:从 2010 年至 2012 年,在北京市科技专项、江西省对外合作计划等项目的支持下继续深化研究,重点解决了企业在聚羧酸减水剂合成过程中存在的稳定性问题及应用过程中与水泥的相容性问题。研究通过改变大单体、酸醚比及聚羧酸减水剂合成工艺,探讨聚羧酸系减水剂对水泥水化历程的影响,基于甲基烯丙基聚醚大单体的各种缓释型聚羧酸系保坍剂及其制备方法应运而生,缓释型、聚羧酸系保塑剂、保坍剂分别代表企业的核心技术,共获 5 项国家发明专利,实现了聚羧酸高性能减水剂的功能可控。20%浓度的聚羧酸系减水剂在掺量 0.8-1.5%、减水率超过 30%、能控制 3 小时混凝土坍落度损失低于 5%,技术经济指标的工业化、实用化水平进一步提高,得到了快速应用推广。合作推广新技术的 4 家企业按年产量 4000 吨计算,3 年产量约 4.8 万吨,若取当时售价 3200 元/吨,利润 800 元/吨,新增产值 1.536 亿元,利润 3840 万元,代表性应用的工程包括北京奥运场馆工程、沪昆高铁工程、上海迪斯尼工程、广州东塔工程、三亚某海军工程、京承高速工程等多个国内著名工程。
    新型聚羧酸系减水剂的研发:从 2013 年至 2016 年,继续在北京市自然基金、北京市科技计划、江西省重点新产品计划、企业自有资金等支持下,针对聚羧酸系减水剂绿色环保、粉体化、高强混凝土抗裂、混凝土保坍抗粘、装配式预制混凝土早强、海洋混凝土抗腐蚀等需求,同时研究其与矿物掺合料的相容性问题,实现采用无热源方法合成低成本高减水产品、无溶剂方法合成粉体聚羧酸系减水剂产品、两性单体合成降粘型、氨基磷酸酯类单体合成抗粘土型、封端超长大单体合成早强型、氨基羧酸改性合成抗蚀型等一系列新型聚羧酸高性能减水剂;随着绿色高性能混凝土的广泛应用和装配式建筑的不断发展,将新型聚羧酸减水剂和其他化学助剂应用于矿物掺合料的改性、配制灌浆材料也形成了 11 项国家发明专利,已获授权 6 项。其中,生物质减水剂的制备与应用研究于 2013 年通过北京市科委成果鉴定,在生物质原材料选用、制备工艺、与其他减水剂复配方面具有原创性,达到国际领先水平。新技术应用和聚羧酸减水剂广泛应用,实现成本降低,产量增加,4 家企业按平均年产量 1.2万吨计算,4 年产量约 20 万吨,平均售价 1700 元/吨,利润 300 元/吨,产值超过 3.4 亿元,新增利润 6000 万元。此外,项目组主持或参加了行业标准、地方标准与技术规程等制订或修订工作共 6 项;出版教材等 3 部,已将有关的“新材料、新技术、新标准”写入新编教材中。
    “聚羧酸系功能型混凝土外加剂的合成与应用技术”项目的系列技术发明,有的属于国内外首创,广泛应用实际推动了现代混凝土领域的技术进步,具有显著的经济效益和社会效益,目前已获中央引导地方科技发展专项、建设部科技计划、江西省重点新产品计划、湖南省重点新产品推进计划等立项支持。