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聚羧酸系功能型混凝土外加劑的合成與應用技術-系列發明

發布時間:2017-05-10 15:37:14

附:公示項目信息
  1、項目名稱: 聚羧酸系功能型混凝土外加劑的合成與應用技術
  2、候選單位(含排序):北京建筑大學,北京市建筑工程研究院有限責任公司,上饒市天佳新型材料有限公司,廣東博眾建材科技發展有限公司,湖南湘鑫科貿發展有限公司
  3、候選人(含排序):李崇智、王萬金、徐文海、王林、袁榮輝、王湘裕
  4、項目簡介:
    聚羧酸系減水劑具有分散性能好、減水率高以及生產應用過程綠色環保等優點,在我國近年來的房建、公路、鐵路、水利、海洋等工程領域得到了極為廣泛的應用。本項目組依托國家科技型中小企業技術創新基金、北京市專項、北京市自然基金等十余個省部級項目,歷經 12 年時間,圍繞聚羧酸系高性能減水劑的結構與性能關系、功能型聚羧酸系減水劑的研究與應用、新型聚羧酸系減水劑的研發、現代高性能混凝土與裝配式構件專用聚羧酸系減水劑的開發等課題進行研究攻關,取得了 15 項具有創新性和實用性的授權國家發明專利成果。主要技術發明內容如下:
    強緩凝型、高減水型、超早強型聚羧酸系減水劑的合成與結構性能研究:從 2005 年至2009 年,聚羧酸系減水劑在國內工程應用處于國外引進和國內生產并進的起步階段,項目組持續得到國家科技型中小企業技術創新基金等項目支持,通過分子設計與合成工藝創新,實現調節聚羧酸系減水劑分子結構中的組成單元,改變聚羧酸系減水劑分子的平均分子量和主鏈上的功能性側基種類與密度,合成并表征了強緩凝型、高減水型、早強型三種聚羧酸系減水劑的分子結構與性能關系,提出聚羧酸系減水劑的分子結構對混凝土性能的影響機理,在理論研究和工業化實踐方面取得創新性突破。共合作完成期間發表 15 篇論文,其中 7 篇 SCI/EI 論文,獨創性地提出了聚羧酸系減水劑分子結構模型,有 2 篇 EI 論文的下載次數 1000余次,他引次數 100 余次,獲 4 項國家發明專利,擁有自主知識產權的新產品 AN4000、TJ-9聚羧酸系減水劑達到國外同類產品水平,在國內最早批次通過了鐵道部的 CRCC 認證,應用于京滬、武廣高鐵工程的要求,工程應用產量 9000 噸,當時售價 5800 元/噸,利潤 1800 元/噸,新增產值 5220 萬元,利潤 1620 萬元。
    功能可控型聚羧酸系減水劑的研究與應用技術:從 2010 年至 2012 年,在北京市科技專項、江西省對外合作計劃等項目的支持下繼續深化研究,重點解決了企業在聚羧酸減水劑合成過程中存在的穩定性問題及應用過程中與水泥的相容性問題。研究通過改變大單體、酸醚比及聚羧酸減水劑合成工藝,探討聚羧酸系減水劑對水泥水化歷程的影響,基于甲基烯丙基聚醚大單體的各種緩釋型聚羧酸系保坍劑及其制備方法應運而生,緩釋型、聚羧酸系保塑劑、保坍劑分別代表企業的核心技術,共獲 5 項國家發明專利,實現了聚羧酸高性能減水劑的功能可控。20%濃度的聚羧酸系減水劑在摻量 0.8-1.5%、減水率超過 30%、能控制 3 小時混凝土坍落度損失低于 5%,技術經濟指標的工業化、實用化水平進一步提高,得到了快速應用推廣。合作推廣新技術的 4 家企業按年產量 4000 噸計算,3 年產量約 4.8 萬噸,若取當時售價 3200 元/噸,利潤 800 元/噸,新增產值 1.536 億元,利潤 3840 萬元,代表性應用的工程包括北京奧運場館工程、滬昆高鐵工程、上海迪斯尼工程、廣州東塔工程、三亞某海軍工程、京承高速工程等多個國內著名工程。
    新型聚羧酸系減水劑的研發:從 2013 年至 2016 年,繼續在北京市自然基金、北京市科技計劃、江西省重點新產品計劃、企業自有資金等支持下,針對聚羧酸系減水劑綠色環保、粉體化、高強混凝土抗裂、混凝土保坍抗粘、裝配式預制混凝土早強、海洋混凝土抗腐蝕等需求,同時研究其與礦物摻合料的相容性問題,實現采用無熱源方法合成低成本高減水產品、無溶劑方法合成粉體聚羧酸系減水劑產品、兩性單體合成降粘型、氨基磷酸酯類單體合成抗粘土型、封端超長大單體合成早強型、氨基羧酸改性合成抗蝕型等一系列新型聚羧酸高性能減水劑;隨著綠色高性能混凝土的廣泛應用和裝配式建筑的不斷發展,將新型聚羧酸減水劑和其他化學助劑應用于礦物摻合料的改性、配制灌漿材料也形成了 11 項國家發明專利,已獲授權 6 項。其中,生物質減水劑的制備與應用研究于 2013 年通過北京市科委成果鑒定,在生物質原材料選用、制備工藝、與其他減水劑復配方面具有原創性,達到國際領先水平。新技術應用和聚羧酸減水劑廣泛應用,實現成本降低,產量增加,4 家企業按平均年產量 1.2萬噸計算,4 年產量約 20 萬噸,平均售價 1700 元/噸,利潤 300 元/噸,產值超過 3.4 億元,新增利潤 6000 萬元。此外,項目組主持或參加了行業標準、地方標準與技術規程等制訂或修訂工作共 6 項;出版教材等 3 部,已將有關的“新材料、新技術、新標準”寫入新編教材中。
    “聚羧酸系功能型混凝土外加劑的合成與應用技術”項目的系列技術發明,有的屬于國內外首創,廣泛應用實際推動了現代混凝土領域的技術進步,具有顯著的經濟效益和社會效益,目前已獲中央引導地方科技發展專項、建設部科技計劃、江西省重點新產品計劃、湖南省重點新產品推進計劃等立項支持。


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