CN102838313B - 聚羧酸系高分子合成型水泥助磨剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚羧酸系高分子合成型水泥助磨剂，制成聚羧酸系高分子合成型水泥助磨剂原料的重份量为：醇胺类物质为50-100份、不饱和羧酸为20-50份、水为1000-1500份、不饱和单体为100-400份、引发剂为5-10份。本发明将现有助磨剂制备的工艺流程由先酯化然后聚合最后进行复配的工艺流程简化到一步合成，工艺简单，容易实现工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及水泥助磨剂领域，特别是涉及一种聚羧酸系高分子合成型水泥助磨剂及其制备方法。
背景技术
水泥工业是高耗能工业，粉磨水泥的过程是电能转换为水泥产品颗粒表面能的过程，但是水泥粉磨过程的能量转换率仅为百分之三左右。另外，当水泥颗粒细化后，其自身有自动团聚的倾向。水泥助磨剂可以有效的防止水泥颗粒的自动团聚，提高水泥粉磨过程的能量转换率，目前市场上水泥助磨剂大多为多元醇与醇胺类物质复配而得，但是由于这些水泥助磨剂稳定性差，掺量变动对其性能的影响较大，且其原料主要以三乙醇胺为主，原料价格过分依赖于原油价格，导致成本不易控制，从而无法满足市场对水泥助磨剂高标准的要求。
发明内容
鉴于上述的实际情况，本发明克服现有技术不足提供一种聚羧酸系高分子合成型水泥助磨剂及其制备方法，大量实验发现多功能基团协同作用的聚羧酸系高分子水泥助磨剂有助磨效果的同时，兼具提高水泥各龄期强度，且工艺简单，易大规模工业化生产。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种聚羧酸系高分子合成型水泥助磨剂，制成聚羧酸系高分子合成型水泥助磨剂原料的重份量为：醇胺类物质为50-100份、不饱和羧酸为20-50份、水为1000-1500份、不饱和单体为100-400份、引发剂为5-10份。
进一步的，所述醇胺类物质为一乙醇胺、二乙醇胺或三异丙醇胺中的一种；所述不饱和羧酸为马来酸、马来酸酐或甲基丙烯酸中的一种；所述不饱和单体为烯丙基聚氧乙烯、聚氧丙烯醚或烯丙基聚乙二醇中的一种；所述引发剂为硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种。
进一步的，所述醇胺类物质为二乙醇胺。
进一步的，所述的不饱和单体的平均相对分子量是500-3000。
进一步的，所述的不饱和单体为平均相对分子量是1000-1200的烯丙基聚乙二醇。
一种用于聚羧酸系高分子合成型水泥助磨剂的制备方法，包括：
1)向反应釜中依次加入醇胺类物质、水和不饱和羧酸搅拌加热至70-80℃后，反应1-2小时。
2)向所述反应釜中依次加入不饱和单体和引发剂加热至90-110℃后，反应4-5小时。
3)向所述反应釜里投入中和剂调节反应釜内产物的PH值至中性。
4)得到固含量为20-40％的产品，即得所述聚羧酸系高分子合成型水泥助磨剂。
本发明有如下的显著特点：
1、本发明将原料中醇胺类物质由二乙醇胺代替了现有技术中的三乙醇胺，使其成本容易控制。
2、本发明将现有助磨剂制备由复配提高到了合成，使其性能稳定。
3、本发明将现有助磨剂制备的工艺流程由先酯化然后聚合最后进行复配的工艺流程简化到一步合成，工艺简单，容易实现工业化生产。
具体实施方式
本发明原料的重量份为：醇胺类物质为50-100份、不饱和羧酸为20-50份、水为1000-1500份、不饱和单体为100-400份、引发剂为5-10份。醇胺类物质为一乙醇胺、二乙醇胺或三异丙醇胺中的一种，优选二乙醇胺；不饱和羧酸为马来酸、马来酸酐或甲基丙烯酸中的一种；不饱和单体为烯丙基聚氧乙烯、聚氧丙烯醚或烯丙基聚乙二醇中的一种，其中，不饱和单体的平均相对分子量是500-3000，优选平均相对分子量是1000-1200的烯丙基聚乙二醇；引发剂为硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种；中和剂为氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化钙中的一种，优选氢氧化钙。
具体实施过程：
实例1：
将50份二乙醇胺(也可用一乙醇胺和三异丙醇胺中的一种代替)和1000份水依次放入装有搅拌装置和温度显示装置的反应釜中，再向反应釜投放20份马来酸酐(也可用马来酸和甲基丙烯酸中的一种来代替)，在投放马来酸酐时，开启搅拌装置进行搅拌并加热，将温度稳定在70℃，以保证反应在温度为70℃的条件下进行，反应1小时后，即得马来酸酰胺。再将200份分子量为1000的烯丙基聚乙二醇(也可用平均相对分子量是500-3000的烯丙基聚氧乙烯或聚氧丙烯醚中的一种来代替)和7份过硫酸铵(也可用过硫酸钾或过硫酸钠中的一种来代替)依次投入到上述反应釜中的马来酸酰胺中，加热，将温度稳定在100℃，反应4小时，反应结束后，向反应釜中投入氢氧化钙(也可用氢氧化钾或氢氧化钠中的一种来代替)调节产物的PH值至中性，并控制其固含量为20-40％，即得聚羧酸系高分子合成型水泥助磨剂。
实例2
将70份二乙醇胺(也可用一乙醇胺和三异丙醇胺中的一种代替)和1100份水依次放入装有搅拌装置和温度显示装置的反应釜中，再向反应釜投放30份马来酸酐(也可用马来酸和甲基丙烯酸中的一种来代替)，在投放马来酸酐时，开启搅拌装置进行搅拌并加热，将温度稳定在70℃，以保证反应在温度为70℃的条件下进行，反应1小时后，即得马来酸酰胺。再将300份分子量为1000的烯丙基聚乙二醇(也可用平均相对分子量是500-3000的烯丙基聚氧乙烯或聚氧丙烯醚中的一种来代替)和10份过硫酸铵(也可用过硫酸钾或过硫酸钠中的一种来代替)依次投入到上述反应釜中的马来酸酰胺中，加热，将温度稳定在100℃，反应4小时，反应结束后，向反应釜中投入氢氧化钙(也可用氢氧化钾或氢氧化钠中的一种来代替)调节产物的PH值至中性，并控制其固含量为20-40％，即得聚羧酸系高分子合成型水泥助磨剂。
实例3
将80份二乙醇胺(也可用一乙醇胺和三异丙醇胺中的一种代替)和1200份水依次放入装有搅拌装置和温度显示装置的反应釜中，再向反应釜投放40份马来酸酐(也可用马来酸和甲基丙烯酸中的一种来代替)，在投放马来酸酐时，开启搅拌装置进行搅拌并加热，将温度稳定在70℃，以保证反应在温度为70℃的条件下进行，反应1小时后，即得马来酸酰胺。再将400份分子量为1000的烯丙基聚乙二醇(也可用平均相对分子量是500-3000的烯丙基聚氧乙烯或聚氧丙烯醚中的一种来代替)和7份过硫酸铵(也可用过硫酸钾或过硫酸钠中的一种来代替)依次投入到上述反应釜中的马来酸酰胺中，加热，将温度稳定在100℃，反应4小时，反应结束后，向反应釜中投入氢氧化钙(也可用氢氧化钾或氢氧化钠中的一种来代替)调节产物的PH值至中性，并控制其固含量为20-40％，即得聚羧酸系高分子合成型水泥助磨剂。
实例4
将100份二乙醇胺(也可用一乙醇胺和三异丙醇胺中的一种代替)和1300份水依次放入装有搅拌装置和温度显示装置的反应釜中，再向反应釜投放30份马来酸酐(也可用马来酸和甲基丙烯酸中的一种来代替)，在投放马来酸酐时，开启搅拌装置进行搅拌并加热，将温度稳定在70℃，以保证反应在温度为70℃的条件下进行，反应1小时后，即得马来酸酰胺。再将400份分子量为1200的烯丙基聚乙二醇(也可用平均相对分子量是500-3000的烯丙基聚氧乙烯或聚氧丙烯醚中的一种来代替)和10份过硫酸铵(也可用过硫酸钾或过硫酸钠中的一种来代替)依次投入到上述反应釜中的马来酸酰胺中，加热，将温度稳定在100℃，反应4小时，反应结束后，向反应釜中投入氢氧化钙(也可用氢氧化钾或氢氧化钠中的一种来代替)调节产物的PH值至中性，并控制其固含量为20-40％，即得聚羧酸系高分子合成型水泥助磨剂。
以下是加入按上述实施例生产出的本发明后的水泥各项参数对比表格：
将75％熟料、4％石膏、13％矿渣粉和8％煤灰加到磨机中，粉磨30分钟，以此作为空白对比。
将65％熟料、4％石膏、13％矿渣粉和18％煤灰配料置于磨机中，按0.06％的比例添加本发明实例1-4制成的聚羧酸系高分子合成型水泥助磨剂，粉磨工艺相同，对制成的水泥进行物理实验：
将65％熟料、4％石膏、13％矿渣粉和18％煤灰配料置于磨机中，按0.1％的比例添加本发明实例1-4制成的聚羧酸系高分子合成型水泥助磨剂，粉磨工艺相同，对制成的水泥进行物理实验：
通过上述对比实验及性能测试可以得出以下结论，添加本发明的水泥，在维持原有标号不变的情况下，减少熟料10-15％，增加混合材10-20％，加入本发明掺量在水泥质量的0.06-0.1％，能使水泥比表面积增大；熟料是水泥生产过程中的主要原材料，也是水泥生产中价格最高的原料，熟料的用量直接影响水泥的性能与价格，加入本产品后不仅降低了熟料的用量，还使水泥的性能指标得到了上升，使水泥的成本下降；从实验结果可以看出优选实例2和3为最佳实例。
以上所述，为本发明的较佳实施案例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (1)
1.一种聚羧酸系高分子合成型水泥助磨剂的制备方法，其特征在于：包括：
1)向反应釜中依次加入醇胺类物质、水和不饱和羧酸搅拌加热至70—80℃后，反应1-2小时；
2)向所述反应釜中依次加入不饱和单体和引发剂加热至90-110℃后，反应4—5小时；
3)向所述反应釜里投入中和剂调节，反应釜内产物的PH值至中性；
4)得到固含量为20-40％的产品，即得所述聚羧酸系高分子合成型水泥助磨剂；
所述原料的重份量为：醇胺类物质为50-100份、不饱和羧酸为20—50份、水为1000-1500份、不饱和单体为100—400份、引发剂为5—10份；
其中，步骤1）中所述醇胺类物质为一乙醇胺、二乙醇胺或三异丙醇胺中的一种；所述不饱和脂肪酸羧酸为马来酸或甲基丙烯酸中的一种；
步骤2）中所述不饱和单体为平均相对分子量是1000-1200的烯丙基聚乙二醇； 引发剂为硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠中的一种。
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