CN103980439A - 聚羧酸水泥助磨剂的生产方法 - Google Patents

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张峰
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Abstract

本发明涉及一种聚羧酸水泥助磨剂的生产方法。它包括以下步骤：①向反应釜中加入马来酸酐、乙二醇、聚乙二醇、烯丙基聚乙二醇、甲基丙烯酸、催化剂苯磺酸和阻聚剂对苯二酚、引发剂过氧化苯甲酰，搅拌并升温至65～75℃使之发生酯化反应，维持反应温度2.5～3小时，升温至100～120℃使之发生聚合反应，得到聚羧酸水泥助磨剂；②反应完毕后，加入氨基磺酸和催化剂氟锑酸，得到改性的聚羧酸水泥助磨剂。本发明提出了聚羧酸系高效助磨剂功能可控制设计方法，调整短长侧链的接枝密度、长侧链的分子量，实现了对水泥颗粒分散、水泥水化过程关键参数的可控制性，实现功能复合，保证了水泥助磨剂与混凝土外加剂的相容性。

Description

聚羧酸水泥助磨剂的生产方法
技术领域
本发明涉及一种聚羧酸水泥助磨剂的生产方法。
背景技术
水泥粉磨中釆用机械方法使水泥微细化,是粒度变化和机械力化学变化的过程。当水泥熟料、混合材和石膏混合物喂入磨机后,在物料粉碎过程中,通常受到不同种类应力的作用,会导致颗粒内部的电价键断裂,产生电子密度的差异,在断面两侧形成一系列交错的活性点。对于水泥熟料,所涉及的就是Si-O键和Ca-O键,粉磨时,颗粒的断裂首先并大量的发生在Ca-O离子键上。由于离子键断裂,断面两侧出现一系列Ca2+和O2-活性点。在没有外来离子或分子对这些活性点屏蔽时,活性点会彼此吸引,使已断裂的界面趋向复合,颗粒间容易重新凝聚成团或吸附在介质表面,出现过粉磨或包球糊磨的现象。在粉磨过程中使用助磨剂可以改善物料的易磨性,减小颗粒之间的粘聚结团作用,消除微细颗粒包球糊磨衬板的现象,提高磨机内物料的流动性,从而实现磨机节能高产的目标。助磨剂的使用可以使水泥在细度和磨机效率相同的条件下增加产量,也可以在水泥产量和磨机功率消耗相同的条件下增加水泥的比表面积,提高水泥的强度和质量,它的应用为水泥企业带来了显著的经济效益和社会效益。
聚羧酸系水泥助磨剂主要是通过不饱和单体与其他单体在引发剂作用下共聚,将带活性基团的侧链接枝到主链上而获得的具有助磨作用的聚合物。不同的不饱和单体、不同的含功能性官能团的活性单体,以及单体间不同的组合方式、不同的合成技术路线,可以得到多种具有不同结构和性能特点的聚接酸类共聚物。
传统的助磨剂虽然助磨效果不错，但是与水泥的相容性不佳，使水泥在浇筑时出现气孔，影响水泥硬化后的质量。这通常是由于助磨剂水性欠佳引起的。申请号为201010141394.4的中国发明专利，公开了一种聚羧酸水泥增强剂的制备方法：它是将（甲氧基）聚乙二醇马来酸酯、烯丙基聚乙二醇、（甲基）烯丙基磺酸钠、多元醇以及水依次加入反应器中，加热并不断搅拌，滴加引发剂过硫酸铵，滴完后升温至80～110℃，反应4～9小时，反应结束后，用氢氧化钠调节pH至中性，控制产物固含量为20～50%；各组分按质量份数计如下：（甲氧基）聚乙二醇马来酸酯60～300份、烯丙基聚乙二醇70～200份、（甲基）烯丙基磺酸钠20～60份、多元醇80～500份、水300～2500份、过硫酸铵4～20份。该专利在生产该助磨剂的同时往原料内部添加了（甲基）烯丙基磺酸钠、多元醇等易溶于水的物质，这些物质依靠分子间弱的力的作用与助磨剂形成了一种稳定的体系，使得助磨剂与水的亲和性得到提高。但由于这些物质没有聚合到高分子助磨剂中，没有与高分子助磨剂形成共价键，因此其水性的改变是不稳定的。 
发明内容
本发明要解决上述技术问题，提供一种具有稳定的水泥相容性的一种聚羧酸水泥助磨剂的生产方法。
本发明解决上述问题的技术方案如下：
聚羧酸水泥助磨剂的生产方法，包括以下步骤：
①向反应釜中加入马来酸酐、乙二醇、聚乙二醇、烯丙基聚乙二醇、甲基丙烯酸、催化剂苯磺酸和阻聚剂对苯二酚、引发剂过氧化苯甲酰，搅拌并升温至65～75℃使之发生酯化反应，维持反应温度2.5～3小时，升温至100～120℃使之发生聚合反应，得到聚羧酸水泥助磨剂；
②反应完毕后，加入氨基磺酸和催化剂氟锑酸，得到改性的聚羧酸水泥助磨剂。
聚羧酸水泥助磨剂是一种表面活性剂,其分子为梳形结构,聚羧酸分子中的极性基团如磺酸基、酰胺基团,能吸附在物料表面,通过电荷排斥将因粉磨产生的活性点屏蔽,阻止断裂面的复合；其牢固地吸附在物料表面,使物料之间不相互點结,并且能迅速的向颗粒的裂缝间渗透,减弱分子力所产生的“愈合”作用,促进外界做功时颗粒中裂缝的扩展,从而提高粉磨效率。磺酸基团的引入使得本发明的水泥助磨剂具有良好的稳定的水性，克服传统水泥助磨剂与水泥相容性差的问题，从而提高水泥制品的强度。
作为上述技术方案的优选，步骤①中，各原料的质量份如下：马来酸酐60～80、乙二醇30～50、聚乙二醇30～50、烯丙基聚乙二醇100～120、甲基丙烯酸60～80、催化剂苯磺酸1～5和阻聚剂对苯二酚1～5、引发剂过氧化苯甲酰3～5。
作为上述技术方案的进一步优选，步骤②中，氨基磺酸和聚羧酸水泥助磨剂的质量比为1:10～20；所述催化剂氟锑酸的添加量为聚羧酸水泥助磨剂质量的0.2～5%。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明利用聚乙二醇酯化体系专用阻聚剂，克服了传统阻聚剂不稳定的缺点，使该体系酯化率可达到98%以上；
2、本发明提出了聚羧酸系高效助磨剂功能可控制设计方法，调整短长侧链的接枝密度、长侧链的分子量，实现了对水泥颗粒分散、水泥水化过程关键参数的可控制性，实现功能复合，保证了水泥助磨剂与混凝土外加剂的相容性；
3、本发明研究制备出适应马来酸酐类酯化聚合的引发剂，解决马来酸酐类酯化活性低聚合难度大的问题，实现用价格较为低廉的马来酸酐系原料来取代丙烯酸系原料，较大幅度地降低聚羧酸助磨剂的原材料成本，有利于聚羧酸系高效助磨剂的推广。
附图说明
图1是对比例1制得产品在电镜下的显微图与对比例1产品的激光粒度分析表；
图2是对比例2制得产品在电镜下的显微图与对比例2产品的激光粒度分析表；
图3是实施例二制得产品在电镜下的显微图与与实施例二产品的激光粒度分析表。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行进一步的说明。
本具体实施方式仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制。本领域技术人员在阅读了本发明的说明书之后所作出的任何修改，只要在权利要求的保护范围内，都将受到专利法的保护。
对比例1
将不添加任何添加剂的水泥，取样，作为对比例1。
对比例2
以三乙醇胺为水泥助磨剂，添加到水泥磨料机中生产水泥，制成水泥粉料，作为对比例2。
实施例一
把聚羧酸水泥助磨剂添加到水泥磨料机中生产水泥，制成水泥粉料。
所述聚羧酸水泥助磨剂通过以下方法制备：
①向反应釜中加入马来酸酐、乙二醇、聚乙二醇、烯丙基聚乙二醇、甲基丙烯酸、催化剂苯磺酸和阻聚剂对苯二酚、引发剂过氧化苯甲酰，搅拌并升温至65℃使之发生酯化反应，维持反应温度2.5小时，升温至100℃使之发生聚合反应，得到聚羧酸水泥助磨剂；各原料的质量份如下：马来酸酐600、乙二醇30、聚乙二醇30、烯丙基聚乙二醇100、甲基丙烯酸60、催化剂苯磺酸1和阻聚剂对苯二酚1、引发剂过氧化苯甲酰3；
②反应完毕后，加入氨基磺酸和催化剂氟锑酸，得到改性的聚羧酸水泥助磨剂；氨基磺酸和聚羧酸水泥助磨剂的质量比为1:10；所述催化剂氟锑酸的添加量聚羧酸水泥助磨剂质量的0.2%。 
实施例二
把聚羧酸水泥助磨剂添加到水泥磨料机中生产水泥，制成水泥粉料。
所述聚羧酸水泥助磨剂通过以下方法制备：
①向反应釜中加入马来酸酐、乙二醇、聚乙二醇、烯丙基聚乙二醇、甲基丙烯酸、催化剂苯磺酸和阻聚剂对苯二酚、引发剂过氧化苯甲酰，搅拌并升温至70℃使之发生酯化反应，维持反应温度2.5小时，升温至110℃使之发生聚合反应，得到聚羧酸水泥助磨剂；各原料的质量份如下：马来酸酐70、乙二醇40、聚乙二醇40、烯丙基聚乙二醇110、甲基丙烯酸70、催化剂苯磺酸3和阻聚剂对苯二酚3、引发剂过氧化苯甲酰4；
②反应完毕后，加入氨基磺酸和催化剂氟锑酸，得到改性的聚羧酸水泥助磨剂；氨基磺酸和聚羧酸水泥助磨剂的质量比为1:15；所述催化剂氟锑酸的添加量聚羧酸水泥助磨剂质量的2%。 
实施例三
把聚羧酸水泥助磨剂添加到水泥磨料机中生产水泥，制成水泥粉料。
所述聚羧酸水泥助磨剂通过以下方法制备：
①向反应釜中加入马来酸酐、乙二醇、聚乙二醇、烯丙基聚乙二醇、甲基丙烯酸、催化剂苯磺酸和阻聚剂对苯二酚、引发剂过氧化苯甲酰，搅拌并升温至75℃使之发生酯化反应，维持反应温度3小时，升温至120℃使之发生聚合反应，得到聚羧酸水泥助磨剂；各原料的质量份如下：马来酸酐80、乙二醇50、聚乙二醇50、烯丙基聚乙二醇120、甲基丙烯酸80、催化剂苯磺酸5和阻聚剂对苯二酚5、引发剂过氧化苯甲酰5；
②反应完毕后，加入氨基磺酸和催化剂氟锑酸，得到改性的聚羧酸水泥助磨剂；氨基磺酸和聚羧酸水泥助磨剂的质量比为1:20；所述催化剂氟锑酸的添加量聚羧酸水泥助磨剂质量的5%。 

Claims (3)

1.聚羧酸水泥助磨剂的生产方法，包括以下步骤：
①向反应釜中加入马来酸酐、乙二醇、聚乙二醇、烯丙基聚乙二醇、甲基丙烯酸、催化剂苯磺酸和阻聚剂对苯二酚、引发剂过氧化苯甲酰，搅拌并升温至65～75℃使之发生酯化反应，维持反应温度2.5～3小时，升温至100～120℃使之发生聚合反应，得到聚羧酸水泥助磨剂；
②反应完毕后，加入氨基磺酸和催化剂氟锑酸，得到改性的聚羧酸水泥助磨剂。
2.根据权利要求1所述的聚羧酸水泥助磨剂的生产方法，其特征在于：步骤①中，各原料的质量份如下：马来酸酐60～80、乙二醇30～50、聚乙二醇30～50、烯丙基聚乙二醇100～120、甲基丙烯酸60～80、催化剂苯磺酸1～5和阻聚剂对苯二酚1～5、引发剂过氧化苯甲酰3～5。
3.根据权利要求1或2所述的聚羧酸水泥助磨剂的生产方法，其特征在于：步骤②中，氨基磺酸和聚羧酸水泥助磨剂的质量比为1:10～20；所述催化剂氟锑酸的添加量聚羧酸水泥助磨剂质量的0.2～5%。
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