CN105110680A - 一种水泥助磨剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明申请公开了一种水泥助磨剂的制备方法，包括以下步骤：原料准备，称取一定质量分数的马来酸酐，二乙醇胺，丙烯醇，过硫酸铵，N，N－二甲基甲酰胺，烯丙基聚氧乙烯醚；单体M合成，称量好的二乙醇胺放入反应容器中，然后将称量好的马来酸酐溶于N，N－二甲基甲酰胺中得到混合溶液，将该混合溶液按0.5-2ml/min的速率滴加到装有二乙醇胺的反应容器中，搅拌反应3h，减压蒸馏除去水，得到末端含有羟基的单体M，最后助磨剂的制备，本发明在于解决现有合成的水泥助磨剂稳定性较差、粉磨效率低和水泥后期强度不足的问题。

Description

一种水泥助磨剂的制备方法

技术领域

本发明涉及水泥生产领域，具体涉及一种水泥助磨剂的制备方法。

背景技术

水泥助磨剂是一种在水泥粉磨过程中加入磨机内起助磨作用而又不损害水泥性能的添加剂，一般掺量在1％以下。它可以改变磨机内部物料之间的分散性及水泥的流速，提高水泥的输送效率，并有效消除水泥微细颗粒的静电吸附和包球糊磨现象，可提高磨机台时产量达20％左右，同时有效地减少了过粉磨现象，优化水泥颗粒级配，降低水泥筛余。复合型助磨剂还含有对粉煤灰、矿粉等水泥混合材料起激发其潜在活性作用的激发剂，提高水泥强度从而增加生产水泥时混合材的掺量，减少熟料掺量，大幅度节约石灰石资源的消耗，降低生产成本。使用水泥助磨剂还可以在不增加粉磨水和不改变粉磨时间的情况下，提高年度生产量及劳动力，扩大生产规模，降低吨水泥的耗电量，降低生产成本。

目前，国内外广泛使用的水泥助磨剂多是单一功能基团的助磨剂，这类助磨剂是以醇胺类物质(如三乙醇胺)与多元醇类物质、三异丙醇胺及其配合产物为主要成分，多数由小分子有机物复配而成，这类助磨剂的稳定性较差，其粉磨效率低，使用效果波动较大，适用面较窄，而且会影响水泥后期强度，限制了助磨剂的推广。

因此，如何进一步的提高水泥助磨剂的性能，更好地提高水泥强度，仍是本领域技术人员所噩待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的水泥助磨剂的合成方法，以解决现有合成的水泥助磨剂稳定性较差、粉磨效率低和水泥后期强度不足的问题。

为达到上述目的，本发明的基础方案如下：

一种水泥助磨剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料准备：按照质量份数称取以下原料，马来酸酐60-80份，二乙醇胺120-150份，丙烯醇65-80份，过硫酸铵15-20份，N，N－二甲基甲酰胺60-80份，烯丙基聚氧乙烯醚32-40份。

(2)单体M合成：将步骤(1)中称量好的二乙醇胺放入反应容器中，然后将称量好的马来酸酐溶于N，N－二甲基甲酰胺中得到混合溶液，将该混合溶液按0.5-2ml/min的速率滴加到装有二乙醇胺的反应容器中，搅拌反应3h，减压蒸馏除去水，得到末端含有羟基的单体M，反应方程如下：

(3)助磨剂的制备：将步骤(2)中得到的所述单体M配成25％的水溶液，然后将该水溶液加入到带有搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口瓶中，并搅拌，将步骤(1)中称量好的丙烯醇和烯丙基聚氧乙烯醚配成25％的混合水溶液，将步骤(1)中称量好的过硫酸铵也配成25％的水溶液，将所述的混合水溶液和过硫酸铵的水溶液分别分四次滴加到四口瓶中，滴加的塑料按0.5-2ml/min，滴加完成后，在75℃聚合反应6h，减压蒸馏除去水，即得到水泥助磨剂。

本基础方案的原理和优势：本发明用马来酸酐和二乙醇胺合成了单体M，后与丙烯醇、烯丙基聚氧乙烯醚在水溶液中自由基聚合，合成了本发明中的水泥助磨剂，该助磨剂分子结构中含有羟基、聚氧乙烯基、羧基等功能基团，其中羟基可以吸附在水泥熟料颗粒表面，降低水泥熟料表面自由能，防止细颗粒吸附聚集；聚氧乙烯基可以帮助水泥颗粒在磨机中分散，提高粉体流动性。经测试，采用本发明合成的助磨剂性能稳定，与水泥的相容性较好，与传统助磨剂相比，早、后期强度都得到提高，更符合社会的需要。

在基础方案上的优选方案1为，所述步骤(1)中二乙醇胺称取120份，马来酸酐60份，N，N－二甲基甲酰胺60份，丙烯醇80份，烯丙基聚氧乙烯醚40份，称取以上质量分数的原料，在方案的制备和配比过程中，经过多次试验，单体M在蒸馏除去水后得到的质量分数在100份左右，和步骤(3)中的组分进行配比和制备中，单体M:丙烯醇:烯丙基聚氧乙烯醚＝5:4:2，多次试验发现，采用该比例混合制备，所得到助磨剂转化率最高。

在基础方案上的优选方案2为，所述步骤(1)中二乙醇胺称取120份，马来酸酐60份，N，N－二甲基甲酰胺60份，丙烯醇80份，烯丙基聚氧乙烯醚35份，称取以上质量分数的原料，在方案的制备和配比过程中，经过多次试验，单体M在蒸馏除去水后得到的质量分数在100份左右，和步骤(3)中的组分进行配比和制备中，单体M:丙烯醇:烯丙基聚氧乙烯醚＝20:16:7，多次试验发现，采用该比例混合制备，所得到助磨剂的助磨效果最好。

具体实施方式

实施例1

一种水泥助磨剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料准备：按照质量份数称取以下原料，马来酸酐60份，二乙醇胺120份，丙烯醇80份，过硫酸铵15份，N，N－二甲基甲酰胺60份，烯丙基聚氧乙烯醚40份。

(2)单体M合成：将步骤(1)中称量好的二乙醇胺放入反应容器中，然后将称量好的马来酸酐溶于N，N－二甲基甲酰胺中得到混合溶液，将该混合溶液按0.5-2ml/min的速率滴加到装有二乙醇胺的反应容器中，搅拌反应3h，减压蒸馏除去水，得到末端含有羟基的单体M，反应方程如下：

(3)助磨剂的制备：将步骤(2)中得到的所述单体M配成25％的水溶液，然后将该水溶液加入到带有搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口瓶中，并搅拌，将步骤(1)中称量好的丙烯醇和烯丙基聚氧乙烯醚配成25％的混合水溶液，将步骤(1)中称量好的过硫酸铵也配成25％的水溶液，将所述的混合水溶液和过硫酸铵的水溶液分别分四次滴加到四口瓶中，滴加的塑料按0.5-2ml/min，滴加完成后，在75℃聚合反应6h，减压蒸馏除去水，即得到水泥助磨剂。

实施例2

本实施例和实施例1的步骤和原理基本相同，其区别点在于：在步骤1中，烯丙基聚氧乙烯醚称取35份。

实施例3

本实施例和实施例1的步骤和原理基本相同，其区别点在于：在步骤1原料准备中，按照以下质量份数称取原料，马来酸酐60份，二乙醇胺120份，丙烯醇65份，过硫酸铵15份，N，N－二甲基甲酰胺60份，烯丙基聚氧乙烯醚32份。

实施例4

本实施例和实施例1的步骤和原理基本相同，其区别点在于：在步骤1原料准备中，按照以下质量份数称取原料，马来酸酐80份，二乙醇胺150份，丙烯醇80份，过硫酸铵20份，N，N－二甲基甲酰胺80份，烯丙基聚氧乙烯醚40份。

按照国标GB/T26748—2011测试合成的水泥助磨剂。将熟料经颚式破碎机粉碎至粒径小于5mm，每次配料5KG，按照熟料95％，脱硫石膏5％配比，以相同方式掺加三乙醇胺，市售助磨剂和高分子水泥助磨剂到φ500mm×500mm标准试验小磨中粉磨，并与空白对比。试验期间小磨的钢球、钢段的填充量和级配不变，保持相同粉磨时间，粉磨25min，出料5min。

水泥细度按照GB/T1345-2005《水泥细度检验方法》中负压筛法进行测试。水泥的比表面积采用DBT—127型勃氏透气比表面积仪进行测试。水泥砂浆强度按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》进行测试。粒度分析采用Mastersizer2000激光粒度分析仪测试。

对使用实施例1--实施例4制备出来的水泥助磨剂的水泥进行对比试验：

(1)水泥细度的试验

本试验选择三乙醇胺以及市售助磨剂作对比考察实施例1--实施例4合成的助磨剂对水泥细度和比表面积的影响：

表1不同助磨剂的水泥细度如下表

(2)水泥颗粒分布的试验

各种助磨剂对水泥颗粒分布的影响如表2所示：

表2不同助磨剂对水泥颗粒分布的影响

(3)水泥胶砂强度的试验

水泥助磨剂对水泥胶砂强度的影响，空白样和掺加助磨剂水泥胶砂强度如表3所示：

表3助磨剂对水泥力学性能的影响

从表1可以看出，在掺量为0.03％时，对比不掺加助磨剂的水泥样品，所有水泥的细度都有所下降，均达到了助磨剂国标要求，其中，三乙醇胺和市售助磨剂下降的幅度相差不大，在45μm，80μm细度方面三乙醇胺略优于市售的助磨剂，而两者表现均不如实施例1---实施例4合成的高分子助磨剂；比表面积上表现出了同样的趋势，其中，实施例2的效果最好，优于实施例1，而实施例1均优于实施例3和实施例4。

从表2可以看出，对比空白水泥，添加助磨剂后水泥颗粒普遍变细，水泥分布变窄。减少了＞45μm颗粒的含量、大幅度增加了水泥3～32μm颗粒的含量，对于0～3μm也有一定提高。尤其是对水泥强度有较高影响的3～32μm颗粒的含量，中值粒径也明显变小，水泥颗粒分布变窄，向细颗粒集中。综合细度和颗粒分布的情况可以说明实施例1---实施例4合成的高分子助磨剂有更好的助磨效果，其中，实施例2的效果最好，优于实施例1，而实施例1均优于实施例3和实施例4。

从表3可以看出，掺加助磨剂的水泥3d，28d强度均有提高，其中掺加三乙醇胺的3d强度提高明显优于市售助磨剂，但是28d强度提高不如市售助磨剂，而实施例1---实施例4合成的高分子助磨剂的3d，28d强度均优于市售助磨剂和三乙醇胺，其中，实施例2的效果最好，优于实施例1，而实施例1均优于实施例3和实施例4。

综上所述，通过对粉磨后水泥性能测试，使用实施例1---实施例4合成的高分子助磨剂的水泥优于空白水泥、以及使用市售助磨剂或三乙醇胺的水泥，具有更好的助磨效果。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (3)

1.一种水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）原料准备：按照质量份数称取以下原料，马来酸酐60-80份，二乙醇胺120-150份，丙烯醇65-80份，过硫酸铵15-20份，Ｎ，Ｎ－二甲基甲酰胺60-80份，烯丙基聚氧乙烯醚32-40份；

（2）单体M合成：将步骤（1）中称量好的二乙醇胺放入反应容器中，然后将称量好的马来酸酐溶于Ｎ，Ｎ－二甲基甲酰胺中得到混合溶液，将该混合溶液按0.5-2ml/min的速率滴加到装有二乙醇胺的反应容器中，搅拌反应3h，减压蒸馏除去水，得到末端含有羟基的单体M；

（3）助磨剂的制备：将步骤（2）中得到的所述单体M配成25％的水溶液，然后将该水溶液加入到带有搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的四口瓶中，并搅拌，将步骤（1）中称量好的丙烯醇和烯丙基聚氧乙烯醚配成25％的混合水溶液，将步骤（1）中称量好的过硫酸铵也配成25％的水溶液，将所述的混合水溶液和过硫酸铵的水溶液分别分四次滴加到四口瓶中，滴加的塑料按0.5-2ml/min，滴加完成后，在75℃聚合反应6h，减压蒸馏除去水，即得到水泥助磨剂。

2.根据权利要求1所述的水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中二乙醇胺称取120份，马来酸酐60份，Ｎ，Ｎ－二甲基甲酰胺60份，丙烯醇80份，烯丙基聚氧乙烯醚40份。

3.根据权利要求1所述的水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中二乙醇胺称取120份，马来酸酐60份，Ｎ，Ｎ－二甲基甲酰胺60份，丙烯醇80份，烯丙基聚氧乙烯醚35份。