CN105461255A - 一种复合激发剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合激发剂及其制备方法和应用，所述复合激发剂由以下组分按重量份数配比组成：丙烯酸二甲氨基乙酯2～7份，乙酰柠檬酸三丁酯3～10份，乙酸异戊酯3～8份，甲基丙烯酸环氧树脂2～8份，2-乙酰基-4-甲基-4-戊烯酸乙酯2～16份，石墨8～21份，滑石粉2～6份，膨胀珍珠岩4～16份，三氧化二铝5～15份，钛白粉1～3份，偶联剂4～9份，三甲基硅烷基二乙胺5～17份，聚丙烯酰胺1～8份，聚氨基三唑树脂2～16份。本发明所述的复合激发剂利用各原料组分间的协同作用，较现有技术中的激发剂具有高稳定性和耐低温性能，且在水泥中分散性好、流动性强，延长水泥凝结时间；此外，本发明所述复合激发剂可以提高水泥的力学性能。

Description

一种复合激发剂及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于碱矿渣胶凝材料的激发剂，尤其涉及一种复合激发剂及其制备方法和 应用。

背景技术

[0002] 碱矿渣胶凝材料的激发剂包括碱金属氢氧化物、碱金属硅酸盐以及水解呈碱性的 盐类。它们的激发效果不一，凝结时间的调节是一个技术关键。当用碱性矿渣和碱金属氢氧 化物如氢氧化钠、特别是用碱金属硅酸盐如水玻璃制作高标号水泥时，凝结时间很短，极难 控制与调准。因此，凝结过快一直是碱矿渣胶凝材料和混凝土投入实际使用的一大障碍。20 世纪70年代前苏联学者对这一问题进行了研究，并且得出结论:常用的硅酸盐水泥缓凝剂 对碱矿渣胶凝材料的缓凝作用甚微或完全无作用;而凝结时间长的碱矿渣胶凝材料强度发 展非常缓慢。

发明内容

[0003] 解决的技术问题:为了克服现有技术的不足，获得一种在水泥中分散性好、延长水 泥凝结时间、稳定性高、在水泥中的流动性强的激发剂，本发明提供一种复合激发剂及其制 备方法和应用。

[0004] 技术方案:一种复合激发剂，由以下组分按重量份数配比组成:丙烯酸二甲氨基乙 酯2~7份，乙酰柠檬酸三丁酯3~10份，乙酸异戊酯3~8份，甲基丙烯酸环氧树脂2~8份，2-乙酰基-4-甲基-4-戊烯酸乙酯2~16份，石墨8~21份，滑石粉2~6份，膨胀珍珠岩4~16份， 三氧化二铝5~15份，钛白粉1~3份，偶联剂4~9份，三甲基硅烷基二乙胺5~17份，聚丙烯 酰胺1~8份，聚氨基三唑树脂2~16份。

[0005] 优选的，所述激发剂由以下组分按重量份数配比组成：丙烯酸二甲氨基乙酯3~5 份，乙酰柠檬酸三丁酯4~9份，乙酸异戊酯4~7份，甲基丙烯酸环氧树脂4~7份，2-乙酰基-4-甲基-4-戊烯酸乙酯3~12份，石墨9~19份，滑石粉3~5份，膨胀珍珠岩6~12份，三氧化 二铝6~12份，钛白粉2~3份，偶联剂5~7份，三甲基硅烷基二乙胺6~16份，聚丙烯酰胺2~ 7份，聚氨基三唑树脂3~11份。

[0006] 优选的，所述偶联剂为二辛氧基焦磷酸酯基-乙撑钛酸酯、二辛基磷酸酰氧基-异 丙基-三钛酸酯、二油酸酰氧基-异丙基-二辛基磷酸酰氧基-钛酸酯中的任意一种。

[0007] -种复合激发剂的制备方法，包括以下步骤：

[0008] 第1步、在反应釜中加入超纯水330~780份，启动反应釜中的搅拌器，转速为60~ 70转/分钟，依次加入丙烯酸二甲氨基乙酯、乙酰柠檬酸三丁酯和乙酸异戊酯，向反应釜的 热交换器中注入制冷剂，使得反应釜内温度降至一 3°C~一 10°C，搅拌至混合液呈澄清透明 状;依次加入甲基丙烯酸环氧树脂、2-乙酰基-4-甲基-4-戊烯酸乙酯，将反应釜温度升至25 °C，搅拌器转速为400~500转/分钟，搅拌3~7小时，再将反应釜内温度升至80°C~90°C，转 速为600~650转/分钟，制得第一混合液；

[0009] 第2步、取石墨、滑石粉、膨胀珍珠岩、三氧化二铝和钛白粉，进行超细粉碎，粉末粒 径为400~500目，将粉末混合物平铺于托盘内，使其厚度为2~5厘米，采用剂量为10kGy~ 40kGy和能量为lOMeV~50MeV的β射线辐照10~30分钟；

[0010] 第3步、将第2步获得的混合物加入第1步所述的反应釜中，搅拌机转速为360~450 转/分钟，依次加入三甲基硅烷基二乙胺、聚丙烯酰胺、聚氨基三唑树脂和偶联剂，充分搅拌 至混合均匀，关闭反应釜进料仓门，反应釜内温度上升至l〇〇°C~120°C，同时充入氦气，反 应釜内压力为〇.〇〇5MPa~O.OIMPa，偶联反应1~8小时后搅拌机转速降至80~180r/min，反 应釜内降压至OMPa，制得第二混合液；

[0011] 第4步、将第3步得到的第二混合液加至干燥炉中，炉温为80°C~100°C、干燥10~ 50分钟，升温至140°C~180°C、晶体化30~90小时，将晶体化产物分离、洗涤后转移至干燥 箱中，在100°C~120°C的条件下干燥，再转移至马弗炉中150°C~260°C焙烧5~8小时，冷却 至25°C，粉碎至300~600目，即可制得复合激发剂。

[0012] 优选的，第1步中超纯水的电导率为0 · 0005us/cm~0 · 01us/cm。

[0013]优选的，所述制冷剂为液态氨。

[0014] 优选的，第2步中石墨的粒径为10nm~20nm。

[0015] -种复合激发剂在高标号硅酸盐水泥的凝结时间控制与水稳定性调控中的应用。

[0016]优选的，所述高标号硅酸盐水泥由硅酸钙69 %~85 %、石灰石1 %~5 %、锰矿高炉 矿渣3%~12%、石膏3%~15%组成。

[0017] 优选的，复合激发剂与硅酸盐水泥质量比为1:451~881。

[0018] 有益效果:本发明所述的复合激发剂利用各原料组分间的协同作用，较现有技术 中的激发剂具有高稳定性和耐低温性能，且在水泥中分散性好、流动性强，延长水泥凝结时 间;此外，本发明所述复合激发剂可以提高水泥的力学性能。

附图说明

[0019]图1是实施例1~3与对照例水泥浆流变性能随时间变化曲线；

[0020]图2是实施例1~3与对照例水泥性能提升率随时间变化曲线；

[0021 ]图3是实施例1~3与对照例水泥凝结时间延长率随时间变化曲线。

具体实施方式

[0022]以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离 本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明 的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。 [0023] 实施例1

[0024]由以下方法制得复合激发剂：

[0025]第1步、在反应釜中加入超纯水330份，启动反应釜中的搅拌器，转速为60转/分钟， 依次加入丙烯酸二甲氨基乙酯2份、乙酰柠檬酸三丁酯3份和乙酸异戊酯3份，向反应釜的热 交换器中注入制冷剂，使得反应釜内温度降至一 3°C，搅拌至混合液呈澄清透明状;依次加 入甲基丙烯酸环氧树脂2份、2-乙酰基-4-甲基-4-戊烯酸乙酯2份，将反应釜温度升至25°C， 搅拌器转速为400转/分钟，搅拌3小时，再将反应釜内温度升至80°C，转速为600转/分钟，制 得第一混合液；

[0026] 第2步、取石墨8份、滑石粉2份、膨胀珍珠岩4份、三氧化二铝5份和钛白粉1份，进行 超细粉碎，粉末粒径为400目，将粉末混合物平铺于托盘内，使其厚度为2厘米，采用剂量为 10kGy和能量为lOMeV的β射线辐照10分钟；

[0027] 第3步、将第2步获得的混合物加入第1步所述的反应釜中，搅拌机转速为360转/分 钟，依次加入三甲基硅烷基二乙胺5份、聚丙烯酰胺1份、聚氨基三唑树脂2份和偶联剂4份， 充分搅拌至混合均匀，关闭反应釜进料仓门，反应釜内温度上升至l〇〇°C，同时充入氦气，反 应釜内压力为0. 〇〇5MPa，偶联反应1小时后搅拌机转速降至80r/min，反应釜内降压至OMPa， 制得第二混合液；

[0028]第4步、将第3步得到的第二混合液加至干燥炉中，炉温为80°C、干燥10分钟，升温 至140°C、晶体化30小时，将晶体化产物分离、洗涤后转移至干燥箱中，在100°C的条件下干 燥，再转移至马弗炉中150°C焙烧5小时，冷却至25°C，粉碎至300目，即可制得复合激发剂。 [0029] 实施例2

[0030]由以下方法制得复合激发剂：

[0031]第1步、在反应釜中加入超纯水780份，启动反应釜中的搅拌器，转速为70转/分钟， 依次加入丙烯酸二甲氨基乙酯7份、乙酰柠檬酸三丁酯10份和乙酸异戊酯8份，向反应釜的 热交换器中注入制冷剂，使得反应釜内温度降至一l〇°C，搅拌至混合液呈澄清透明状;依次 加入甲基丙烯酸环氧树脂8份、2-乙酰基-4-甲基-4-戊烯酸乙酯16份，将反应釜温度升至25 °C，搅拌器转速为500转/分钟，搅拌7小时，再将反应釜内温度升至90°C，转速为650转/分 钟，制得第一混合液；

[0032]第2步、取石墨21份、滑石粉6份、膨胀珍珠岩16份、三氧化二铝15份和钛白粉3份， 进行超细粉碎，粉末粒径为500目，将粉末混合物平铺于托盘内，使其厚度为5厘米，采用剂 量为40kGy和能量为50MeV的β射线辐照30分钟；

[0033]第3步、将第2步获得的混合物加入第1步所述的反应釜中，搅拌机转速为450转/分 钟，依次加入三甲基硅烷基二乙胺17份、聚丙烯酰胺8份、聚氨基三唑树脂16份和偶联剂9 份，充分搅拌至混合均匀，关闭反应釜进料仓门，反应釜内温度上升至120°C，同时充入氦 气，反应釜内压力为0.OIMPa，偶联反应8小时后搅拌机转速降至180r/min，反应釜内降压至 OMPa，制得第二混合液；

[0034]第4步、将第3步得到的第二混合液加至干燥炉中，炉温为100°C、干燥50分钟，升温 至180°C、晶体化90小时，将晶体化产物分离、洗涤后转移至干燥箱中，在120°C的条件下干 燥，再转移至马弗炉中260°C焙烧8小时，冷却至25°C，粉碎至600目，即可制得复合激发剂。 [0035] 实施例3

[0036]由以下方法制得复合激发剂：

[0037]第1步、在反应釜中加入超纯水630份，启动反应釜中的搅拌器，转速为65转/分钟， 依次加入丙烯酸二甲氨基乙酯5份、乙酰柠檬酸三丁酯7份和乙酸异戊酯5份，向反应釜的热 交换器中注入制冷剂，使得反应釜内温度降至一 5°C，搅拌至混合液呈澄清透明状;依次加 入甲基丙烯酸环氧树脂5份、2-乙酰基-4-甲基-4-戊烯酸乙酯8份，将反应釜温度升至25°C， 搅拌器转速为450转/分钟，搅拌5小时，再将反应釜内温度升至85°C，转速为620转/分钟，制 得第一混合液；

[0038]第2步、取石墨10份、滑石粉5份、膨胀珍珠岩10份、三氧化二铝10份和钛白粉2份， 进行超细粉碎，粉末粒径为450目，将粉末混合物平铺于托盘内，使其厚度为3厘米，采用剂 量为20kGy和能量为40MeV的β射线辐照20分钟；

[0039]第3步、将第2步获得的混合物加入第1步所述的反应釜中，搅拌机转速为400转/分 钟，依次加入三甲基硅烷基二乙胺10份、聚丙烯酰胺5份、聚氨基三唑树脂10份和偶联剂5 份，充分搅拌至混合均匀，关闭反应釜进料仓门，反应釜内温度上升至ll〇°C，同时充入氦 气，反应釜内压力为0. 〇〇9MPa，偶联反应7小时后搅拌机转速降至120r/min，反应釜内降压 至OMPa，制得第二混合液；

[0040]第4步、将第3步得到的第二混合液加至干燥炉中，炉温为90°C、干燥40分钟，升温 至160°C、晶体化50小时，将晶体化产物分离、洗涤后转移至干燥箱中，在110°C的条件下干 燥，再转移至马弗炉中190°C焙烧6小时，冷却至25°C，粉碎至400目，即可制得复合激发剂。 [0041 ] 对照例

[0042] 将市售某品牌激发剂用于水泥凝结实验。

[0043] 实施例4

[0044]将实施例1~3及对照例获得的激发剂用于高标号硅酸盐水泥凝结实验，所述高标 号硅酸盐水泥由硅酸钙78 %、石灰石4%、锰矿高炉矿渣8 %、石膏10 %组成。复合激发剂与 娃酸盐水泥质量比为1:6 50。表1为实施例1~3和对照例所述激发剂的高标号娃酸盐水泥凝 结实验的结果数据，从表1可见:经实施例1~3制备获得的激发剂较现有技术中市售激发剂 在水泥中分散性好、流动性强，对水泥凝结时间的延长率高;且可以提高水泥的力学性能。

[0045] 表1实施例1~3和对照例激发剂的水泥凝结实验结果

[0046]

Claims (10)

1. 一种复合激发剂，其特征在于，由以下组分按重量份数配比组成：丙烯酸二甲氨基乙 酯2~7份，乙酰柠檬酸三丁酯3~10份，乙酸异戊酯3~8份，甲基丙烯酸环氧树脂2~8份，2-乙酰基-4-甲基-4-戊烯酸乙酯2~16份，石墨8~21份，滑石粉2~6份，膨胀珍珠岩4~16份， 三氧化二铝5~15份，钛白粉1~3份，偶联剂4~9份，三甲基硅烷基二乙胺5~17份，聚丙烯 酰胺1~8份，聚氨基三唑树脂2~16份。

2. 根据权利要求1所述的一种复合激发剂，其特征在于，由以下组分按重量份数配比组 成：丙烯酸二甲氨基乙酯3~5份，乙酰柠檬酸三丁酯4~9份，乙酸异戊酯4~7份，甲基丙烯 酸环氧树脂4~7份，2-乙酰基-4-甲基-4-戊烯酸乙酯3~12份，石墨9~19份，滑石粉3~5 份，膨胀珍珠岩6~12份，三氧化二铝6~12份，钛白粉2~3份，偶联剂5~7份，三甲基硅烷基 二乙胺6~16份，聚丙烯酰胺2~7份，聚氨基三唑树脂3~11份。

3. 根据权利要求1或2所述一种复合激发剂，其特征在于，所述偶联剂为二辛氧基焦磷 酸酯基-乙撑钛酸酯、二辛基磷酸酰氧基-异丙基-三钛酸酯、二油酸酰氧基-异丙基-二辛基 磷酸酰氧基-钛酸酯中的任意一种。

4. 权利要求1或2所述的一种复合激发剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 第1步、在反应釜中加入超纯水330~780份，启动反应釜中的搅拌器，转速为60~70转/ 分钟，依次加入丙烯酸二甲氨基乙酯、乙酰柠檬酸三丁酯和乙酸异戊酯，向反应釜的热交换 器中注入制冷剂，使得反应釜内温度降至一 3°C~一 10°C，搅拌至混合液呈澄清透明状;依 次加入甲基丙烯酸环氧树脂、2-乙酰基-4-甲基-4-戊烯酸乙酯，将反应釜温度升至25°C，搅 拌器转速为400~500转/分钟，搅拌3~7小时，再将反应釜内温度升至80°C~90°C，转速为 600~650转/分钟，制得第一混合液； 第2步、取石墨、滑石粉、膨胀珍珠岩、三氧化二铝和钛白粉，进行超细粉碎，粉末粒径为 400~500目，将粉末混合物平铺于托盘内，使其厚度为2~5厘米，采用剂量为10kGy~40kGy 和能量为10MeV~50MeV的β射线辐照10~30分钟； 第3步、将第2步获得的混合物加入第1步所述的反应釜中，搅拌机转速为360~450转/ 分钟，依次加入三甲基硅烷基二乙胺、聚丙烯酰胺、聚氨基三唑树脂和偶联剂，充分搅拌至 混合均匀，关闭反应釜进料仓门，反应釜内温度上升至l〇〇°C~120°C，同时充入氦气，反应 釜内压力为〇.〇〇5MPa~O.OIMPa，偶联反应1~8小时后搅拌机转速降至80~180r/min，反应 釜内降压至OMPa，制得第二混合液； 第4步、将第3步得到的第二混合液加至干燥炉中，炉温为80°C~100°C、干燥10~50分 钟，升温至140°C~180°C、晶体化30~90小时，将晶体化产物分离、洗涤后转移至干燥箱中， 在100°C~120°C的条件下干燥，再转移至马弗炉中150°C~260°C焙烧5~8小时，冷却至25 °C，粉碎至300~600目，即可制得复合激发剂。

5. 根据权利要求4所述一种复合激发剂的制备方法，其特征在于，第1步中超纯水的电 导率为〇 · 〇〇〇5us/cm~0 · 01us/cm。

6. 根据权利要求4所述一种复合激发剂的制备方法，其特征在于，所述制冷剂为液态 氨。

7. 根据权利要求4所述一种复合激发剂的制备方法，其特征在于，第2步中石墨的粒径 为10nm~20nm〇

8. 权利要求1所述的一种复合激发剂在高标号硅酸盐水泥的凝结时间控制与水稳定性 调控中的应用。

9. 根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述高标号硅酸盐水泥由硅酸钙69%~ 85%、石灰石1 %~5%、锰矿高炉矿渣3%~12%、石膏3%~15%组成。

10. 根据权利要求8所述的应用，其特征在于，复合激发剂与硅酸盐水泥质量比为1:451 ~881〇