CN107056121B - 一种聚醚复合水泥助磨剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的是一种聚醚复合水泥助磨剂及其制备方法。组方中含有：聚乙二醇醚、多元醇、泊洛沙姆、聚氧乙基蓖麻油、水，其中多元醇为：聚乙二醇、山梨醇、三乙醇胺、丙二醇和异丙醇。本发明的复合水泥助磨剂对于水泥的3d、28d的强度、抗压能力均有提高，因而增加水泥强度，水泥性能良好且适合长期储存。另外，本发明制作成本较低，能耗低，符合“节能降耗”的理念。

Description

一种聚醚复合水泥助磨剂及其制备方法

技术领域

本发明提出的是用于水泥粉磨的助磨剂，具体地说是一种聚醚复合水泥助磨剂及其制备方法。

背景技术

水泥助磨剂是一种改善水泥粉磨效果和性能的化学添加剂，可以显著提高水泥台时产量、各龄期水泥强度，改善其流动性。水泥助磨剂能大幅度降低粉磨过程中形成的静电吸附包球现象，并可以降低粉磨过程中形成的超细颗粒的再次聚结趋势。水泥助磨剂也能显著改善水泥流动性，提高磨机的研磨效果和选粉机的选粉效率，从而降低粉磨能耗。使用助磨剂生产的水泥具有较低的压实聚结趋势，从而有利于水泥的装卸，并可减少水泥库的挂壁现象。作为一种化学添加剂，助磨剂能改善水泥颗粒分布并激发水化动力，从而提高水泥早期强度和后期强度。

水泥助磨剂的研究已超过1个世纪，从上世纪30年代开始才逐渐的被使用。最初的目的是为提高水泥系列产品的抗水性、提高早强性和水泥的加工性，常使用矿物油、动物油及石油裂化残渣制成的粉末状混合物，并配合盐酸或氯化钙、石灰式含钙物质，以具有惰性和吸附性的矿物质作载体。这些外加助剂大大提高了水泥系列产品的防水性和加工性。

近年来，中国水泥助磨剂研发快速发展，从利用纸浆废液、煤等作助磨剂到N系列和S系列助磨剂，性能大大提高，工艺不断优化，成本大大降低。已有不少关于水泥助磨剂的报道，比如：

中国专利201410535707.2公开了一种水泥助磨剂。包含聚醚多元醇，该聚醚多元醇为聚环氧丙烷环氧乙烷醚，分子量为200-400，其中环氧乙烷含量在10-90％。水泥助磨剂由如下重量份数的原料制成：聚醚多元醇1份、助剂1-1.2份和水7-9份；其中：助剂为山梨醇、木糖醇、一缩丙二醇和1、4丁二醇按重量比为1:1-1.1:1-1.1:1-1.1混合。本发明制备了一种适合水泥助磨剂的聚醚多元醇，对水泥的颗粒粒径具有调节作用，能够增强水泥强度，弥补国内高分子合成助磨剂的空缺。

中国专利2010106228367，一种能够提高水泥磨机粉磨效率、增强水泥强度的增强型液体水泥助磨剂，由三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙二醇、甲酸钠、乙酸钠、木质素磺酸钠、脱糖糖蜜、丙三醇和水组成，各组分的含量(重量百分数)为：三乙醇胺：10％～20％，三异丙醇胺：5％～10％，二乙二醇：3％～5％，甲酸钠：2％～5％，乙酸钠：2％～5％，木质素磺酸钠：1％～3％，脱糖糖蜜10％～20％，丙三醇：5％～10％其余为水。

中国专利2011100978477.2，本发明公开了一种水泥助磨剂，组分组成(重量百分数)为：三乙醇胺8-20％，三异丙醇胺0-10％，二醇副产品8-20％，合成甘油0-10％，糖蜜0-25％，木钙0-5％，聚氨基甲酸酯0-15％，胱氨酸0-10％，山梨醇3-5％，羧甲基纤维素钠5-10％，柠檬酸0-5％，硅粉0-5％，粉煤灰0-5％，其余为水。

中国专利201310737871.7。公开了一种水泥助磨剂及其制备方法和应用，属于水泥助磨剂生产领域。其由活化腐植酸粉、三乙醇胺、丙三醇、粉煤灰和硅灰组成，其重量份数比为：活化腐植酸粉为50～60、三乙醇胺15～20、丙三醇15～20、粉煤灰20～30、硅灰5～10；所述的活化腐植酸粉纯度为95％，三乙醇胺纯度为85％，丙三醇纯度为75％。本发明在于在传统三乙醇胺，丙三醇为助磨剂的基础上，加入活化腐植酸粉、粉煤灰和硅灰三种混合材，更大程度的利用了工业、农业废料，同时降低了水泥助磨剂的成本，却可以带来更好的助磨效果。

中国专利2012102978607提供了一种水泥助磨剂，包括按重量配比的以下组分：三乙醇胺10～15份，乙酸钠5～8份，硫代硫酸钠5～10份，氯化钠10～13份，尿素6～8份，乙二醇2～6份，糖蜜8～15份，木质素3～6份，吐温0.2～0.5份。本发明水泥助磨剂掺量低、增强效果好，且成本低。

中国专利201310356998.4公开了一种聚醚复合水泥助磨剂。在每千克水泥助磨剂中，聚醚、多元醇和葡萄糖酸钠质量比按1:1：0.1调配。多元醇中，按质量百分比，由丙三醇、乙二醇、二乙二醇、山梨糖醇、异丙醇各占20％。本发明水泥助磨剂使用后能够提高水泥粉磨性能，改善水泥质量，提高粉磨速度，增加水泥强度。适宜作为水泥粉磨过程中添加的助磨剂使用。

对于水泥助磨剂而言，醇类物对水泥能够起到早强的作用，金属盐类起到分散和增加水泥矿物质含量的作用。这些物质，对提高水泥强度和改善性能能够起到作用，但对水泥助磨剂质量不稳定，水泥熟料粉磨抗压和抗折能力欠佳，其性能也各异，还不能达到理想的效果。

发明内容

针对目前水泥助磨剂质量不稳定，抗压和抗折强度不够的问题，本发明提供了一种新型聚醚复合水泥助磨剂及其制备方法，对于水泥或者混凝土在第3d、28d的抗折、抗压强度均有提高。

具体而言，本发明是这样实现的：

本发明提供了一种聚醚复合水泥助磨剂，其组成含有：聚乙二醇醚、多元醇、泊洛沙姆、聚氧乙基蓖麻油、水。

本发明中所述的多元醇为：聚乙二醇、山梨醇、三乙醇胺、丙二醇和异丙醇。其中聚乙二醇的分子量为4000。

发明人对其成分用量进行探索，发现在以下重量份的范围内取得意想不到的技术效果。以重量比计算，多元醇为：聚乙二醇、山梨醇、三乙醇胺、丙二醇和异丙醇比为0.5-1：0.5-1：0.5-1：0.5-1：0.5-1；聚乙二醇醚、多元醇、泊洛沙姆、聚氧乙基蓖麻油、水比为＝15-25:10-30:1-3:0.5-1：70-90。

进一步地，以重量比计算，聚乙二醇醚、多元醇、泊洛沙姆、聚氧乙基蓖麻油、水比为＝18:20:2:0.7：80；多元醇为：聚乙二醇、山梨醇、三乙醇胺、丙二醇和异丙醇比为1：1：1：1：1。

本发明的第二个目的在于，提供了一种聚醚复合水泥助磨剂的制备方法：

它包括以下步骤：

1)将聚乙二醇醚与聚氧乙基蓖麻油混合，加入泊洛沙姆后形成混合物，将混合物在加热的条件下化学反应生成化合物I；

2)在步骤a后的化合物I中加入多元醇、水混合均匀，成品。

上述步骤1)中将混合物在60～100度的温度下加热，化学反应2-6小时生产化合物I。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)、本发明制备了一种适合于水泥的聚醚复合助磨剂，其对于水泥的3d、28d的强度、抗压能力均有提高，因而增加水泥强度，水泥性能良好在本发明的表1和表2可以看出，本发明的实施例1-4助磨剂的凝结时间、抗折、抗压以及粒径(3-32μm)所占的比例均优于对比实施例组，其中实施例3优于其他实施例组。

(2)、经过长期储存试验发现，对比实施例的各项指标有不同程度的降低，严重影响助磨剂的后续使用，得不到助磨剂应有的功能，不符合“节能降耗”的理念；而本发明所述的助磨剂的各技术效果基本没有发生改变，因此适合长期储存。

具体实施例

对于本领域技术人员而言，显然本发明实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

实施例1

一种聚醚复合水泥助磨剂，由以下重量份数的原料组成：聚乙二醇醚、多元醇、泊洛沙姆、聚氧乙基蓖麻油、水比为＝15:10:1:0.5：70。

其中，多元醇的聚乙二醇、山梨醇、三乙醇胺、丙二醇和异丙醇比为1：1：1：1：1，聚乙二醇的分子量为4000。

制备方法为：

1)将聚乙二醇醚与聚氧乙基蓖麻油混合，加入泊洛沙姆后形成混合物，将混合物在混合物在60℃的温度下加热，化学反应5小时生产化合物I；

2)在步骤a后的化合物I中加入多元醇、水混合均匀，成品。

实施例2

一种聚醚复合水泥助磨剂，由以下重量份数的原料组成：聚乙二醇醚、多元醇、泊洛沙姆、聚氧乙基蓖麻油、水比为＝25:30:3:1：90。

其中，多元醇的聚乙二醇、山梨醇、三乙醇胺、丙二醇和异丙醇比为1：1：1：1：1，聚乙二醇的分子量为4000。

制备方法为：

1)将聚乙二醇醚与聚氧乙基蓖麻油混合，加入泊洛沙姆后形成混合物，将混合物在混合物在100℃的温度下加热，化学反应5小时生产化合物I；

2)在步骤a后的化合物I中加入多元醇、水混合均匀，成品。

实施例3

一种聚醚复合水泥助磨剂，由以下重量份数的原料组成：聚乙二醇醚、多元醇、泊洛沙姆、聚氧乙基蓖麻油、水比为＝18:20:2:0.7：80。

其中，多元醇的聚乙二醇、山梨醇、三乙醇胺、丙二醇和异丙醇比为1：1：1：1：1，聚乙二醇的分子量为4000。

制备方法为：

1)将聚乙二醇醚与聚氧乙基蓖麻油混合，加入泊洛沙姆后形成混合物，将混合物在混合物在80℃的温度下加热，化学反应5小时生产化合物I；

2)在步骤a后的化合物I中加入多元醇、水混合均匀，成品。

实施例4

一种聚醚复合水泥助磨剂，由以下重量份数的原料组成：聚乙二醇醚、多元醇、泊洛沙姆、聚氧乙基蓖麻油、水比为＝18:20:2:1：80。

其中，多元醇的聚乙二醇、山梨醇、三乙醇胺、丙二醇和异丙醇比为0.5：1：0.5：1：0.5，聚乙二醇的分子量为4000。

制备方法为：

1)将聚乙二醇醚与聚氧乙基蓖麻油混合，加入泊洛沙姆后形成混合物，将混合物在混合物在80℃的温度下加热，化学反应6小时生产化合物I；

2)在步骤a后的化合物I中加入多元醇、水混合均匀，成品。

对比实施例1

一种聚醚复合水泥助磨剂，由以下重量份数的原料组成：聚乙二醇醚、多元醇、泊洛沙姆、聚氧乙基蓖麻油、水比为＝12:20:2:1：95。

其中，多元醇的聚乙二醇、山梨醇、三乙醇胺、丙二醇和异丙醇比为0.5：1：0.5：1：0.5，聚乙二醇的分子量为600。

制备方法为：

1)将聚乙二醇醚与聚氧乙基蓖麻油混合，加入泊洛沙姆后形成混合物，将混合物在混合物在80℃的温度下加热，化学反应5小时生产化合物I；

2)在步骤a后的化合物I中加入多元醇、水混合均匀，成品。

对比实施例2

一种聚醚复合水泥助磨剂按重量比选取原料：三乙醇胺20％、三异丙醇胺10％、乙二醇15％、丙二醇5％、水35％、十二烷基苯磺酸钠3％、木质素9％、无水硫酸钠3％；

制备方法为：

在反应釜中注35％水，加热至40～50℃备用；将3％十二烷基苯磺酸钠加入，搅拌15分钟；加入3％无水硫酸钠搅拌10分钟，再加入9％木质素搅拌30分钟；将反应釜中的材料用150目筛网过滤；加入15％乙二醇、5％丙二醇搅拌20分钟；加入20％三乙醇胺、10％三异丙醇胺搅拌30分钟，即得到产品水泥助磨剂。

对比实施例3

一种水泥助磨剂，由以下重量份数的原料组成：聚醚多元醇1份、助剂1份和水8份；

其中：助剂为山梨醇、木糖醇、一缩丙二醇和1、4丁二醇按重量比为1:1:1:1混合；聚醚多元醇为聚环氧丙烷环氧乙烷醚，分子量为300，其中环氧乙烷含量在10％。

对比实施例4

一种水泥助磨剂，由活化腐植酸粉、三乙醇胺、丙三醇、粉煤灰和硅灰组成，其重量份数比为：活化腐植酸粉为50、三乙醇胺20、丙三醇20、粉煤灰20、硅灰5；其配制浓度为：活化腐植酸粉纯度为95％，三乙醇胺为纯度85％，丙三醇纯度75％。所述的硅灰为纯度95％以上的硅灰。所述的粉煤灰，其比表面积为380m2/kg以上。纯度为质量百分比，纯度就是指混合物中某物质所占的比重。

对比实施例5

传统水泥助磨剂(市售)。

对比实施例6

一种聚醚复合水泥助磨剂，由以下重量份数的原料组成：聚乙二醇醚、多元醇、泊洛沙姆、聚氧乙基蓖麻油、水比为＝18:20:2:0.7：80。

其中，多元醇的山梨醇、三乙醇胺、丙二醇和异丙醇比为1：1：1：1。

制备方法为：

1)将聚乙二醇醚与聚氧乙基蓖麻油混合，加入泊洛沙姆后形成混合物，将混合物在混合物在80℃的温度下加热，化学反应5小时生产化合物I；

2)在步骤a后的化合物I中加入多元醇、水混合均匀，成品。

对比实施例7

一种聚醚复合水泥助磨剂，由以下重量份数的原料组成：聚乙二醇醚、多元醇、泊洛沙姆、聚氧乙基蓖麻油、水比为＝18:20:2:0.7：80。

其中，多元醇的乙二醇、山梨醇、三乙醇胺、丙二醇和异丙醇比为1：1：1：1：1。制备方法为：

1)将聚乙二醇醚与聚氧乙基蓖麻油混合，加入泊洛沙姆后形成混合物，将混合物在混合物在80℃的温度下加热，化学反应5小时生产化合物I；

2)在步骤a后的化合物I中加入多元醇、水混合均匀，成品。

对比实施例8

一种聚醚复合水泥助磨剂，由以下重量份数的原料组成：聚乙二醇醚、多元醇、聚环氧丙烷环氧乙烷醚、聚氧乙基蓖麻油、水比为＝18:20:2:0.7：80。其中聚环氧丙烷环氧乙烷醚分子量为300。

其中，多元醇的聚乙二醇、山梨醇、三乙醇胺、丙二醇和异丙醇比为1：1：1：1：1，聚乙二醇的分子量为4000。

制备方法为：

1)将聚乙二醇醚与聚氧乙基蓖麻油混合，加入泊洛沙姆后形成混合物，将混合物在混合物在80℃的温度下加热，化学反应5小时生产化合物I；

2)在步骤a后的化合物I中加入多元醇、水混合均匀，成品。

验证试验

经过现场试验，采用本发明的水泥助磨剂与传统水泥助磨剂相比。实施例水泥助磨剂性能有了很大的提高，使用本发明的水泥助磨剂的水泥混凝土性能有很大程度的提高。

表1各实施例水泥助磨剂性能比较

注：水泥配料中，熟料78％，矿渣5％，石灰石5％，炉渣5％。

表2各实施例水泥助磨剂性能比较

注：水泥配料中，熟料75％，矿渣8％，石灰石5％，炉渣6.5％，石膏5.5％。

由表1和表2可以看出：

本发明实施例1-4在凝结时间、抗折、抗压等性能上明显优于对比实施例组，其中实施例3的性能高于其他实施组。

对比实施例1的组分虽然一样，但是各组份的重量份不一样，也达不到本发明的技术效果。

对比实施例2-4组分不一样，对比实施例5市售的助磨剂，其各项指标均也达不到本发明的技术效果。

对比实施例6祛除多元醇中的聚乙二醇，其他组分以及制备方法与实施例3相同，但是达不到本发明的技术效果。

对比实施例7中的聚乙二醇替换成乙二醇，其他组分以及制备方法与实施例3相同，但是达不到本发明的技术效果。

对比实施例8中的聚环氧丙烷环氧乙烷醚代替了泊洛沙姆，但是粒径的范围所占的百分比达不到本发明的技术效果。

长期试验：将本发明实施例1-4所制备的助磨剂与对比实施例1-7所述的助磨剂，置于温度25℃±2℃、相对湿度60％±10％，6个月然后重复试验各项指标，具体结果如下：

表3各实施例水泥助磨剂性能比较

注：水泥配料中，熟料75％，矿渣8％，石灰石5％，炉渣6.5％，石膏5.5％。

由表3可以看出：

经过长期储存试验发现，本发明实施例1-4在凝结时间、抗折、抗压等性能上明显优于对比实施例组，其中实施例3的性能高于其他实施组。

Claims (7)

1.一种聚醚复合水泥助磨剂，其特征在于含有：聚乙二醇醚、多元醇、泊洛沙姆、聚氧乙基蓖麻油、水；

所述的多元醇为：聚乙二醇、山梨醇、三乙醇胺、丙二醇和异丙醇；

以重量比计算，所述的聚乙二醇醚、多元醇、泊洛沙姆、聚氧乙基蓖麻油、水比为15-25:10-30:1-3:0.5-1：70-90。

2.根据权利要求1所述的水泥助磨剂，其特征在于：以重量比计算，所述的多元醇为：聚乙二醇、山梨醇、三乙醇胺、丙二醇和异丙醇比为0.5-1：0.5-1：0.5-1：0.5-1：0.5-1。

3.根据权利要求1所述的水泥助磨剂，其特征在于：以重量比计算，所述的聚乙二醇醚、多元醇、泊洛沙姆、聚氧乙基蓖麻油、水比为18:20:2:0.7：80。

4.根据权利要求1所述的水泥助磨剂，其特征在于：以重量比计算，所述的多元醇为：聚乙二醇、山梨醇、三乙醇胺、丙二醇和异丙醇比为1：1：1：1：1。

5.根据权利要求1所述的水泥助磨剂,其特征在于：所述的聚乙二醇的分子量为4000。

6.一种权利要求1所述的水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1)将聚乙二醇醚与聚氧乙基蓖麻油混合，加入泊洛沙姆后形成混合物，将混合物在加热的条件下化学反应生成化合物I；

2)在步骤1）后的化合物I中加入多元醇、水混合均匀，成品。

7.根据权利要求6所述的一种水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中将混合物在60～100℃的温度下加热，化学反应2-6小时生产化合物I。