CN108751770A - 一种水泥助磨剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水泥助磨剂，由如下重量份的原料制成：水性多羟基共聚物50‑60份、改性超支化聚乙烯亚胺30‑40份。本发明还公开了所述水泥助磨剂的制备方法，包括如下步骤：将各原料按比例混合均匀，后经过碾磨，得到水泥助磨剂。本发明公开的水泥助磨剂具有生产成本低廉，掺量低，能有效改善水泥的润滑性等性能和台时产量，助磨增强效果显著，使用安全环保的优点。

Description

一种水泥助磨剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及水泥制造技术领域，尤其涉及一种水泥助磨剂及其制备方法。
背景技术
近年来，随着经济的发展及生活水平的提高，各类高楼大厦如雨后春笋般涌现。在这些高楼大厦的建设过程中必不可少的一类基础材料是水泥。水泥在我国的产销量巨大，而水泥工业作为高污染、高耗能行业其节能降耗备受关注。其中，在水泥生产过程中使用水泥助磨剂，推广水泥粉磨节能技术是发展绿色节能水泥、建设资源节约型、环境友好型社会的重要举措。
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，其可以吸附在水泥颗粒表面，以物理和化学作用发挥效应，可以在保持粉磨水泥细度和磨机功率不变的情况下提高水泥的台时产量，或在保持水泥产量和磨机功率不变的条件下，增加水泥的比表面积，改善粉磨水泥的粒度级配，从而提高水泥的强度等质量指标。另外其还可以显著降低能耗、改善其流动性、提高工业废渣的利用率、减少环境污染，具有较大的经济和社会效益及良好的发展前景。
目前，商业应用的助磨剂主要成分是胺类有机物、多元醇类有机物和无机盐，这种通过多种小分子物质复配的液体助磨剂在使用时有很多弊端，助磨能力有上限，易出现水泥产品颗粒分布范围宽，产品跑粗现象，导致水泥强度降低，甚至影响水泥强度等级。
因此，开发一种综合成本更低、助磨增强性能更加优异的水泥助磨剂符合市场需求，更有广泛的市场价值和应用前景，有助于促进我国水泥助磨剂行业的快速发展。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种水泥助磨剂及其制备方法，该助磨剂克服了传统水泥助磨剂或多或少存在的掺量大，价格昂贵，分层沉降不足，产品性能波动大，含对人体有害有毒的物质，水泥质量和耐久性受影响的技术问题，具有生产成本低廉，掺量低，能有效改善水泥的润滑性等性能和台时产量，助磨增强效果显著，使用安全环保的优点。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是，一种水泥助磨剂，由如下重量份的原料制成：水性多羟基共聚物50-60份、改性超支化聚乙烯亚胺30-40份。
优选地，所述水性多羟基共聚物的制备方法，包括如下步骤：将三乙醇胺油酸皂、烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯、丁香酚芸香糖苷、双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯溶于高沸点溶剂中形成溶液，再向溶液中加入引发剂，置于微波炉中，在氮气或惰性气体氛围下进行微波聚合反应10-15分钟，反应后取出，倒入丙酮中沉出聚合物，抽滤，放入真空干燥箱中60-70℃下烘10-15小时，得到多羟基共聚物。
优选地，所述三乙醇胺油酸皂、烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯、丁香酚芸香糖苷、双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯、高沸点溶剂、引发剂的质量比为2:1:2:1:(10-15):(0.2-0.4)。
较佳地，所述高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
较佳地，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或几种；所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种或几种。
优选地，所述微波聚合聚合条件为：微波功率500-800W。
优选地，所述改性超支化聚乙烯亚胺的制备方法，包括如下步骤：将超支化聚乙烯亚胺、环氧丙烯醛缩二乙醇溶于三氯甲烷中形成溶液，然后向溶液中加入碱性催化剂，在70-80℃下搅拌反应6-8小时，后通过过滤，旋蒸除去三氯甲烷，得到改性超支化聚乙烯亚胺。
较佳地，所述超支化聚乙烯亚胺、环氧丙烯醛缩二乙醇、三氯甲烷、碱性催化剂的质量比为(3-5):(1-2):(10-15):(0.5-1)。
所述碱性催化剂选自碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或几种。
优选地，所述水泥助磨剂的制备方法，包括如下步骤：将各原料按比例混合均匀，后经过碾磨，得到水泥助磨剂。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1)本发明提供的水泥助磨剂，原料易得，价格低廉，制备方法简单易行，反应条件温和，对反应设备要求不高，适合工业化生产。
2)本发明提供的水泥助磨剂，克服了传统水泥助磨剂或多或少存在的掺量大，价格昂贵，分层沉降不足，产品性能波动大，含对人体有害有毒的物质，水泥质量和耐久性受影响的技术问题，具有生产成本低廉，掺量低，能有效改善水泥的润滑性等性能和台时产量，助磨增强效果显著，使用安全环保的优点。
3)本发明提供的水泥助磨剂，通过添加改性超支化聚乙烯亚胺，含不同活性基团的单体共聚协同作用提高水泥粉磨过程中的助磨效果，使得水泥浆体搅拌、凝结硬化过程中更加密实化；能够取代三乙胺盐类，促进水泥前期水化，也能促进后期水化，本发明所涉及的水泥助磨剂既能提升水泥的粉末磨效果，又能改善水泥的性能。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明下述实施例中所使用的原料购自上海泉昕进出口贸易有限公司。
实施例1
一种水泥助磨剂，由如下重量份的原料制成：水性多羟基共聚物50份、改性超支化聚乙烯亚胺30份。
所述水性多羟基共聚物的制备方法，包括如下步骤：将三乙醇胺油酸皂20g、烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯10g、丁香酚芸香糖苷20g、双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯10g溶于二甲亚砜100g中形成溶液，再向溶液中加入偶氮二异丁腈2g，置于微波炉中，在氮气氛围下进行微波聚合反应10分钟，反应后取出，倒入丙酮中沉出聚合物，抽滤，放入真空干燥箱中60℃下烘10小时，得到多羟基共聚物；所述微波聚合聚合条件为：微波功率500-800W。
所述改性超支化聚乙烯亚胺的制备方法，包括如下步骤：将超支化聚乙烯亚胺30g、环氧丙烯醛缩二乙醇10g溶于三氯甲烷100g中形成溶液，然后向溶液中加入碳酸钾5g，在70℃下搅拌反应6小时，后通过过滤，旋蒸除去三氯甲烷，得到改性超支化聚乙烯亚胺。
所述水泥助磨剂的制备方法，包括如下步骤：将各原料按比例混合均匀，后经过碾磨，得到水泥助磨剂。
实施例2
一种水泥助磨剂，由如下重量份的原料制成：水性多羟基共聚物53份、改性超支化聚乙烯亚胺33份。
所述水性多羟基共聚物的制备方法，包括如下步骤：将三乙醇胺油酸皂20g、烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯10g、丁香酚芸香糖苷20g、双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯10g溶于N,N-二甲基甲酰胺115g中形成溶液，再向溶液中加入偶氮二异庚腈2.5g，置于微波炉中，在氦气氛围下进行微波聚合反应11分钟，反应后取出，倒入丙酮中沉出聚合物，抽滤，放入真空干燥箱中63℃下烘11小时，得到多羟基共聚物；所述微波聚合聚合条件为：微波功率600W。
所述改性超支化聚乙烯亚胺的制备方法，包括如下步骤：将超支化聚乙烯亚胺35g、环氧丙烯醛缩二乙醇13g溶于三氯甲烷120g中形成溶液，然后向溶液中加入碳酸钠6.5g，在73℃下搅拌反应6.5小时，后通过过滤，旋蒸除去三氯甲烷，得到改性超支化聚乙烯亚胺。
所述水泥助磨剂的制备方法，包括如下步骤：将各原料按比例混合均匀，后经过碾磨，得到水泥助磨剂。
实施例3
一种水泥助磨剂，由如下重量份的原料制成：水性多羟基共聚物55份、改性超支化聚乙烯亚胺35份。
所述水性多羟基共聚物的制备方法，包括如下步骤：将三乙醇胺油酸皂20g、烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯10g、丁香酚芸香糖苷20g、双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯10g溶于N-甲基吡咯烷酮125g中形成溶液，再向溶液中加入偶氮二异丁腈3g，置于微波炉中，在氖气氛围下进行微波聚合反应12分钟，反应后取出，倒入丙酮中沉出聚合物，抽滤，放入真空干燥箱中65℃下烘13小时，得到多羟基共聚物；所述微波聚合聚合条件为：微波功率700W。
所述改性超支化聚乙烯亚胺的制备方法，包括如下步骤：将超支化聚乙烯亚胺40g、环氧丙烯醛缩二乙醇16g溶于三氯甲烷135g中形成溶液，然后向溶液中加入氢氧化钾7.5g，在76℃下搅拌反应7小时，后通过过滤，旋蒸除去三氯甲烷，得到改性超支化聚乙烯亚胺。
所述水泥助磨剂的制备方法，包括如下步骤：将各原料按比例混合均匀，后经过碾磨，得到水泥助磨剂。
实施例4
一种水泥助磨剂，由如下重量份的原料制成：水性多羟基共聚物58份、改性超支化聚乙烯亚胺38份。
所述水性多羟基共聚物的制备方法，包括如下步骤：将三乙醇胺油酸皂20g、烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯10g、丁香酚芸香糖苷20g、双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯10g溶于高沸点溶剂140g中形成溶液，再向溶液中加入引发剂3.5g，置于微波炉中，在氩气氛围下进行微波聚合反应13分钟，反应后取出，倒入丙酮中沉出聚合物，抽滤，放入真空干燥箱中60-70℃下烘10-15小时，得到多羟基共聚物,所述高沸点溶剂是二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮按质量比2:3:1混合而成的混合物；所述引发剂是偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈按质量比3:5混合而成的混合物；所述惰性气体选自氦气、氖气质量比2:1混合而成的混合物；所述微波聚合聚合条件为：微波功率750W。
所述改性超支化聚乙烯亚胺的制备方法，包括如下步骤：将超支化聚乙烯亚胺45g、环氧丙烯醛缩二乙醇18g溶于三氯甲烷140g中形成溶液，然后向溶液中加入氢氧化钠8g，在78℃下搅拌反应7.5小时，后通过过滤，旋蒸除去三氯甲烷，得到改性超支化聚乙烯亚胺。
所述水泥助磨剂的制备方法，包括如下步骤：将各原料按比例混合均匀，后经过碾磨，得到水泥助磨剂。
实施例5
一种水泥助磨剂，由如下重量份的原料制成：水性多羟基共聚物60份、改性超支化聚乙烯亚胺40份。
所述水性多羟基共聚物的制备方法，包括如下步骤：将三乙醇胺油酸皂20g、烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯10g、丁香酚芸香糖苷20g、双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯10g溶于N,N-二甲基甲酰胺150g中形成溶液，再向溶液中加入偶氮二异庚腈4g，置于微波炉中，在氮气氛围下进行微波聚合反应15分钟，反应后取出，倒入丙酮中沉出聚合物，抽滤，放入真空干燥箱中70℃下烘15小时，得到多羟基共聚物；所述微波聚合聚合条件为：微波功率800W。
所述改性超支化聚乙烯亚胺的制备方法，包括如下步骤：将超支化聚乙烯亚胺50g、环氧丙烯醛缩二乙醇20g溶于三氯甲烷150g中形成溶液，然后向溶液中加入碳酸钾10g，在80℃下搅拌反应8小时，后通过过滤，旋蒸除去三氯甲烷，得到改性超支化聚乙烯亚胺。
所述水泥助磨剂的制备方法，包括如下步骤：将各原料按比例混合均匀，后经过碾磨，得到水泥助磨剂。
对比例
本例提供一种市售助磨剂，型号：GA-200。
对上述实施例1-5以及对比例所得助磨剂掺入水泥(型号：PC42.5)粉磨过程中，对各助磨剂助磨性能和水泥性能进行测试，助磨剂掺量(质量百分比)0.1％，测试结果如表1所示。
表1
从表1可以看出，本发明实施例公开的水泥助磨剂，与市售水泥助磨剂相比，添加到水泥中去后，使得水泥具有更高的磨机台时产量和易磨指数，且其净浆流动性更好。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种水泥助磨剂，其特征在于，由如下重量份的原料制成：水性多羟基共聚物50-60份、改性超支化聚乙烯亚胺30-40份。
2.根据权利要求1所述的水泥助磨剂，其特征在于，所述水性多羟基共聚物的制备方法，包括如下步骤：将三乙醇胺油酸皂、烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯、丁香酚芸香糖苷、双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯溶于高沸点溶剂中形成溶液，再向溶液中加入引发剂，置于微波炉中，在氮气或惰性气体氛围下进行微波聚合反应10-15分钟，反应后取出，倒入丙酮中沉出聚合物，抽滤，放入真空干燥箱中60-70℃下烘10-15小时，得到多羟基共聚物。
3.根据权利要求2所述的水泥助磨剂，其特征在于，所述三乙醇胺油酸皂、烯丙基琥珀酰亚胺基碳酸酯、丁香酚芸香糖苷、双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯、高沸点溶剂、引发剂的质量比为2:1:2:1:(10-15):(0.2-0.4)。
4.根据权利要求2所述的水泥助磨剂，其特征在于，所述高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的水泥助磨剂，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或几种；所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种或几种。
6.根据权利要求2所述的水泥助磨剂，其特征在于，所述微波聚合聚合条件为：微波功率500-800W。
7.根据权利要求1所述的水泥助磨剂，其特征在于，所述改性超支化聚乙烯亚胺的制备方法，包括如下步骤：将超支化聚乙烯亚胺、环氧丙烯醛缩二乙醇溶于三氯甲烷中形成溶液，然后向溶液中加入碱性催化剂，在70-80℃下搅拌反应6-8小时，后通过过滤，旋蒸除去三氯甲烷，得到改性超支化聚乙烯亚胺。
8.根据权利要求7所述的水泥助磨剂，其特征在于，所述超支化聚乙烯亚胺、环氧丙烯醛缩二乙醇、三氯甲烷、碱性催化剂的质量比为(3-5):(1-2):(10-15):(0.5-1)。
9.根据权利要求7所述的水泥助磨剂，其特征在于，所述碱性催化剂选自碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或几种。
10.根据权利要求1-9任一项所述水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按比例混合均匀，后经过碾磨，得到水泥助磨剂。
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