CN110862238B - 一种搅拌站废浆湿磨用分散剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种搅拌站废浆湿磨用分散剂，各组分及其所占质量百分比包括：胶束稳定组分A 10～20％，分散组分B 1～5％，助磨组分C 5～10％，助磨组分D 5～10％，水55～79％。本发明所述搅拌站废浆湿磨用分散剂采用多组分废浆用配方体系，在提高废浆的湿磨效率的同时，可防止沉降并提高湿磨后浆液的稳定性，实现混凝土搅拌站废浆的高效资源化利用，具有重要的经济和环境效益。

Description

一种搅拌站废浆湿磨用分散剂

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种搅拌站废浆湿磨用分散剂。

背景技术

目前，混凝土搅拌站的废浆包括：洗车时排出的大量废浆、不合格混凝土进行砂石分离后产生的大量废浆以及生产过程中产生的各种废浆。上述废浆具有一定的活性，可以作为原料加入混凝土。但是由于废浆中颗粒尺寸分布不均匀、颗粒粒径范围大，如果直接加入混凝土中，会导致混凝土强度有较大的波动。在当前环保要求的大形势下，这些废浆废渣已不可能直接排放，现阶段的处理方式包括通过干磨和湿磨处理赋予废渣各种不同的需求功能，而废浆渣的干法粉磨存在粉末效率低、能耗成本高的缺点。

湿磨是对湿物料进行粉磨成浆体的一种生产方法，湿磨跟干磨相比可以降低处理成本和提高处理效率，减少环境污染，提高经济、社会和生态效益，并可改善矿物掺合料的性能，全面提升水泥基材料的性能。但是在湿法研磨过程中产品是不能过度研磨的，重磨或过磨会导致料浆团聚和粘度的上升，导致分散剂添加量增大，严重影响后序工艺的正常进行。

湿磨分散剂是湿磨过程中必须用到的一种化学添加剂，它可以提高粉磨效率、降低粘度，提高湿磨后掺合料的流动性。目前报道的湿磨分散剂主要为单一粉磨物质的分散剂，常见的高分子聚合物分散剂如专利CN107602774A公开了一种湿排粉煤灰用分散剂，专利CN107649068A公开了一种湿磨用低分子量阳离子型聚合物分散剂，此类分子结构尺寸难以适应粒径范围大、成分复杂的废浆料，同时会促使小颗粒絮凝团聚从而增大粘度；常见的无机分散剂缺乏足够的空间位阻效应，使粉磨后的浆液不稳定、易沉降。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种搅拌站废浆湿磨用分散剂，该分散剂可提高粉磨效率，并防止粉磨后浆液沉降，有利于保障所得湿磨后浆液的稳定性能，并进一步提升其使用性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种搅拌站废浆湿磨用分散剂，各组分及其所占质量百分比包括：胶束稳定组分A10～20％，分散组分B 1～5％，助磨组分C 5～10％，助磨组分D 5～10％，水55～79％(包含其他组分引入的水)。

上述方案中，所述分散组分A为可自组装成胶束的嵌段共聚物，聚乙二醇-聚乳酸-甲氧基聚乙二醇共聚物，分子量为10000～50000，其中聚乳酸段、聚乙二醇段、甲氧基聚乙二醇段的摩尔比为1:(1～5):(3～50)。

上述方案中，所述分散组分A的制备方法包括如下步骤：将聚乳酸、聚乙二醇和催化剂(辛酸亚锡，用量为聚乳酸段质量的0.5-0.8％)，加热至120-160℃，反应2～4h，然后加入甲氧基聚乙二醇继续保温反应2～6h，得分散组分A。

上述方案中，所述分散组分B以羟丁基乙烯基醚单体、丙烯酸、阳离子型单体和衣康酸酐为主要原料，经自由基聚合而成；其中各单体及其所占质量百分比包括：羟丁基乙烯基醚单体72～89％、丙烯酸5～10％、阳离子型单体5-15％和衣康酸酐1～3％。

上述方案中，所述分散组分B的制备方法具体包括如下步骤：

1)按上述配比称取各原料，将羟丁基乙烯基醚、氧化剂溶于水中，升温至10～50℃，得到水溶液I；

2)将丙烯酸、阳离子型单体、衣康酸酐、链转移剂混合溶于水中，得混合溶液II；

3)将还原剂溶于水中，得到还原剂溶液III；

4)将溶液II和III同时匀速滴加到水溶液I中，滴加完成后在10～50℃的温度条件下反应1～3h，然后降温并加碱中和至pH为5～8，即得分散组分B的水溶液。

上述方案中，所述链转移剂为巯基乙酸或3-巯基丙酸，加入量占分散组分B所有单体总重量的0.05～0.2％；氧化剂为双氧水，加入量占分散组分B所有单体总重量的0.5～2％；还原剂为维生素C，加入量占分散组分B所有单体总重量的0.05～0.2％。

上述方案中，所述阳离子型单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或几种。

上述方案中，所述助磨组分C以甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯和马来酰胺酸为原料经自由基聚合而成，其中各单体所占质量百分比为：甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯20～35％，马来酰胺酸65～80％。

上述方案中，所述助磨组分D为三乙醇胺乙酸盐、油酸三乙醇胺、三乙醇胺、丙三醇中的一种或几种。

上述方案中，所述搅拌站废浆湿磨用分散剂在湿磨工艺中的掺量为废浆总质量的0.5～3％。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)本发明所述搅拌站废浆湿磨用分散剂采用多组分废浆用配方体系，其中采用复合助磨组分，支链较短、氨基密度更高的高分子与无机小分子配合可增强粉磨效率、降低成本；同时分散组分B可吸附在废浆颗粒表面，利用静电斥力和空间位阻进行分散，且所得复合分散剂可针对不同粒径尺寸的颗粒表面进行良好包覆，增加废浆料整体分散性，阻碍小粒径颗粒的团聚问题，对粉磨效率(降低浆液粒径)也有一定促进作用。

2)结合可自组装成胶束的嵌段共聚物为两亲性共聚物，其可在水相介质中自组装形成以疏水段为核、亲水段为壳的胶束，分散组分B将小粒径颗粒分散开来，分散组分A使所分散的体系更加稳定，避免过度粉磨导致的絮凝和存放较长时间导致的沉降，进而保障所得湿磨后浆液的稳定性能，并进一步提升其使用性能。

3)本发明所得湿磨用分散剂可有效提升废浆的粉磨效率和稳定性，同时可有效保证所得混凝土的工作性能和强度，并可用于浆液组分复杂的搅拌站废浆，实现混凝土搅拌站废浆的高效资源化利用，具有重要的经济和环境效益。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

一种搅拌站废浆湿磨用分散剂，其原料组分为：胶束稳定组分A 10％，分散组分B1％，助磨组分C 5％，助磨组分D(三乙醇胺乙酸盐)5％，水79％(包含以下自制聚合物水溶液引入的水)；

其中，胶束稳定组分A的分子量为16000，其中聚乳酸、聚乙二醇、甲氧基聚乙二醇的摩尔比为1:2:20；所述胶束稳定组分A的具体制备步骤包括：将聚乳酸、聚乙二醇和催化剂(辛酸亚锡，用量为聚乳酸质量的0.5％)，加热至140℃，反应2h后加入甲氧基聚乙二醇继续反应4h得到分散组分A；

分散组分B为自制聚合物水溶液，其原料组分为：羟丁基乙烯基醚72wt％、丙烯酸10wt％、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵15wt％、衣康酸酐3wt％；另外采用的氧化剂、还原剂和链转移剂占上述单体总质量的百分含量分别为：0.5wt％双氧水、0.05wt％维生素C，0.05wt％巯基乙酸；其制备方法为：1)在20℃温度条件下，将称取的羟丁基乙烯基醚、双氧水溶于水中，得水溶液I；2)将丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、衣康酸酐、巯基乙酸混合溶于水中，得混合溶液II；3)将维生素C溶于水中，得还原剂溶液III；4)将水溶液II和III同时分别匀速滴加到水溶液I，滴加完成后保持温度在10℃条件下反应2小时，然后降温并加碱中和至pH为7，得到分散组分B的水溶液(有效固含为60％)；

助磨组分C由甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯和马来酰胺酸经自由基聚合而成，其其原料组分为：甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯27wt％、马来酰胺酸73wt％；结构式如式I所示，其中a取值为3，b取值为70，c取值为20；

将上述组分A、B、C、D和经折算后的余量水常温下混合均匀，即得本发明所述搅拌站废浆湿磨用分散剂。

实施例2

一种搅拌站废浆湿磨用分散剂，其原料组分为：胶束稳定组分A 20％，分散组分B5％，助磨组分C 10％，助磨组分D(油酸三乙醇胺)10％，水55％(包含以下自制聚合物水溶液引入的水)；

其中，胶束稳定组分A的分子量为24000，其中聚乳酸、聚乙二醇、甲氧基聚乙二醇的摩尔比为1:2:40；所述胶束稳定组分A的具体制备步骤包括：将聚乳酸、聚乙二醇和催化剂(辛酸亚锡，用量为聚乳酸质量的0.8％)，加热至150℃，反应2h后加入甲氧基聚乙二醇继续反应4h得到分散组分A；

分散组分B为自制聚合物水溶液，其原料组分为：异戊烯醇聚氧乙烯醚89wt％、丙烯酸5wt％、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵5wt％、衣康酸酐1wt％；另外采用的氧化剂、还原剂和链转移剂占上述单体总质量的百分含量分别为：2wt％双氧水、0.1wt％维生素C，0.1wt％巯基乙酸；其制备方法为：

1)按上述配比，将称取的异戊烯醇聚氧乙烯醚、双氧水溶于水中，升温至50℃，得到溶液I；

2)将丙烯酸、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和衣康酸酐、3-巯基丙酸混合溶于水中，得到混合溶液II；3)将维生素C溶于水中，得到还原剂水溶液III；4)将水溶液II和III同时分别匀速滴加到水溶液I中，滴加完成后保持温度在50℃条件下反应1小时，然后降温并加碱中和至pH为8，得到分散组分B的水溶液(有效固含为60％)；

助磨组分C由甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯和马来酰胺酸经聚合而成，其其原料组分为：甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯30wt％、马来酰胺酸70wt％；结构式如式I所示，其中a取值为2，b取值为40，c取值为20。

将上述组分A、B、C、D和经折算后的余量水常温下混合均匀，即得本发明所述搅拌站废浆湿磨用分散剂。

实施例3

一种搅拌站废浆湿磨用分散剂，其原料组分为：胶束稳定组分A 15％，分散组分B3％，助磨组分C 7％，助磨组分D 8％，水67％(包含以下自制聚合物水溶液引入的水)。

其中，胶束稳定组分A的分子量为23000，其中聚乳酸、聚乙二醇、甲氧基聚乙二醇的摩尔比为1:5:50；所述胶束稳定组分A的具体制备步骤包括：将聚乳酸、聚乙二醇和催化剂(辛酸亚锡，用量为聚乳酸质量的0.5％)，加热至150℃，反应2h后加入甲氧基聚乙二醇继续反应4h得到分散组分A；

分散组分B为自制聚合物水溶液，其原料组分为：羟丁基乙烯基醚80wt％、丙烯酸9wt％、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵9wt％和衣康酸酐2wt％，其制备方法为：1)按上述配比，将所述单体羟丁基乙烯基醚、双氧水溶于水中，升温至35℃，得到水溶液I；2)将丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵和衣康酸酐、巯基乙酸混合溶于水中，得到混合溶液II；3)将维生素C溶于水中，得到还原剂水溶液III；4)将水溶液II和III同时分别匀速滴加到水溶液I，滴加完成后保持温度在35℃条件下反应2小时，然后降温并加碱中和至pH为6.5，得到分散组分B的聚合物水溶液(有效固含为60％)；

助磨组分C由甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯和马来酰胺酸经聚合而成，其其原料组分为：甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯33wt％、马来酰胺酸67wt％结构式如式I所示，其中a取值为2，b取值为50，c取值为30；

助磨组分D为三乙醇胺和丙三醇的质量比1:1混合物。

将上述组分A、B、C、D和经折算后的余量水常温下混合均匀，即得本发明所述搅拌站废浆湿磨用分散剂。

对比例1

为了突出本发明的效果，根据专利CN107602774A公开的一种湿排粉煤灰用醚类两性聚羧酸系分散剂及其制备方法中实施例1设计此对比例。

对比例2

为了突出本发明的效果，根据CN107649068A公开的一种湿磨用低分子量阳离子性聚合物分散剂及其制备方法中实施例1设计此对比例。

对比例3

为了突出本发明的效果，根据实施例1的配方采用本领域常规助剂替换进行分散剂的配制，其原料组分为：分散组分1(聚丙烯酸)15％，分散组分2(聚醚聚合物)3％，助磨组分C 7％，助磨组分D(三乙醇胺乙酸盐)8％，水67％。

其中，分散组分1为丙烯酸与丙烯酸乙酯的聚合物，分子量为15000。

分散组分2为自制聚合物水溶液，其原料组分为：异戊烯醇聚氧乙烯醚72wt％、丙烯酸10wt％、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵15wt％、衣康酸酐3wt％；采用的氧化剂、还原剂和链转移剂占上述单体总质量的百分含量分别为：0.5wt％双氧水、0.05wt％维生素C，0.05wt％巯基乙酸；其制备方法为：1)在20℃温度条件下，将称取的异戊烯醇聚氧乙烯醚、双氧水溶于水中，得水溶液I；2)将丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、衣康酸酐、巯基乙酸混合溶于水中，得混合溶液II；3)将维生素C溶于水中，得还原剂溶液III；4)将水溶液II和III同时分别匀速滴加到水溶液I，滴加完成后保持温度在10℃条件下反应2小时，然后降温并加碱中和至pH为7，得到分散组分2的水溶液(有效固含为60％)；

助磨组分C由甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯和马来酰胺酸经聚合而成，其原料组分为：甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯81wt％、马来酰胺酸19wt％结构式如式I所示，其中a为10，和b为12，c为20。

将上述组分A、B、C、D和经折算后的余量水常温下混合均匀，即得本发明所述搅拌站废浆湿磨用分散剂。

实施效果

对比本实施例1-3提供的搅拌站废浆湿磨用分散剂及对比例1-3中的分散剂性能，并对比应用上述分散剂对搅拌站废浆进行湿磨所得混凝土的性能，结果分别见表1和表2。

表1采用实施例1-3和对比例1-2所得分散剂湿磨后所得浆液的性能测试结果

表2湿磨浆液用于C30混凝土的性能测试结果

其中，废浆的组分按生产配合比进行推断，其主要成分及质量比为：水泥、粉煤灰、矿粉＝5:1:1，还有少量外加剂。

上述结果表明：针对相同废浆，在相同掺量和湿磨条件下，掺入本发明所述的湿磨用分散剂的磨出的浆液的粒径更小，稳定性好，同时可有效保证所得混凝土的工作性能和强度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种搅拌站废浆湿磨用分散剂，其特征在于，各组分及其所占质量百分比包括：胶束稳定组分A 10~20%，分散组分B 1~5%，助磨组分C 5~10%，助磨组分D 5~10%，水55~79%；

所述胶束稳定组分A为可自组装成胶束的嵌段共聚物，该嵌段共聚物为聚乙二醇-聚乳酸-甲氧基聚乙二醇共聚物，分子量为10000~50000，其中聚乳酸段、聚乙二醇段、甲氧基聚乙二醇段的摩尔比为1: (1~5): (3~50)；

所述分散组分B以羟丁基乙烯基醚单体、丙烯酸、阳离子型单体和衣康酸酐为主要原料，经自由基聚合而成；其中各单体及其所占质量百分比包括：羟丁基乙烯基醚单体72~89%、丙烯酸5~10%、阳离子型单体5-15%和衣康酸酐1~3%；

所述助磨组分C以甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯和马来酰胺酸为原料经自由基聚合而成，其中各单体所占质量百分比为：甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯20~35%，马来酰胺酸65~80%；

所述助磨组分D为三乙醇胺乙酸盐、油酸三乙醇胺、三乙醇胺、丙三醇中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的搅拌站废浆湿磨用分散剂，其特征在于，所述分散组分B的制备方法具体包括如下步骤：

1）按配比称取各原料，将羟丁基乙烯基醚、氧化剂溶于水中，升温至10~50℃，得到水溶液I；

2）将丙烯酸、阳离子型单体、衣康酸酐、链转移剂混合溶于水中，得混合溶液II；

3）将还原剂溶于水中，得到还原剂溶液III；

4）将溶液II和III同时匀速滴加到水溶液I中，滴加完成后在10~50℃的温度条件下反应1~3h，然后降温并加碱中和至pH为5~8，即得分散组分B。

3.根据权利要求1或2所述的搅拌站废浆湿磨用分散剂，其特征在于，所述阳离子型单体为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的搅拌站废浆湿磨用分散剂，其特征在于，所述搅拌站废浆湿磨用分散剂在湿磨工艺中的掺量为废浆总质量的0.5~3%。