发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题,提供掺量少助磨效果好的新型复合助磨剂,其可有效的降低醇胺组分的使用量,提升与水泥的相容性,提高粉磨效率和台时产量,降低耗电量。
为实现上述技术目的,本发明所采用的技术方案为:
一种低掺量增强型水泥助磨剂,包括以下重量份的原料制备而成:木质素磺酸钙10-20份、尿素10-20份、复合醇胺10-20份、三聚磷酸钠5-10份、麦芽糊精3-6份、稳定剂0.5-2份、络合分散组分3-8份、水10-20份。
进一步的,所述复合醇胺由三乙醇胺和三甘醇按照质量比1-3:5混合而成。
进一步的,所述稳定剂为十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯或者烷基酚聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠中的一种或几种。
进一步的,所述络合分散组分的制备方法为:
(1)将1-3g纤维素加入200mL30%质量浓度的四甲基氢氧化铵的水溶液中,进行搅拌溶解得溶液A;
(2)在50mL无水乙醇中溶入5-10g的钛酸四正丁酯,得到溶液B;在另一份100ml无水乙醇中加入钛酸四正丁酯和溶液A,得到溶液C;搅拌过程中将溶液B加入到溶液C中,50-70℃水浴搅拌加热1-2h后,充分干燥研磨得固体混合物,即为络合分散组分。
更进一步的,步骤(2)钛酸四正丁酯的用量为1-5g,溶液A的用量为30-50ml。
一种低掺量增强型水泥助磨剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备络合分散组分;将1-3g纤维素加入200mL30%质量浓度的四甲基氢氧化铵的水溶液中,进行搅拌溶解得溶液A;在50mL无水乙醇中溶入5-10g的钛酸四正丁酯,得到溶液B;在另一份100ml无水乙醇中加入钛酸四正丁酯和溶液A,得到溶液C;搅拌过程中将溶液B加入到溶液C中,50-70℃水浴搅拌加热1-2h后,充分干燥研磨得固体混合物,即为络合分散组分;
(2)将水置于容器中,加热至40-50℃,搅拌条件下依次加入配方量的木质素磺酸钙、尿素、三聚磷酸钠、麦芽糊精和稳定剂,持续搅拌10-20min;
(3)再将体系温度升温至50-55℃,持续搅拌下加入配方量的复合醇胺和络合分散组分,持续恒温搅拌1-2h后,自然降温,得终产品助磨剂,分装入库即可。
一种低掺量增强型水泥助磨剂,其用量为水泥质量的0.05-0.15wt%。
本发明各原料均市售可得。
本发明以无机助磨组分木质素磺酸钙等无机助磨剂为主要助磨成分,减少醇胺类组分的添加,稳定剂的添加可以降低物料在碾压粉磨过程中的静电斥力,增大物料颗粒间的内摩擦力,稳定料层厚度,促进物料的分散。而特别的,为了增强助磨效率减少团聚,并促进醇胺组分的高效作用,本发明还制备并添加了络合分散组分,本发明应用溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛溶胶,并与反应过程中加入纤维素的四甲基氢氧化铵溶液进行包裹,可以促进醇胺组分的均匀分散,促进其发挥助磨效果,减少其添加量;经过改性的纳米粒子还可以随着水分子的流动在混凝土中扩散,能够定向吸附在水泥颗粒的表面,破坏水泥颗粒的团聚现象,释放其中的水分而使稠度降低;再者,当混凝土发生裂纹形核时,及时填充微裂纹,达到对裂纹扩展的防护作用,从而增加体系强度性能,一举两得。
有益效果
本发明助磨剂各原料间协同作用,少量添加,助磨过程使用,有效增加水泥的小颗粒数量,提高助磨效率,降低耗电量,是一种使用方便且添加量少的高效水泥助磨剂,市场应用前景广泛。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明,但不限于此。
实施例1
一种低掺量增强型水泥助磨剂,包括以下重量份的原料制备而成:木质素磺酸钙10份、尿素10份、复合醇胺10份、三聚磷酸钠5份、麦芽糊精3份、稳定剂0.5份、络合分散组分3份、水10份。
所述复合醇胺由三乙醇胺和三甘醇按照质量比1:5混合而成。
所述稳定剂为十二烷基硫酸钠。
所述络合分散组分的制备方法为:
(1)将1g纤维素加入200mL30%质量浓度的四甲基氢氧化铵的水溶液中,进行搅拌溶解得溶液A;
(2)在50mL无水乙醇中溶入5g的钛酸四正丁酯,得到溶液B;在另一份100ml无水乙醇中加入钛酸四正丁酯和溶液A,得到溶液C;搅拌过程中将溶液B加入到溶液C中,50℃水浴搅拌加热1h后,充分干燥研磨得固体混合物,即为络合分散组分。
步骤(2)钛酸四正丁酯的用量为1g,溶液A的用量为30ml。
一种低掺量增强型水泥助磨剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备络合分散组分;将1g纤维素加入200mL30%质量浓度的四甲基氢氧化铵的水溶液中,进行搅拌溶解得溶液A;在50mL无水乙醇中溶入5g的钛酸四正丁酯,得到溶液B;在另一份100ml无水乙醇中加入钛酸四正丁酯和溶液A,得到溶液C;搅拌过程中将溶液B加入到溶液C中,50℃水浴搅拌加热1h后,充分干燥研磨得固体混合物,即为络合分散组分;
(2)将水置于容器中,加热至40℃,搅拌条件下依次加入配方量的木质素磺酸钙、尿素、三聚磷酸钠、麦芽糊精和稳定剂,持续搅拌10min;
(3)再将体系温度升温至50℃,持续搅拌下加入配方量的复合醇胺和络合分散组分,持续恒温搅拌1h后,自然降温,得终产品助磨剂,分装入库即可。
一种低掺量增强型水泥助磨剂,其用量为水泥质量的0.05-0.15wt%。
实施例2
一种低掺量增强型水泥助磨剂,包括以下重量份的原料制备而成:木质素磺酸钙12份、尿素13份、复合醇胺13份、三聚磷酸钠6份、麦芽糊精4份、稳定剂1份、络合分散组分4份、水12份。
所述复合醇胺由三乙醇胺和三甘醇按照质量比2:5混合而成。
所述稳定剂为聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯。
所述络合分散组分的制备方法为:
(1)将2g纤维素加入200mL30%质量浓度的四甲基氢氧化铵的水溶液中,进行搅拌溶解得溶液A;
(2)在50mL无水乙醇中溶入7g的钛酸四正丁酯,得到溶液B;在另一份100ml无水乙醇中加入钛酸四正丁酯和溶液A,得到溶液C;搅拌过程中将溶液B加入到溶液C中,55℃水浴搅拌加热1.5h后,充分干燥研磨得固体混合物,即为络合分散组分。
步骤(2)钛酸四正丁酯的用量为3g,溶液A的用量为40ml。
一种低掺量增强型水泥助磨剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备络合分散组分;将2g纤维素加入200mL30%质量浓度的四甲基氢氧化铵的水溶液中,进行搅拌溶解得溶液A;在50mL无水乙醇中溶入7g的钛酸四正丁酯,得到溶液B;在另一份100ml无水乙醇中加入钛酸四正丁酯和溶液A,得到溶液C;搅拌过程中将溶液B加入到溶液C中,55℃水浴搅拌加热1.5h后,充分干燥研磨得固体混合物,即为络合分散组分;
(2)将水置于容器中,加热至45℃,搅拌条件下依次加入配方量的木质素磺酸钙、尿素、三聚磷酸钠、麦芽糊精和稳定剂,持续搅拌10min;
(3)再将体系温度升温至50℃,持续搅拌下加入配方量的复合醇胺和络合分散组分,持续恒温搅拌1.5h后,自然降温,得终产品助磨剂,分装入库即可。
一种低掺量增强型水泥助磨剂,其用量为水泥质量的0.05-0.15wt%。
实施例3
一种低掺量增强型水泥助磨剂,包括以下重量份的原料制备而成:木质素磺酸钙16份、尿素15份、复合醇胺17份、三聚磷酸钠7份、麦芽糊精5份、稳定剂1.5份、络合分散组分6份、水15份。
所述复合醇胺由三乙醇胺和三甘醇按照质量比3:5混合而成。
所述稳定剂为烷基酚聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠。
所述络合分散组分的制备方法为:
(1)将3g纤维素加入200mL30%质量浓度的四甲基氢氧化铵的水溶液中,进行搅拌溶解得溶液A;
(2)在50mL无水乙醇中溶入8g的钛酸四正丁酯,得到溶液B;在另一份100ml无水乙醇中加入钛酸四正丁酯和溶液A,得到溶液C;搅拌过程中将溶液B加入到溶液C中,70℃水浴搅拌加热2h后,充分干燥研磨得固体混合物,即为络合分散组分。
步骤(2)钛酸四正丁酯的用量为5g,溶液A的用量为50ml。
一种低掺量增强型水泥助磨剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备络合分散组分;将3g纤维素加入200mL30%质量浓度的四甲基氢氧化铵的水溶液中,进行搅拌溶解得溶液A;在50mL无水乙醇中溶入8g的钛酸四正丁酯,得到溶液B;在另一份100ml无水乙醇中加入钛酸四正丁酯和溶液A,得到溶液C;搅拌过程中将溶液B加入到溶液C中,70℃水浴搅拌加热2h后,充分干燥研磨得固体混合物,即为络合分散组分;
(2)将水置于容器中,加热至50℃,搅拌条件下依次加入配方量的木质素磺酸钙、尿素、三聚磷酸钠、麦芽糊精和稳定剂,持续搅拌20min;
(3)再将体系温度升温至55℃,持续搅拌下加入配方量的复合醇胺和络合分散组分,持续恒温搅拌2h后,自然降温,得终产品助磨剂,分装入库即可。
一种低掺量增强型水泥助磨剂,其用量为水泥质量的0.05-0.15wt%。
实施例4
一种低掺量增强型水泥助磨剂,包括以下重量份的原料制备而成:木质素磺酸钙20份、尿素20份、复合醇胺20份、三聚磷酸钠10份、麦芽糊精6份、稳定剂2份、络合分散组分8份、水20份。
所述复合醇胺由三乙醇胺和三甘醇按照质量比3:5混合而成。
所述稳定剂为十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯或者烷基酚聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠按照质量比1:1:1混合而得。
所述络合分散组分的制备方法为:
(1)将3g纤维素加入200mL30%质量浓度的四甲基氢氧化铵的水溶液中,进行搅拌溶解得溶液A;
(2)在50mL无水乙醇中溶入10g的钛酸四正丁酯,得到溶液B;在另一份100ml无水乙醇中加入钛酸四正丁酯和溶液A,得到溶液C;搅拌过程中将溶液B加入到溶液C中,70℃水浴搅拌加热2h后,充分干燥研磨得固体混合物,即为络合分散组分。
步骤(2)钛酸四正丁酯的用量为5g,溶液A的用量为50ml。
一种低掺量增强型水泥助磨剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备络合分散组分;将3g纤维素加入200mL30%质量浓度的四甲基氢氧化铵的水溶液中,进行搅拌溶解得溶液A;在50mL无水乙醇中溶入10g的钛酸四正丁酯,得到溶液B;在另一份100ml无水乙醇中加入钛酸四正丁酯和溶液A,得到溶液C;搅拌过程中将溶液B加入到溶液C中,70℃水浴搅拌加热2h后,充分干燥研磨得固体混合物,即为络合分散组分;
(2)将水置于容器中,加热至50℃,搅拌条件下依次加入配方量的木质素磺酸钙、尿素、三聚磷酸钠、麦芽糊精和稳定剂,持续搅拌20min;
(3)再将体系温度升温至55℃,持续搅拌下加入配方量的复合醇胺和络合分散组分,持续恒温搅拌2h后,自然降温,得终产品助磨剂,分装入库即可。
一种低掺量增强型水泥助磨剂,其用量为水泥质量的0.05-0.15wt%。
对比例1
一种低掺量增强型水泥助磨剂,包括以下重量份的原料制备而成:木质素磺酸钙20份、尿素20份、复合醇胺20份、三聚磷酸钠10份、麦芽糊精6份、稳定剂2份、络合分散组分8份、水20份。
所述复合醇胺由三乙醇胺和三甘醇按照质量比3:5混合而成。
所述稳定剂为十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯或者烷基酚聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠按照质量比1:1:1混合而得。
所述络合分散组分的制备方法为:
(1)在50mL无水乙醇中溶入10g的钛酸四正丁酯,得到溶液B;在另一份100ml无水乙醇中加入钛酸四正丁酯,得到溶液C;搅拌过程中将溶液B加入到溶液C中,70℃水浴搅拌加热2h后,充分干燥研磨得固体混合物,即为络合分散组分。
步骤(1)C溶液中,钛酸四正丁酯的用量为5g。
一种低掺量增强型水泥助磨剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)在50mL无水乙醇中溶入10g的钛酸四正丁酯,得到溶液B;在另一份100ml无水乙醇中加入钛酸四正丁酯,得到溶液C;搅拌过程中将溶液B加入到溶液C中,70℃水浴搅拌加热2h后,充分干燥研磨得固体混合物,即为络合分散组分;
(2)将水置于容器中,加热至50℃,搅拌条件下依次加入配方量的木质素磺酸钙、尿素、三聚磷酸钠、麦芽糊精和稳定剂,持续搅拌20min。
(3)再将体系温度升温至55℃,持续搅拌下加入配方量的复合醇胺和络合分散组分,持续恒温搅拌2h后,自然降温,得终产品助磨剂,分装入库即可。
一种低掺量增强型水泥助磨剂,其用量为水泥质量的0.05-0.15wt%。
本对比例除不进行络合分散组分的第一步改性外,其余原料和制备方法部分均同实施例4。
对比例2
一种低掺量增强型水泥助磨剂,包括以下重量份的原料制备而成:木质素磺酸钙20份、尿素20份、复合醇胺20份、三聚磷酸钠10份、麦芽糊精6份、稳定剂2份、水20份。
所述复合醇胺由三乙醇胺和三甘醇按照质量比3:5混合而成。
所述稳定剂为十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯或者烷基酚聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠按照质量比1:1:1混合而得。
一种低掺量增强型水泥助磨剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将水置于容器中,加热至50℃,搅拌条件下依次加入配方量的木质素磺酸钙、尿素、三聚磷酸钠、麦芽糊精和稳定剂,持续搅拌20min。
(2)再将体系温度升温至55℃,持续搅拌下加入配方量的复合醇胺,持续恒温搅拌2h后,自然降温,得终产品助磨剂,分装入库即可。
一种低掺量增强型水泥助磨剂,其用量为水泥质量的0.05-0.15wt%。
本对比例除不添加络合分散组分外,其余原料和制备方法部分均同实施例4。
性能测试
小磨试验
以本发明实施例1-4、对比例1-2所得助磨剂进行助磨试验,考察助磨效果,同时以等掺量的市售助磨剂作为对照。
小磨实验前,需要采用对粉磨物料进行洗磨5-10min。然后将熟料、石灰石、煤渣、石膏按配比总计称取5kg,并滴加相应掺量的助磨剂后倒入小磨机中粉磨30min后得到水泥。原料配比如表1所示:
表1原料配比(%)
测试方法
(1)按GB/T 26748—2011《水泥助磨剂》考察助磨剂对水泥助磨效果;
(2)按GB/T 8074—2008《水泥比表面积》测定比表面积;
(3)按GB/T 1345—2005《水泥细度检测方法》测定水泥45μm筛余、80μm筛余,用扫描电子显微镜观察水泥粉末的形貌;
(4)水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性试验依据GB/T 1346—2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检测方法》;
(5)水泥砂浆抗压、抗折强度试验依据GB/T17671—1999《水泥胶砂强度检验方法》测试结果如表2所示:
表2性能测试结果
从表中数据可以看出,本发明助磨剂所得水泥,在3~32μm颗粒分布明显增大,同时减少了3μm以下和65μm以上的颗粒含量。实施例助磨剂所得水泥性能指标均优于对比例和三乙醇胺对照组。从本发明实施例4试验组所得水泥的粒径分布图1也可以看出,相比较对照组三乙醇胺(图2)所得水泥的粒径分布,水泥粒径明显得到细化。本发明助磨剂具有较高的表面活性,最适宜添加量为0.05-0.15wt%,掺量的继续增加不会持续改善水泥颗粒分布,掺量过大时反而会减弱其助磨效果,多余的无法和水泥颗粒吸附的助磨剂分子散布在水泥浆体中,还会阻碍水泥水化的进行,助磨剂作为表面活性剂,具有明显的引气作用。随着掺量的继续增大,在水泥砂浆拌制过程中会引入大量的微小气泡,导致砂浆的整体含气量增大,孔隙率提高,密实度下降,抗折强度会出现下降。从抗折强度随助磨剂掺量的变化关系图也可以看出,本发明助磨剂的最佳掺量范围为0.05-0.15wt%,过多的添加一方面不利于基体的强度增加,另一方面也会导致成本的上升。
需要说明的是,上述实施例仅仅是实现本发明的优选方式的部分实施例,而非全部实施例。显然,基于本发明的上述实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例,都应当属于本发明保护的范围。