KR101335033B1 - High performance grinding aid for minuteness shatter of mineral contain Cement composition - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고기능성 분쇄조제를 포함하는 시멘트조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 아민기와 하이드록시기가 하나의 화합물에 존재하고, 상기 화합물 구조의 말단에 친수성과 소수성의 성질을 부여한 화합물을 합성하여 고기능성 분쇄조제로 포함함으로써, 기존의 2 ~ 3개의 화합물을 혼합하여 사용하는 것과는 다르게 한 화합물으로도 고기능성 분쇄조제로써 포함할 수 있는 시멘트 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a cement composition comprising a high functional grinding aid. More specifically, by mixing a compound having a amine group and a hydroxyl group in one compound and imparting hydrophilicity and hydrophobicity to the terminal of the compound structure and including it as a high functional grinding aid, the existing two to three compounds are mixed. It relates to a cement composition that can be included as a high-functional grinding aid as a compound different from that used.
Description
본 발명은 광물 미분쇄를 위한 고기능성 분쇄조제를 포함하는 시멘트 조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 하나의 화합물에 아민기와 하이드록시기를 모두 포함하고, 상기 화합물 구조의 말단에 친수성과 소수성의 성질이 부여된 유기화합물을 분쇄조제로 포함하는 시멘트 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a cement composition comprising a high functional grinding aid for mineral grinding. More specifically, the present invention relates to a cement composition including both an amine group and a hydroxyl group in one compound and an organic compound imparted with hydrophilicity and hydrophobicity at the terminal of the compound structure as a grinding aid.
일반적으로 광물산업 중 대표적인 것은 시멘트 산업으로, 시멘트 제조시 사용되는 원료로는 석회석, 규석, 점토, 철광석, 슬래그 또는 이들의 혼합물 등과 부속원료로 코우크스, 슬러지, 더스트 등을 사용하고, 이들 원료를 배합하여 미세하게 분쇄한 후에 킬른내에서 1,450℃로 처리를 하면 원료 중의 석회석 성분이 실리카, 알루미나, 철 성분 등과 결합하여 클링커광물로 생성된다. 이 광물들이 물과 반응하면 단단하게 굳는 성질을 갖는다. 이들을 시멘트 클링커라 하며, 클링커는 석고와 같이 혼합 분쇄과정을 통하여 최종 제품인 시멘트로 생산된다.In general, the typical mineral industry is the cement industry. As raw materials used in cement production, coke, sludge, dust, and the like are used as raw materials for limestone, silica, clay, iron ore, slag, or mixtures thereof. When the mixture is finely pulverized and treated at 1,450 ° C. in the kiln, the limestone component in the raw material is combined with silica, alumina and iron to form a clinker mineral. When these minerals react with water, they harden. These are called cement clinker, and the clinker is produced as a final product cement through mixed grinding process like gypsum.
시멘트 제조 공정에서 분쇄는 제품으로서 최종 성능을 결정짓는 중요한 공정으로 매우 중요한 과정이라고 할 수 있다. 분쇄의 목적은 시멘트 클링커 표면적을 크게 하여 반응성을 높이고 미립자 입자를 쉽게 만들게 할 뿐만 아니라 암석을 분쇄하여 유용성분을 취하고 혼합 효과를 높게 하기 위한 것으로, 이때, 분쇄의 효율을 극대화시키기 위해 사용하는 것이 분쇄조제(Grinding Aid)이다.In the cement manufacturing process, grinding is a very important process that determines the final performance as a product. The purpose of the grinding is to increase the surface area of the cement clinker to increase the reactivity and make the particulate particles easily, as well as to grind the rocks to take useful ingredients and increase the mixing effect. Grinding Aid.
통상적으로 사용되는 분쇄조제의 성분은 단일화합물인 아민아세테이트(Amine acetate)와 에틸렌글리콜계(Etylene glycol)로는 모노에틸렌글리콜(Mono Etylene Glycol, MEG)와 디에틸렌글리콜(Diethylene Glycol, DEG)이 있으며 또한 알코올류로는 프로필렌글리콜(Propyl glycol)이 있으며, 글리콜 알카놀아민(Glycolalkanol amine)류로는 트리에탄올아민(Triethanol Amine, TEA) 등이 있다.Commonly used grinding aids include amine acetate, which is a single compound, and monoethylene glycol (MEG) and diethylene glycol (DEG) as ethylene glycol. Alcohols include propylene glycol, and glycol alkanolamines include triethanol amine (TEA).
광물의 분쇄조제에 대한 기술로는 “폐부동액을 이용한 광물의 미분쇄 방법(대한민국 등록특허 제0222776호)”에 관한 기술, 분쇄조제로 사용되는 2성분계 또는 3성분계에 대한 혼합비율을 변수로 분쇄조제를 사용한 경우 “광물 미분쇄용 분쇄조제(대한민국 등록특허 제 0650175호) 등이 있다. As a technique for the grinding aid of minerals, the technology related to the "pulverization method of minerals using waste antifreeze (Korea Patent No. 0222776)", and the mixing ratio for the two-component or three-component system used as the grinding aid as a variable In the case of using the preparation, there is a "mineral grinding milling aid (Korean Patent No. 0650175)".
위와 같이 종래의 기술은 단일화합물 또는 2성분 및 3성분계 혼합으로 시멘트 클링커 분쇄 시 분쇄 효율의 증대 및 생산성 향상을 유도하였다. As described above, the prior art has led to an increase in crushing efficiency and productivity improvement when crushing cement clinker with a single compound or two-component and three-component mixtures.
상기와 같이 클링커의 분쇄효율 및 생산성 증대에 어느 정도 발전은 이루어졌지만, 최근에는 분체 공학 발달 및 품질의 요구에 의해 밀 효율의 증가 등과 같은 기존 개념의 효과 외에 품질의 최적화와 수화특성을 향상시키거나 유동특성 및 압축강도가 향상되는 분쇄조제 연구가 계속되고 있다.Although some advances have been made in increasing the grinding efficiency and productivity of the clinker as described above, in recent years, due to the development of powder engineering and the demand for quality, in addition to the effects of existing concepts such as an increase in mill efficiency, Research on grinding aids that improve flow characteristics and compressive strength is continuing.
본 발명은 상기의 요구를 충족시키기 위한 것으로, 하나의 화합물에 아민기과 하이드록시기를 모두 포함하고, 상기 화합물 구조의 말단에 친수성과 소수성의 성질을 부여한 화합물을 고기능성 분쇄조제로 포함함으로써, 분쇄효율을 향상시키고 수화성, 유동성 및 압축강도개선 및 작업성이 향상된 고품질의 시멘트를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to meet the above requirements, by including a compound containing both an amine group and a hydroxy group in one compound and imparted hydrophilicity and hydrophobic properties to the terminal of the compound structure as a high-functional grinding aid, The purpose of the present invention is to provide high quality cement which improves the hydration, fluidity and compressive strength and workability.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 한 화합물에 아민기와 하이드록시기를 모두 포함하고, 상기 화합물 구조의 말단에 친수성과 소수성의 성질을 부여한 화합물을 합성하여 고기능성 분쇄조제로 사용함으로써, 한 화합물만 으로도 분쇄조제로써 사용 할 수 있는 시멘트 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 상기 유기화합물을 고기능성 분쇄조제로 사용함으로써, 밀 내에서 발생되는 열에 대한 안정성과 볼의 코팅을 방지하여 분쇄효율을 증가시키고, 시멘트의 수화성, 유동성, 압축강도개선 및 작업성을 향상시킬 수 있는 시멘트 조성물에 관한 것이다. In order to achieve the above object, the present invention synthesizes a compound which includes both an amine group and a hydroxyl group in one compound and imparts hydrophilicity and hydrophobic property to the terminal of the compound structure, and is used as a high-functional grinding aid. It relates to a cement composition that can be used alone as a grinding aid. More specifically, the present invention by using the organic compound as a high-functional grinding aid, to increase the grinding efficiency by preventing the stability of heat generated in the mill and coating of the ball, improve the hydration, fluidity, compressive strength of the cement and The present invention relates to a cement composition capable of improving workability.
상기 고기능성 분쇄조제는 하기 화학식 1 ~ 3을 포함한다. The high functional grinding aid includes the following Chemical Formulas 1 to 3.
[화학식 1] [Formula 1]
[화학식 2](2)
[화학식 3](3)
상기 화학식 1 ~ 3에서 A1, A2, B1, B2, C1 및 C2는 각각 독립적으로, In Formulas 1 to 3, A 1 , A 2 , B 1 , B 2 , C 1, and C 2 are each independently,
,, ,,, , , , , ,
및 하이드록시기에서 선택되고, 또한 상기 R1 내지 R9는 각각 독립적으로,,,,,및 하이드록시기에서 선택되며, 상기 R11 내지 R12는 각각 독립적으로, , And a hydroxy group, wherein R 1 to R 9 are each independently, , , , , And it is selected from a hydroxyl group, wherein R 11 to R 12 are each independently, ,
, 및 하이드록시기에서 선택된다. 단, 상기 A1 및 A2, B1 및 B2, C1 및 C2, R1내지 R9, R11 내지 R12는 동시에 하이드록시기를 갖을 수 없다. , And hydroxy groups. However, A 1 and A 2 , B 1 and B 2 , C 1 and C 2 , R 1 to R 9 , and R 11 to R 12 may not have a hydroxyl group at the same time.
이하 각 구성에 대하여 자세히 설명한다.Hereinafter, each configuration will be described in detail.
본 발명은 한 화합물에 아민기와 하이드록시기를 포함하고, 상기 화합물 구조의 말단에 소수성과 친수성의 성질을 부여한 화합물을 합성하여 고기능성 분쇄조제로 사용함으로써, 기존의 분쇄조제가 2 ~ 3개의 혼합물을 사용한 것과는 다르게 한 화합물만을 분쇄조제로서 사용 할 수 있는 시멘트 조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 한 화합물에 아민기와 하이드록시기를 포함하고, 상기 화합물 구조의 말단에 친수성과 소수성의 성질이 모두 포함되어 있어, 기존의 DEG (diethylene glycol), TEA (triethanolamine), TIPA (triisopropanolamine)등의 재료의 혼합에 따른 공정의 복잡화, 비중차이에 의한 층 분리 및 상호 응집 등을 보완 할 수 있는 고기능성 분쇄조제를 포함하는 시멘트 조성물에 관한 것이다. The present invention synthesizes a compound containing an amine group and a hydroxyl group in one compound and imparting hydrophobicity and hydrophilic property to the terminal of the compound structure and using the mixture as a highly functional grinding aid. It relates to a cement composition which can be used as a grinding aid only one compound different from that used. More specifically, one compound includes an amine group and a hydroxyl group, and both hydrophilic and hydrophobic properties are included at the terminal of the compound structure, and thus, conventional DEG (diethylene glycol), TEA (triethanolamine), TIPA (triisopropanolamine), and the like are included. It relates to a cement composition comprising a high functional grinding aid that can compensate for the complexity of the process due to the mixing of materials, layer separation and mutual coagulation due to specific gravity difference.
상기 고기능성 분쇄조제는 시멘트 제조시 0.001 ~ 0.5 wt%를 사용 할 수 있다. 상기 시멘트 제조시 고기능성 분쇄조제의 함량이 0.001 wt% 미만이면, 분쇄촉진 효과를 충분히 발휘할 수 없고, 0.5wt%를 초과하면 더 이상의 분쇄촉진 효과가 나타나지 않고 경제성에 큰 영향을 발휘하지 못하기 때문에 바람직하지 못하다. The high functional grinding aid may be used 0.001 ~ 0.5 wt% when manufacturing cement. If the content of the high functional grinding aid in the cement production is less than 0.001 wt%, it can not fully exhibit the effect of promoting the grinding, if it exceeds 0.5wt% no further grinding promoting effect does not appear and does not have a significant effect on the economic efficiency Not desirable
상기 고기능성 분쇄조제는 하기 화학식 1을 포함한다.The high functional grinding aid includes the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서 A1 및 A2는 각각 독립적으로, ,,,,,및 하이드록시기에서 선택되고, 또한 상기 R1 내지 R9는 각각 독립적으로, ,,,, 및 하이드록시기에서 선택되며, 상기 R11 내지 R12는 각각 독립적으로, ,In Formula 1, A 1 and A 2 are each independently, , , , , , And a hydroxy group, wherein R 1 to R 9 are each independently, , , , , And it is selected from a hydroxyl group, wherein R 11 to R 12 are each independently, ,
, 및 하이드록시기에서 선택된다. 단, 상기 A1 내지 A2, R1 내지 R9, R11 내지 R12는 동시에 하이드록시기를 갖을 수 없다. , And hydroxy groups. Provided that A 1 to A 2 and R 1 To R 9 , R 11 to R 12 may not have a hydroxyl group at the same time.
또한 상기 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 4를 포함 할 수 있다. In addition, the compound of Chemical Formula 1 may include the following Chemical Formula 4.
[화학식 4] [Chemical Formula 4]
상기 고기능성 분쇄조제는 하기 화학식 2를 포함한다.The high functional grinding aid includes the following formula (2).
[화학식 2](2)
상기 화학식 2에서 B1 및 B2는 각각 독립적으로, ,,,,,및 하이드록시기에서 선택되고, 또한 상기 R1 내지 R9는 각각 독립적으로, ,,,, 및 하이드록시기에서 선택되며, 상기 R11 내지 R12는 각각 독립적으로, ,,및 하이드록시기에서 선택된다. 단, 상기 B1 내지 B2, R1 내지 R9, R11 내지 R12는 동시에 하이드록시기를 갖을 수 없다.In Formula 2, B 1 and B 2 are each independently, , , , , , And a hydroxy group, wherein R 1 to R 9 are each independently, , , , , And it is selected from a hydroxyl group, wherein R 11 to R 12 are each independently, , , And hydroxy groups. However, the B 1 to B 2 , R 1 to R 9 , R 11 to R 12 may not have a hydroxyl group at the same time.
또한 상기 화학식 2는 하기 화학식 5를 포함할 수 있다. In addition, Formula 2 may include the following Formula 5.
[화학식 5][Chemical Formula 5]
상기 고기능성 분쇄조제는 하기 화학식 3을 포함한다.The high functional grinding aid includes the following formula (3).
[화학식 3](3)
상기 화학식 3에서 C1 및 C2는 각각 독립적으로, ,,,,,및 하이드록시기에서 선택되고, 또한 상기 R1 내지 R9는 각각 독립적으로, ,,,,및 하이드록시기에서 선택되며, 상기 R11 내지 R12는 각각 독립적으로, ,,및 하이드록시기에서 선택된다. 단, 상기 C1 내지 C2, R1 내지 R9, R11 내지 R12는 동시에 하이드록시기를 갖을 수 없다.In Formula 3, C 1 and C 2 are each independently, , , , , , And a hydroxy group, wherein R 1 to R 9 are each independently, , , , , And it is selected from a hydroxyl group, wherein R 11 to R 12 are each independently, , , And hydroxy groups. However, the C 1 to C 2 , R 1 To R 9 , R 11 to R 12 may not have a hydroxyl group at the same time.
상기 화학식 3는 하기 화학식 6를 포함할 수 있다.Formula 3 may include the following Formula 6.
[화학식 6][Chemical Formula 6]
상기 화학식 2 ~ 3을 합성하기 위하여 요소(urea), 멜라민(melamine, 2, 4,6-triamino-1,3,5-triazine), 에틸렌디아민(ethylene diamine), 아미노알콜(sec-amino alcohol), 에탄올아민(mono, di-ethanol amine), 설파닐릭산(sulfanilic acid), 설팜산(sulfamic acid), 설파닐아마이드(sulfanilamide), 에탄올아민류(mono, di, tri-ethanol amine), 글리세린(glycerine)등을 사용 할 수 있다. Urea (urea), melamine (melamine, 2, 4,6-triamino-1,3,5-triazine), ethylene diamine (ethylene diamine), amino alcohol (sec-amino alcohol) , Ethanolamine (mono, di-ethanol amine), sulfanilic acid (sulfanilic acid), sulfamic acid (sulfamic acid), sulfanilamide (sulfanilamide), ethanolamines (mono, di, tri-ethanol amine), glycerine (glycerine ) Can be used.
또한 화합물의 말단에 친수성과 소수성을 모두 부여하기 위하여 화합물의 말단 구조를 수산화기,,및에서 선택되는 하나 또는 두 개의 치환기를 가질 수 있다. 상기와 같은 말단 구조를 위하여 아세트산(acetic acid), 개미산(formic acid) 및 아세트산무수물(acetic anhydride)등에서 선택되는 하나 또는 두 개 이상을 사용 하여 상기 화합물을 합성 할 수 있다.In addition, in order to give both hydrophilicity and hydrophobicity to the terminal of the compound, the terminal structure of the compound, , And It may have one or two substituents selected from. For the terminal structure as described above, the compound may be synthesized using one or more selected from acetic acid, formic acid, acetic anhydride, and the like.
상기 화합물 구조의 말단을 친수성과 소수성의 성질을 부여함으로써, 분산성이나 물에 대한 친화도가 높아 클링커 분쇄시 분쇄효율이 높아 시간당 생산효율이 높아지고, 에너지를 절감시킨다. 또한 이렇게 제조된 시멘트는 상기 화합물이 시멘트표면에 코팅되어 있어 몰탈 작업시 높은 감수효과로 강도를 높여줄 수 있고, 동시에 점도를 저하시켜 유동성을 높여줄 수 있어 작업성이 좋아진다. By imparting properties of hydrophilicity and hydrophobicity to the terminal of the compound structure, the dispersibility and affinity for water is high, the grinding efficiency during clinker grinding is high, the production efficiency per hour is high, and energy is saved. In addition, the cement thus prepared is coated on the surface of the cement to increase the strength with a high water-resisting effect during mortar work, and at the same time improve the fluidity by lowering the viscosity to improve workability.
본 발명에서 상기 고기능성 분쇄조제는 아민기가 존재함으로써, 아민기내의 비공유 전자쌍의 양이온으로의 안정한 배위로 시멘트 입자간의 균일한 반발력에 따른 입자 상호간의 분산 안정성을 유도하여 시멘트 콘크리트의 작업성 향상 및 압축강도와 같은 물리적 특성을 개선시킬 수 있다. In the present invention, the high-functional grinding aid is present in the amine group, the stable coordination to the cation of the non-covalent electron pair in the amine group induces the dispersion stability between the particles according to the uniform repulsion between the cement particles to improve the workability of the cement concrete and compression Physical properties such as strength can be improved.
또한 상기 고기능성 분쇄조제는 하이드록시기가 존재함으로써, 시멘트 클링커 분쇄공정 중 밀 내부의 볼에 대한 코팅방지로 생산성을 향상시키고, 클링커에 대한 유기화합물의 확산 계수를 상승시켜 균일한 입자를 제조함으로 고품질의 시멘트 제조를 가능하게 한다. In addition, since the high functional grinding aid is a hydroxyl group, it improves productivity by preventing coating of the ball inside the mill during the cement clinker grinding process and increases the diffusion coefficient of the organic compound to the clinker to produce uniform particles. To enable the manufacture of cement.
상기 고기능성 분쇄조제는 친수성과 소수성이 적절히 화합물 구조 내에 존재함으로써, 시멘트의 수화성과 유동성을 향상 시킬 수 있다. The high-functional grinding aid can improve the hydration and fluidity of the cement by being properly hydrophilic and hydrophobic in the compound structure.
본 발명에 따른 고기능성 분쇄조제의 구조에 아민기와 하이드록시기를 포함하고, 상기 구조의 말단에 친수성과 소수성의 성질을 부여한 화합물을 고기능성 분쇄조제로 포함하는 시멘트 조성물에 있어서, 기존의 2 ~ 3화합물의 혼합에 의해서 상기와 같은 효과를 얻은 분쇄조제보다 경제적이다. 더욱 구체적으로 시멘트의 유동성과 수화성이 더욱 향상되었고, 시멘트 클링커 분쇄시 입자 상호간 표면에 에너지를 감소시켜 분쇄 효율을 증대시켜 고활성의 미립자를 제조하여 압축강도를 향상시킬 수 있다. In the cement composition comprising a compound having an amine group and a hydroxyl group in the structure of the high-functional grinding aid according to the present invention, the compound imparted hydrophilicity and hydrophobic properties to the terminal of the structure as a high-functional grinding aid, It is more economical than the grinding aid having the above effects by mixing the compound. More specifically, the flowability and hydrability of the cement are further improved, and when the cement clinker is pulverized, energy is reduced on the surface of the particles to increase the pulverization efficiency, thereby preparing high active fine particles to improve compressive strength.
이하는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 일 예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described by way of example in order to describe the present invention in more detail, but the present invention is not limited to the following examples.
[실시예 1] Example 1
온도계, 콘덴서, 회수장치(distillation receiver) 및 pH Meter를 갖춘 2500mL 5구 둥근 플라스크에 1,3-비스(하이드록시메틸)우레아(1,3-bis(hydroxymethyl)urea) 600 mg 와 디에탄올아민(diethanol amin) 1051 mg 를 넣은 후 기계식 교반기를 이용하여 250rpm의 속도로 교반하면서, 산촉매로 설파닐릭산 50mg를 투입하고 서서히 온도를 상승시켜 80℃에서3시간 반응하여 연한 갈색의 중간체 화합물을 합성하였다. 600 mg 1,3-bis (hydroxymethyl) urea (600 mg) and diethanolamine in a 2500 mL five-neck round flask equipped with thermometer, condenser, distillation receiver and pH meter. diethanol amin) 1051 mg was added and stirred at a speed of 250 rpm using a mechanical stirrer, and 50 mg of sulfanilic acid was added as an acid catalyst, and the temperature was gradually raised to react at 80 ° C. for 3 hours to synthesize a light brown intermediate compound.
상기 합성된 중간체 화합물에 산촉매인 p-톨루엔술포닉산을 단량체 대비 0.05wt%를 넣은 후 서서히 아세트산 600 mg 를 투입하여, 반응온도를 120℃까지 높여 3시간 환류 반응을 진행하고, 다시 130 ℃ 에서 4시간, 140 ℃ 에서 4시간 탈수반응을 진행시킨 후 산가(acid value) 30 mg KOH/g까지 반응을 시켜, 점도가 25cP(Brookfield viscometer DV Ⅱ, spinder #3) 일 때 반응을 종결시키면서 수율이 96 % 인 진한 갈색의 하기 화학식 1 화합물을 얻었다.In the synthesized intermediate compound, 0.05 wt% of the acid catalyst p-toluenesulphonic acid was added to the monomer, and then 600 mg of acetic acid was gradually added thereto. The reaction temperature was increased to 120 ° C. and the reflux reaction was carried out for 3 hours. After 4 hours of dehydration at 140 ° C., the reaction was carried out to an acid value of 30 mg KOH / g, yielding 96 when the reaction was terminated when the viscosity was 25 cP (Brookfield viscometer DV II, spinder # 3). A dark brown compound of formula 1 was obtained.
상기 합성된 하기 화학식 1 화합물의 반응식은 다음의 반응식 1과 같다.Scheme of the synthesized compound of Formula 1 is shown in Scheme 1 below.
[반응식 1] [Reaction Scheme 1]
[실시예 2] [Example 2]
온도계, 콘덴서, 회수장치(distillation receiver) 및 pH Meter를 갖춘 2500mL 5구 둥근 플라스크에 1-(하이드로시메틸아미노)프로판-2-올(1-(hydroxymethylamino)propan-2-ol) 751mg와 글리세린 921mg를 넣은 후 기계식 교반기를 이용하여 250rpm의 속도로 교반하면서 산촉매로 설파닐릭산 50mg를 투입하고, 서서히 온도를 상승시켜 80℃에서3시간 반응하여 연노란색의 중간체 화합물을 합성하였다. 751 mg of 1- (hydroxymethylamino) propan-2-ol and 921 mg of glycerin in a 2500 mL five-neck round flask equipped with thermometer, condenser, distillation receiver and pH meter After adding 50mg of sulfanilic acid as an acid catalyst while stirring at a speed of 250rpm using a mechanical stirrer, the temperature was gradually raised and reacted at 80 ° C for 3 hours to synthesize a pale yellow intermediate compound.
상기 합성된 중간체 화합물에 산촉매인 p-톨루엔술포닉산을 단량체 대비 0.05wt%를 넣은 후 서서히 아세트산 600mg를 투입하여, 반응온도를 120℃까지 높여 3시간 환류 반응을 진행하고, 다시 130℃에서 4시간, 140℃에서 4시간 탈수반응을 진행시킨 후 산가(acid value) 30 mg KOH/g까지 반응을 시켜, 점도가 20cP(Brookfield viscometer DV Ⅱ, spinder #3) 일 때 반응을 종결시키면서 수율이 93%인 진한 갈색의 하기 화학식 2 화합물을 얻었다.After adding 0.05 wt% of the acid catalyst p-toluenesulfonic acid as a monomer to the synthesized intermediate compound, gradually adding 600 mg of acetic acid, raising the reaction temperature to 120 ° C. and performing reflux reaction for 3 hours, and again at 130 ° C. for 4 hours. After 4 hours of dehydration at 140 ° C., the acid value was reacted to 30 mg KOH / g, and the yield was 93% while terminating the reaction when the viscosity was 20 cP (Brookfield viscometer DV Ⅱ, spinder # 3). Phosphorus dark brown compound of formula (2) was obtained.
상기 합성된 하기 화학식 2 화합물의 반응식은 다음의 반응식 2와 같다.The reaction scheme of the synthesized compound of Formula 2 is shown in Scheme 2 below.
[반응식 2] [Reaction Scheme 2]
[실시예 3] [Example 3]
온도계, 콘덴서, 회수장치(distillation receiver) 및 pH Meter를 갖춘 2500mL 5구 둥근 플라스크에 (2-(하이드록시메틸아미노)에틸아미노((2-(hydroxymethylamino)ethylamino)methanol) 601mg에 프로필렌옥사이드 581 mg를 서서히 넣으면서 기계식 교반기를 이용하여 250rpm의 속도로 교반하고, 산촉매로 설파닐릭산 50mg를 투입하면서, 서서히 온도를 상승시켜 40℃에서5시간 반응하여 연노란색의 중간체 화합물을 합성하였다. In a 2500 mL five-neck round flask equipped with thermometer, condenser, distillation receiver and pH meter, 601 mg of (2- (hydroxymethylamino) ethylamino) methanol) 581 mg of propylene oxide was added. Stirring at a speed of 250rpm using a mechanical stirrer while slowly adding, 50mg of sulfanilic acid was added as an acid catalyst, gradually increasing the temperature and reacting at 40 ° C for 5 hours to synthesize a pale yellow intermediate compound.
상기 합성된 중간체 화합물에 산촉매인 p-톨루엔술포닉산을 단량체 대비 0.05wt%를 넣은 후 서서히 아세트산 600부를 투입하여, 반응온도를 120℃까지 높여 3시간 환류 반응을 진행하고, 다시 130℃에서 4시간, 140℃에서 4시간 탈수반응을 진행시킨 후 산가(acid value) 30 mg KOH/g까지 반응을 시켜, 점도가 50cP(Brookfield viscometer DV Ⅱ, spinder #3) 일 때 반응을 종결시키면서 수율이 91%인 연한 갈색의 하기 화학식 3 화합물을 얻었다.After adding 0.05 wt% of the acid catalyst p-toluenesulphonic acid as a monomer to the synthesized intermediate compound, gradually adding 600 parts of acetic acid, raising the reaction temperature to 120 ° C. and performing reflux reaction for 3 hours, and again at 130 ° C. for 4 hours. After 4 hours of dehydration at 140 ° C., the reaction was carried out to an acid value of 30 mg KOH / g. The yield was 91% while terminating the reaction when the viscosity was 50 cP (Brookfield viscometer DV Ⅱ, spinder # 3). A light brown compound of formula 3 was obtained.
상기 합성된 하기 화학식 3 화합물의 반응식은 다음의 반응식 3과 같다.The reaction scheme of the synthesized compound of Formula 3 is shown in Scheme 3 below.
[반응식 3] Scheme 3
[실험예 1] [Experimental Example 1]
본 발명의 합성된 화합물인 고기능성 분쇄조제(GA-1 ~3)와 종래의 분쇄조제인 DEG 단독(Plain-1), DEG와 아민기를 가지는 트리에탄올 아민(TEA)의 50 : 50 혼합(Plain-2) 및 DEG와 단량체 구조내 아민기와 하이드록실기를 가진 트리아이소프로필아민(TIPA)의 50 : 50의 비율로 혼합(Plain-3)하여 클링커 분쇄 시 첨가하여 분쇄효율을 측정하였다. 분쇄조제의 사용량은 클링커 대비 0.02wt%로 하였으며, 각각 25분동안 1차 분쇄 후 분말도를 측정하고 인출 시간 5분으로 하여 최종 분말도를 측정하여 분쇄효율을 비교하였다. 분말도 측정은 KS L 5106에 준하여 측정하였다.50:50 mixture of high functional grinding aid (GA-1 ~ 3) which is a synthesized compound of the present invention and DEG alone (Plain-1), which is a conventional grinding aid, and triethanol amine (TEA) having DEG and an amine group (Plain- 2) and DEG and triisopropylamine (TIPA) having an amine group and a hydroxyl group in the monomer structure were mixed (Plain-3) at a ratio of 50:50 and added during the clinker grinding to measure the grinding efficiency. The amount of the grinding aid was 0.02 wt% compared to the clinker, and the powder level was measured after the first grinding for 25 minutes, and the final powder level was measured with the extraction time of 5 minutes. Powder level was measured according to KS L 5106.
시멘트 페이스트의 물/시멘트 비는 (30 : 100) 응결시간 측정은 30%로 하여 시험하였고, 미니슬럼프는 45%로 하여 시험하였다.The water / cement ratio of the cement paste was tested at (30: 100) condensation time measurement at 30% and the mini slump at 45%.
모르타르의 압축강도는 시멘트:표준사:물의 비는 1 : 2.45: 0.48로 하여 몰드를 제작하여 재령 3, 7, 28일에 대한 압축강도를 측정하였다.The compressive strength of mortar was cement: standard yarn: water ratio of 1: 2.45: 0.48, and a mold was prepared to measure the compressive strength for 3, 7, 28 days.
[실험예 2] [Experimental Example 2]
조제된 시멘트에 대한 콘크리트 시험은 표3의 콘크리트 시방배합과 같이 보통 콘크리트 규격(25-24-150)(KS F 4009)과 고강도 콘크리트(25-40-600) (KS F 4009)규격으로 배합 설계를 하여 시험하였으며, 재령 3, 7, 28일에 대한 압축강도를 측정하였다. The concrete test on the prepared cement is designed according to the standard concrete specification (25-24-150) (KS F 4009) and high strength concrete (25-40-600) (KS F 4009) as shown in Table 3 The compressive strength was measured for ages 3, 7, and 28 days.
표1. 분쇄능 측정 시험결과Table 1. Grinding performance test result
표 2: 조제된 시멘트의 응결시간, 페이스트의 미니슬럼프 및 모르타르 압축강도 Table 2: Settling Time of Prepared Cement, Minislump and Mortar Compressive Strength of Paste
[실험예 3][Experimental Example 3]
조제된 시멘트의 콘크리트 적용 시험Concrete application test of prepared cement
표 3: 콘크리트 시방배합Table 3: Concrete Specification
표 4: 콘크리트 시험결과Table 4: Concrete Test Results
Claims (11)
[화학식 1]
상기 화학식 1에서 A1 및 A2는 각각 독립적으로, , , , , , 및 하이드록시기에서 선택되고,
또한, 상기 R1 내지 R9는 각각 독립적으로, , , , , 및 하이드록시기에서 선택되며,
상기 R11 내지 R12는 각각 독립적으로, ,
, 및 하이드록시기에서 선택된다. 단, 상기 A1 내지 A2는 동시에 하이드록시기를 갖을 수 없으며, 상기 화학식 1은 적어도 하나의 하이드록시기와 적어도 하나의 아민기를 포함하지 않는 조합은 제외한다.Grinding aid for grinding the mineral represented by the formula (1).
[Chemical Formula 1]
In Formula 1, A 1 and A 2 are each independently, , , , , , And hydroxy group,
In addition, R 1 to R 9 are each independently, , , , , And hydroxy groups,
R 11 to R 12 are each independently, ,
, And hydroxy groups. However, A 1 to A 2 may not have a hydroxy group at the same time, the formula (1) excludes a combination that does not include at least one hydroxy group and at least one amine group.
[화학식 4]
The grinding aid for grinding minerals according to claim 1, wherein the compound of Chemical Formula 1 comprises the following Chemical Formula 4.
[Chemical Formula 4]
The grinding aid for mineral grinding according to claim 2, wherein the compound of Formula 4 comprises the following compound (1-19).
[화학식 2]
상기 화학식 2에서 B1 및 B2는 각각 독립적으로,
,, 및 하이드록시기에서 선택되고, 또한 상기 R1 내지 R5는 각각 독립적으로, ,및 하이드록시기에서 선택된다. 단, 상기 B1 내지 B2 는 동시에 하이드록시기를 갖을 수 없으며, 상기 화학식 2은 적어도 하나의 하이드록시기와 적어도 하나의 아민기를 포함하지 않는 조합은 제외한다.Grinding aid for grinding the mineral represented by the formula (2).
(2)
In Formula 2, B 1 and B 2 are each independently,
, , And it is selected from a hydroxyl group, and wherein R One To R 5 Are each independently, , And hydroxy groups. However, B 1 to B 2 may not have a hydroxyl group at the same time, the formula (2) excludes a combination that does not include at least one hydroxy group and at least one amine group.
[화학식 5]
The method of claim 4. Compound of Formula 2 is a grinding aid for grinding minerals comprising the following formula (5).
[Chemical Formula 5]
The grinding aid for grinding minerals according to claim 5, wherein the compound of formula 5 comprises the following compound (2-13).
[화학식 3]
상기 화학식 3에서 C1 및 C2는 각각 독립적으로, ,,및 하이드록시기에서 선택되고, 또한 상기 R1 내지 R5는 각각 독립적으로, ,및 하이드록시기에서 선택된다. 단, 상기 C1 내지 C2는 동시에 하이드록시기를 갖을 수 없으며, 상기 화학식 3은 적어도 하나의 하이드록시기와 적어도 하나의 아민기를 포함하지 않는 조합은 제외한다.Grinding aid for mineral grinding comprising an amine group and a hydroxyl group represented by the formula (3).
(3)
In Formula 3, C 1 and C 2 are each independently, , , And it is selected from a hydroxyl group, and wherein R One To R 5 Are each independently, , And hydroxy groups. However, C 1 to C 2 may not have a hydroxy group at the same time, the formula (3) excludes a combination that does not include at least one hydroxy group and at least one amine group.
[화학식 6]
The grinding aid for the grinding of minerals according to claim 7, wherein the compound of Chemical Formula 3 comprises the following Chemical Formula 6.
[Chemical Formula 6]
The grinding aid for grinding minerals according to claim 8, wherein the compound of Chemical Formula 6 includes the following compound (3-1).
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