專利名稱：一種功能化可調(diào)兩性聚羧酸系水泥助磨劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種功能化可調(diào)兩性聚羧酸系水泥助 磨劑的制備方法。
背景技術(shù)：
節(jié)能減排和發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的根本性前提。全球氣候變暖形勢(shì) 加劇，節(jié)能減排是全球大勢(shì)所趨。為實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能總目標(biāo)，國(guó)家將重點(diǎn)工業(yè)強(qiáng)制實(shí)施產(chǎn)品能 耗限額標(biāo)準(zhǔn)。水泥工業(yè)是典型的能源消耗型工業(yè)，其總耗能占全國(guó)能源消耗總量的5%以 上。水泥工業(yè)綜合能耗的下降，對(duì)國(guó)家綜合能耗的下降有著舉足輕重的影響，因此水泥工業(yè) 的節(jié)能降耗一直受到重視。水泥工業(yè)中，大多使用球磨機(jī)來粉磨水泥熟料，其能量利用率極 低，是一個(gè)極其耗能的環(huán)節(jié)，占整個(gè)水泥生產(chǎn)總電耗的2/3以上。為了降低能耗，提高效率， 人們采用了兩種措施一是改善粉磨機(jī)械的結(jié)構(gòu)，以使更多的機(jī)械能通過粉末介質(zhì)作用于 物料的粉碎上，這需要增加設(shè)備投資和動(dòng)力消耗；二是在粉磨系統(tǒng)中加入少量的化學(xué)添加 劑以促進(jìn)物料的粉磨，加快物料的粉磨速度，從而達(dá)到提高粉磨效率的目的。上述兩種方法 中以使用水泥助磨劑最為簡(jiǎn)便實(shí)用，而且投資少見效快，并能提高水泥物理化學(xué)性能。水泥 助磨劑的使用，給水泥生產(chǎn)企業(yè)帶來了節(jié)能降耗、增加了臺(tái)時(shí)產(chǎn)量、減少環(huán)境污染等一系列 可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)。然而，目前市場(chǎng)上的助磨劑具有穩(wěn)定性差、針對(duì)性差、適應(yīng)性不廣等缺點(diǎn)，無法根 據(jù)所起作用達(dá)到功能可調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)目前市場(chǎng)上的助磨劑穩(wěn)定性差、針對(duì)性差、適應(yīng)性不廣等問題，本發(fā)明所要解 決的技術(shù)問題在于提供一種功能化可調(diào)兩性聚羧酸系水泥助磨劑的制備方法，其對(duì)助磨劑 的分子設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)其功能作用設(shè)計(jì)，功能化可調(diào)兩性聚羧酸系水泥助磨劑可提高水泥粉磨效 率、降低粉磨電耗。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種功能化可調(diào)兩性聚羧酸系水泥助磨劑的制備方法，按質(zhì)量份計(jì)，將80-100份 不飽和聚醚、4-6份的不飽和磺酸和100份水置于反應(yīng)釜中；將10-30份不飽和酸、0. 1-0. 3 份催化劑、0. 2-0. 5份配體及20份水配置成水溶液A，將1-5份引發(fā)劑和30份水配置成水 溶液B ；反應(yīng)釜在充氮?dú)獗Ｗo(hù)的情況下，開始升溫，當(dāng)溫度到75-95°C時(shí)，同時(shí)滴加水溶液A 及B，滴加時(shí)間為3- ；滴加結(jié)束后，繼續(xù)反應(yīng)Ih ；反應(yīng)結(jié)束后加入5-20份氫氧化鈉進(jìn)行中 和，加水稀釋到40%濃度，即得到成品。所述的不飽和聚醚為烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯基聚氧乙烯醚中的一種。所述的不飽和酸為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐中的一種。所述的不飽和磺酸為甲基丙烯磺酸鈉、2-丙烯酰胺基2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸 鈉中的一種。
所述的弓ι發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鈉、雙氧水中的一種。所述的催化劑為溴化銅、溴化亞銅中的一種或兩種組合。所述的配體為1，10-鄰二氮菲、2，2'-聯(lián)吡啶、4，4' -二(5-壬基)_2，2‘-聯(lián) 吡啶中的一種。采用上述方法所制得的助磨劑是一種聚羧酸，聚羧酸是一種表面活性劑，其分子 結(jié)構(gòu)為梳型結(jié)構(gòu)，主鏈中含有極性基團(tuán)，側(cè)鏈中含有聚氧化乙烯基鏈段。聚羧酸分子結(jié)構(gòu)中 的極性基團(tuán)如羧酸基團(tuán)、磺酸基團(tuán)、酰胺基團(tuán)等，能吸附在物料表面，通過電荷排斥將因粉 磨過程而產(chǎn)生的物料活性點(diǎn)屏蔽，阻止斷裂面的復(fù)合；其牢固地吸附在物料顆粒表面，使物 料顆粒間不相互粘結(jié)，并且能迅速地向顆粒的裂縫間滲透，減弱分子力所產(chǎn)生的“愈合”作 用，促進(jìn)了外界作功時(shí)顆粒中裂縫的擴(kuò)展，從而提高粉磨效率。根據(jù)格里菲定律，脆性斷裂 所需的最小應(yīng)力與物料的比表面能成正比。顯然，降低顆粒的表面能，可以減小使其斷裂所 需的應(yīng)力。從顆粒斷裂的過程來看，聚羧酸分子在新生表面的吸附，可以減小裂紋擴(kuò)展的應(yīng) 力，促進(jìn)裂紋的擴(kuò)展。側(cè)鏈的聚氧化乙烯基鏈段，具有一定的空間位阻效應(yīng)，能形成立體交 叉，阻礙了顆粒相互接近，形成空間阻隔，達(dá)到提高粉磨效果及降低能耗的目的。本發(fā)明主要通過“活性/可控”自由基聚合和高分子設(shè)計(jì)理論，針對(duì)水泥助磨劑所 需的作用，研究開發(fā)功能化可調(diào)的具有兩性聚羧酸聚合物，輔以復(fù)配組分進(jìn)行配方優(yōu)化，制 得一種具有功能可調(diào)的水泥助磨劑產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。實(shí)施例1將80g烯丙基聚氧乙烯醚、6g的甲基丙烯磺酸鈉和IOOg水置于反應(yīng)釜中；將IOg 馬來酸酐、0. 2g溴化銅、0. 2gl，10-鄰二氮菲及20g水配置成水溶液Α、將Ig過硫酸銨和30g 水配置成水溶液B。反應(yīng)釜在充氮?dú)獗Ｗo(hù)的情況下，開始升溫。當(dāng)溫度到75-95°C時(shí)，同時(shí) 滴加水溶液A及B，滴加時(shí)間為池；滴加結(jié)束后，繼續(xù)反應(yīng)lh。反應(yīng)結(jié)束后加入20g氫氧化 鈉進(jìn)行中和，加30g水稀釋到40%濃度，即得到成品。實(shí)施例2將90g甲基烯基聚氧乙烯醚、4g的2-丙烯酰胺基2-甲基丙磺酸和IOOg水置于 反應(yīng)釜中；將15g丙烯酸、0. 15g溴化銅、0. 15g溴化亞銅、0. 3g2,2'-聯(lián)吡啶及20g水配置 成水溶液A、將5g過硫酸鈉和30g水配置成水溶液B。反應(yīng)釜在充氮?dú)獗Ｗo(hù)的情況下，開始 升溫。當(dāng)溫度到75-95°C時(shí)，同時(shí)滴加水溶液A及B，滴加時(shí)間為證；滴加結(jié)束后，繼續(xù)反應(yīng) lh。反應(yīng)結(jié)束后加入IOg氫氧化鈉進(jìn)行中和，加30g水稀釋到40%濃度，即得到成品。實(shí)施例3將IOOg甲基烯基聚氧乙烯醚、5g的乙烯基磺酸鈉和IOOg水置于反應(yīng)釜中；將30g 甲基丙烯酸、0. Ig溴化亞銅、0. 5g4，4' -二(5-壬基)-2，2'-聯(lián)吡啶及20g水配置成水 溶液A、將3g雙氧水和30g水配置成水溶液B。反應(yīng)釜在充氮?dú)獗Ｗo(hù)的情況下，開始升溫。 當(dāng)溫度到75-95°C時(shí)，同時(shí)滴加水溶液A及B，滴加時(shí)間為4h ；滴加結(jié)束后，繼續(xù)反應(yīng)lh。反 應(yīng)結(jié)束后加入5g氫氧化鈉進(jìn)行中和，加60g水稀釋到40%濃度，即得到成品。水泥細(xì)度檢驗(yàn)方法參照GB1345-2005 ；水泥比表面積檢驗(yàn)方法參照GB8074-87 ；混凝土性能測(cè)試參照J(rèn)C/T667-2004，其中水泥用量為3(^kg/m3，砂率為45%，控制混凝土坍落 度為65mm士 10mm?？瞻讟优c試驗(yàn)樣粉磨時(shí)間均為30min。水泥熟料入磨前經(jīng)顎式破碎機(jī)破碎，助磨劑按摻量均勻的滴加入物料中，每磨入 磨量為總膠凝材料的0.02%。大磨試驗(yàn)采用福建龍巖某水泥廠的0 2. 2m*7. 5m水泥磨。對(duì) 空白樣、實(shí)施例1 3的水泥樣品進(jìn)行性能對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如表1。表1大磨試驗(yàn)水泥性能對(duì)比
樣品摻量 /%臺(tái)時(shí) 產(chǎn)量/ (T/h)80μιη 篩余/ %比表面積 / (m2/C.C )選粉機(jī) 電流/A抗折強(qiáng)度 /MPa抗壓強(qiáng)度 /MPa3d28d3d28d空白013.45.5304273.45.614.941.5實(shí)施例10.0220.14.7322333.86.216.443.8實(shí)施例20.0215.24.4320274.89.219.850.6實(shí)施例30.0217.74.5334284.58.417.847.8 實(shí)施例1為提產(chǎn)型聚羧酸系水泥助磨劑；實(shí)施例2為增強(qiáng)型聚羧酸系水泥助磨劑； 實(shí)施例3為綜合性能都較為優(yōu)越的聚羧酸系水泥助磨劑。
權(quán)利要求
1.一種功能化可調(diào)兩性聚羧酸系水泥助磨劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟 按質(zhì)量份計(jì)，將80-100份不飽和聚醚、4-6份的不飽和磺酸和100份水置于反應(yīng)釜中；將10-30份不飽和酸、0. 1-0. 3份催化劑、0. 2-0. 5份配體及20份水配置成水溶液A，將1_5 份引發(fā)劑和30份水配置成水溶液B ；反應(yīng)釜在充氮?dú)獗Ｗo(hù)的情況下，開始升溫，當(dāng)溫度到 75-95°C時(shí)，同時(shí)滴加水溶液A及B，滴加時(shí)間為3- ；滴加結(jié)束后，繼續(xù)保溫反應(yīng)Ih ；反應(yīng) 結(jié)束后加入5-20份氫氧化鈉中和，加水稀釋到40%濃度，即得到成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功能化可調(diào)兩性聚羧酸系水泥助磨劑的制備方法，其特 征在于所述的不飽和聚醚為烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯基聚氧乙烯醚中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功能化可調(diào)兩性聚羧酸系水泥助磨劑的制備方法，其特 征在于所述的不飽和酸為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功能化可調(diào)兩性聚羧酸系水泥助磨劑的制備方法，其特 征在于所述的不飽和磺酸為甲基丙烯磺酸鈉、2-丙烯酰胺基2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸 鈉中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功能化可調(diào)兩性聚羧酸系水泥助磨劑的制備方法，其特 征在于所述的引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鈉、雙氧水中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功能化可調(diào)兩性聚羧酸系水泥助磨劑的制備方法，其特 征在于所述的催化劑為溴化銅、溴化亞銅中的一種或兩種組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功能化可調(diào)兩性聚羧酸系水泥助磨劑的制備方法，其特 征在于所述的配體為1，10_鄰二氮菲、2，2'-聯(lián)吡啶、4，4' -二(5-壬基)-2，2'-聯(lián) 吡啶中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種功能化可調(diào)兩性聚羧酸系水泥助磨劑的制備方法，按一定計(jì)量，將不飽和聚醚、不飽和磺酸和水置于反應(yīng)釜中；將不飽和酸、催化劑、配體及水配置成水溶液A，將引發(fā)劑和水配置成水溶液B；反應(yīng)釜在氮?dú)獗Ｗo(hù)下開始升溫，溫度到75-95℃時(shí)，同時(shí)滴加水溶液A及B，滴加時(shí)間為3-5h；滴加結(jié)束后，繼續(xù)保溫反應(yīng)1h；反應(yīng)結(jié)束后加入一定份氫氧化鈉中和，加水稀釋到40％濃度，即得到成品。本發(fā)明主要通過“活性/可控”自由基聚合和高分子設(shè)計(jì)理論，旨在針對(duì)水泥助磨劑所需的作用，研究開發(fā)功能化可調(diào)的具有兩性聚羧酸聚合物，制得一種具有功能可調(diào)的水泥助磨劑產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C04B103/52GK102134300SQ201110024640
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者于飛宇, 方云輝, 林添興, 鄭飛龍, 麻秀星, 龔明子 申請(qǐng)人:廈門市建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司, 福建科之杰新材料有限公司, 科之杰新材料(漳州)有限公司