專利名稱：：一種聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種水泥助磨劑，更具體地說，本發(fā)明涉及一種聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑及其制備方法，適用于水泥生產(chǎn)廠家提高水泥粉磨效果與改善水泥性能。
背景技術(shù)：
：為了提高磨機(jī)粉磨效率，降低單位能耗，降低水泥細(xì)度，提高水泥質(zhì)量，在水泥粉磨過程中使用了水泥粉磨工藝外加劑即水泥助磨劑，這極大降低了粉磨時(shí)間和能量消耗。所述水泥助磨劑通常選自含有烷撐二醇的二元醇、胺或氨基醇類等通過簡單復(fù)配制備的。目前，此類助磨劑已經(jīng)不能完全滿足市場多元化、高層次的需求，而且其性能也不穩(wěn)定，隨著石油等化工原材料的價(jià)格上漲，復(fù)配水泥助磨劑的價(jià)格也不斷上漲。因此，合成有機(jī)高分子水泥助磨劑就勢(shì)在必行。聚羧酸鹽類水泥外加劑已被廣泛用于水泥漿、砂漿和混凝土等水泥組合物中。近年來研究發(fā)現(xiàn)，聚羧酸鹽類同樣具有助磨作用，與傳統(tǒng)的無機(jī)與有機(jī)物質(zhì)簡單復(fù)配的水泥助磨劑相比，高分子合成聚羧酸類水泥助磨劑具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，如性能穩(wěn)定、兼有助磨和提高水泥性能等作用。US6005057采用苯乙烯、馬來酸酐、馬來酸酐聚乙二醇單烷基醚酯共聚而成的高聚物制備了一種聚羧酸系助磨劑；也有相關(guān)專利把聚羧酸聚合物與其他助劑進(jìn)行復(fù)配而得到助磨劑，如CN101182149采用聚羧酸聚合物、助磨劑、活化劑、增強(qiáng)劑等復(fù)配了一種聚羧酸復(fù)合助磨劑。這類助磨劑并非真下意義上的合成助磨劑，雖然可以降低部分成本，但其存在性能不穩(wěn)定、適用范圍較窄等不足。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述狀況，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑。本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑的制備方法。該水泥助磨劑適應(yīng)性強(qiáng)，能廣泛應(yīng)用于各種硅酸鹽水泥及復(fù)合水泥的生產(chǎn)，在水泥生產(chǎn)過程不僅具有助磨作用，同時(shí)還顯著提高水泥產(chǎn)品的強(qiáng)度和耐久性。本發(fā)明在尋找具有優(yōu)異助磨效果水泥外加劑的過程中，大量初步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)聚羧酸鹽類具有優(yōu)異的助磨效果。因此，經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)制備了具有最佳助磨效果和提高水泥性能的一種聚羧酸水泥助磨劑。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)采用聚氧乙烯醚與不飽和羧酸進(jìn)行酯化、共聚制備聚羧酸水泥助磨劑。所述聚氧乙烯醚主要是指(甲氧基)聚乙二醇等脂肪醇聚氧乙烯醚。所述不飽和羧酸主要指馬來酸酐、馬來酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸等。(1)酯化在裝有攪拌器，溫度計(jì)、冷凝裝置的反應(yīng)器中加入聚氧乙烯醚、不飽和羧酸、催化劑和阻聚劑，升至反應(yīng)溫度，反應(yīng)一段時(shí)間即制得酯化產(chǎn)物。所述聚氧乙烯醚的相對(duì)平均分子質(zhì)量為6003000，優(yōu)選聚乙二醇600、800、1000，甲氧基聚乙二醇1000、1500、2000；所述不飽和羧酸中、優(yōu)選馬來酸酐、丙烯酸。所述酯化產(chǎn)物的制備過程，聚氧乙烯醚用量為60300份，不飽和羧酸用量為1050份；催化劑主要有濃硫酸、對(duì)甲苯磺酸、磷酸等，用量為110份，優(yōu)選對(duì)甲苯磺酸，用量為26份；酯化溫度為60110°C，優(yōu)選7090°C；反應(yīng)時(shí)間為37h，優(yōu)選46h，各組分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)。(2)聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑的制備將上述制備的酯化產(chǎn)物與烯丙基聚乙二醇、(甲基)烯丙基磺酸鈉、多元醇及水等用于聚羧酸水泥助磨劑的制備。各組分按重量分?jǐn)?shù)計(jì)，具體制備如下分別將60300份、70200份、2060份、80500份、3002500份的酯化產(chǎn)物、烯丙基聚乙二醇、(甲基)烯丙基磺酸鈉、多元醇及水依次加入反應(yīng)器中，加熱并不斷攪拌，滴加420份引發(fā)劑，滴完后升溫至80110°C，反應(yīng)49h。反應(yīng)結(jié)束后，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH至中性，控制產(chǎn)物的固含量約為2050%，即得本發(fā)明所述的聚羧酸水泥助磨劑。本發(fā)明中，優(yōu)選烯丙基聚乙二醇700、1000、2000；多元醇主要有乙二醇、二甘醇、丙二醇、丙三醇等，優(yōu)選乙二醇、丙三醇；引發(fā)劑主要有過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸銨、硫酸亞錫等，優(yōu)選過硫酸銨。本發(fā)明制備的聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑為淡黃色透明液體，濃度為2050%，無氯、性能穩(wěn)定、助磨增強(qiáng)效果顯著，當(dāng)使用量為水泥質(zhì)量的0.010.1%時(shí)，能顯著提高磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量和水泥強(qiáng)度。本發(fā)明提供了一種合成高分子合成水泥助磨劑及其制法，其配方設(shè)計(jì)簡單、生產(chǎn)步驟簡化，助磨效果好、增強(qiáng)效果佳，能夠促進(jìn)水泥工業(yè)的節(jié)能減排，具有較好的市場前景與經(jīng)濟(jì)效益。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1(1)聚乙二醇馬來酸酯的制備將60份分子量為600聚乙二醇、20份馬來酸酐加入到裝有機(jī)械攪拌的反應(yīng)器中，升溫至60°C，待兩者相溶后，加入2份對(duì)甲苯磺酸，70°C酯化4h，即得聚乙二醇馬來酸酯，酯化率為91.4%。(2)聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑的制備分別將70份分子量為700的烯丙基聚乙二醇、30份(甲基)烯丙基磺酸鈉、80份乙二醇、600份水依次加入酯化產(chǎn)物中，加熱并不斷攪拌，滴加4份過硫酸銨，滴完后升溫至90°C，反應(yīng)7h后結(jié)束反應(yīng)，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至中性，控制產(chǎn)物固含量約為2050%，即得聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑。實(shí)施例2(1)聚乙二醇馬來酸酯的制備將80份聚乙二醇800、20份馬來酸酐加入到裝有機(jī)械攪拌的反應(yīng)器中，升溫至60°C，待兩者相溶后，加入3份對(duì)甲苯磺酸，70°C酯化4h，即得聚乙二醇單甲醚馬來酸酯，酯化率為89.4%ο(2)聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑的制備分別將100份分子量為1000的烯丙基聚乙二醇、30份(甲基)烯丙基磺酸鈉、200份乙二醇、1000份水依次加入酯化產(chǎn)物中，加熱并不斷攪拌，滴加5份過硫酸銨，滴完后升溫至90°C，反應(yīng)7h后結(jié)束反應(yīng)，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至中性，控制產(chǎn)物固含量約為2050%，即得聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑。實(shí)施例3(1)聚乙二醇馬來酸酯的制備將100份聚乙二醇1000、20份馬來酸酐加入到裝有機(jī)械攪拌的反應(yīng)器中，升溫至60°C，機(jī)械攪拌，待兩者相溶后，加入4份對(duì)甲苯磺酸，80°C下酯化5h，即得聚乙二醇馬來酸酯，酯化率為83.2%。(2)聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑的制備分別將200份分子量為2000的烯丙基聚乙二醇、30份(甲基)烯丙基磺酸鈉、350份乙二醇、1400份水依次加入酯化產(chǎn)物中，混合攪拌均勻，加熱并不斷攪拌，滴加8份過硫酸銨，滴完后升溫至95°C，反應(yīng)8h后結(jié)束反應(yīng)，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至中性，控制產(chǎn)物固含量約為2050%，即得聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑。實(shí)施例4(1)甲氧基聚乙二醇馬來酸酯的制備將100份甲氧基聚乙二醇1000、20份馬來酸酐加入到裝有機(jī)械攪拌的反應(yīng)器中，升溫至60°C，待兩者相溶后，加入4份對(duì)甲苯磺酸，80°C下酯化5h，即得甲氧基聚乙二醇馬來酸酯，酯化率為88.3%。(2)聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑的制備分別將70份分子量為700的烯丙基聚乙二醇、30份(甲基)烯丙基磺酸鈉、200份乙二醇、1000份水依次加入酯化產(chǎn)物中，混合攪拌均勻，加熱并不斷攪拌，滴加7份過硫酸銨，滴完后升溫至85°C，反應(yīng)7h后結(jié)束反應(yīng)，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至中性，控制產(chǎn)物固含量約為2050%，即得聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑。實(shí)施例5(1)甲氧基聚乙二醇馬來酸酯的制備將150份甲氧基聚乙二醇1500、20份馬來酸酐加入到裝有機(jī)械攪拌的反應(yīng)器中，升溫至60°C，待兩者相溶后，加入6份對(duì)甲苯磺酸，85°C下酯化5h，即得甲氧基聚乙二醇馬來酸酯，酯化率為81.3%。(2)聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑的制備分別將100份分子量為1000的烯丙基聚乙二醇、30份(甲基)烯丙基磺酸鈉、300份乙二醇、1200份水依次加入酯化產(chǎn)物中，混合攪拌均勻，加熱并不斷攪拌，滴加6份過硫酸銨，滴完后升溫至90°C，反應(yīng)7h后結(jié)束反應(yīng)，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至中性，控制產(chǎn)物固含量約為2050%，即得聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑。實(shí)施例6(1)甲氧基聚乙二醇馬來酸酯的制備將200份甲氧基聚乙二醇2000、20份馬來酸酐加入到裝有機(jī)械攪拌的反應(yīng)器中，升溫至60°C，待兩者相溶后，加入7份對(duì)甲苯磺酸，90°C下酯化5h，即得甲氧基聚乙二醇馬來酸酯，酯化率為80.7%。(2)聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑的制備分別將200份分子量為2000的烯丙基聚乙二醇、30份(甲基)烯丙基磺酸鈉、400份乙二醇、1900份水依次加入酯化產(chǎn)物中，混合攪拌均勻，加熱并不斷攪拌，滴加10份過硫酸銨，滴完后升溫至100°C，反應(yīng)8h后結(jié)束反應(yīng)，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至中性，控制產(chǎn)物固含量約為2050%，即得聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑。實(shí)施例7(1)聚乙二醇馬來酸酯的制備將60份聚乙二醇600、20份馬來酸酐加入到裝有機(jī)械攪拌的反應(yīng)器中，升溫至60°C，機(jī)械攪拌，待兩者相溶后，加入3份對(duì)甲苯磺酸，70°C下酯化5h，即得聚乙二醇馬來酸酯，酯化率為92.6%。(2)聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑的制備分別將200份分子量為2000的烯丙基聚乙二醇、20份(甲基)烯丙基磺酸鈉、300份乙二醇、1200份水依次加入酯化產(chǎn)物中，混合攪拌均勻，加熱并不斷攪拌，滴加6份過硫酸銨，滴完后升溫至90°C，反應(yīng)7h后結(jié)束反應(yīng)，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至中性，控制產(chǎn)物固含量約為2050%，即得聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑。實(shí)施例8(1)聚乙二醇馬來酸酯的制備將80份聚乙二醇800、24份馬來酸酐加入到裝有機(jī)械攪拌的反應(yīng)器中，升溫至60°C，機(jī)械攪拌，待兩者相溶后，加入4份對(duì)甲苯磺酸，70°C下酯化5h，即得聚乙二醇馬來酸酯，酯化率為86.1%0(2)聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑的制備分別將150份分子量為1500的烯丙基聚乙二醇、25份(甲基)烯丙基磺酸鈉、250份乙二醇、1200份水依次加入酯化產(chǎn)物中，混合攪拌均勻，加熱并不斷攪拌，滴加6份過硫酸銨，滴完后升溫至90°C，反應(yīng)7h后結(jié)束反應(yīng)，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至中性，控制產(chǎn)物固含量約為2050%，即得聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑。實(shí)施例9(1)聚乙二醇馬來酸酯的制備將100份聚乙二醇1000、30份馬來酸酐加入到裝有機(jī)械攪拌的反應(yīng)器中，升溫至60°C，機(jī)械攪拌，待兩者相溶后，加入5份對(duì)甲苯磺酸，90°C下酯化6h，即得聚乙二醇馬來酸酯，酯化率為82.6%。(2)聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑的制備分別將70份分子量為700的烯丙基聚乙二醇、20份(甲基)烯丙基磺酸鈉、200份乙二醇、900份水依次加入酯化產(chǎn)物中，混合攪拌均勻，加熱并不斷攪拌，滴加5份過硫酸銨，滴完后升溫至85°C，反應(yīng)6h后結(jié)束反應(yīng)，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至中性，控制產(chǎn)物固含量約為2050%，即得聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑。實(shí)施例10(1)甲氧基聚乙二醇馬來酸酯的制備將150份甲氧基聚乙二醇1500、35份馬來酸酐加入到裝有機(jī)械攪拌的反應(yīng)器中，升溫至60°C，待兩者相溶后，加入6份對(duì)甲苯磺酸，90°C下酯化6h，即得甲氧基聚乙二醇馬來酸酯，酯化率為81.3%。(2)聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑的制備分別將100份分子量為1000的烯丙基聚乙二醇、20份(甲基)烯丙基磺酸鈉、200份乙二醇、1000份水依次加入酯化產(chǎn)物中，混合攪拌均勻，加熱并不斷攪拌，滴加8份過硫酸銨，滴完后升溫至90°C，反應(yīng)7h后結(jié)束反應(yīng)，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至中性，控制產(chǎn)物固含量約為2050%，即得聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑。將實(shí)施例110合成的聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑應(yīng)用于下列實(shí)例。應(yīng)用實(shí)例1將熟料7O%、石膏5%、礦渣15%、粉煤灰10%配料置于磨機(jī)中，粉磨27min，為空白的對(duì)比例。將熟料63%、石膏5%、礦渣15%、粉煤灰22%配料置于磨機(jī)中，按0.06%的比例添加本發(fā)明實(shí)施例110合成的聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑，粉磨工藝相同，對(duì)制成的水泥進(jìn)行物理性能試驗(yàn)，結(jié)果如下。物理性能試驗(yàn)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>應(yīng)用實(shí)例2將熟料85%、石膏5%、礦渣10%配料置于磨機(jī)中，粉磨27min，為空白的對(duì)比例。將熟料70%、石膏5%、礦渣25%配料置于磨機(jī)中，按0.08%的比例添加本發(fā)明實(shí)施例712合成的聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑，粉磨工藝相同，對(duì)水泥進(jìn)行物理性能試驗(yàn)，結(jié)果如下。物理性能試驗(yàn)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>應(yīng)用實(shí)例3將熟料85%、石膏5%、粉煤灰10%配料置于磨機(jī)中，粉磨27min，為空白的對(duì)比例。將熟料60%、石膏5%、粉煤灰35%配料置于磨機(jī)中，按0.08%的比例添加本發(fā)明實(shí)施例712合成的聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑，粉磨工藝相同，對(duì)水泥進(jìn)行物理性能試驗(yàn)，結(jié)果如下。物理性能試驗(yàn)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>通過上述實(shí)驗(yàn)及性能測試可知，添加了本發(fā)明制備聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑的水泥在維持原水泥標(biāo)號(hào)不變的情況下，減少熟料用量1025%，增加混合材用量1025%，提高產(chǎn)量1020%。當(dāng)摻量為水泥質(zhì)量的0.Ol0.1%時(shí)，提高磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量1020%，水泥細(xì)度變細(xì)，比表面積增大，水泥3天強(qiáng)度可增加26MPa，28天強(qiáng)度可增加48MPa。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求本發(fā)明特征是將由相對(duì)分子質(zhì)量為600～3000的(甲氧基)聚乙二醇與馬來酸酐發(fā)生酯化反應(yīng)制備得到的(甲氧基)聚乙二醇馬來酸酯與烯丙基聚乙二醇、(甲基)烯丙基磺酸鈉、多元醇(乙二醇、二甘醇、丙二醇、丙三醇等)以及水共聚制備一種聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑。2.一種聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑，其制備具體步驟如下按質(zhì)量比將(甲氧基)聚乙二醇馬來酸酯、烯丙基聚乙二醇、(甲基)烯丙基磺酸鈉、多元醇(乙二醇、二甘醇、丙二醇、丙三醇等)以及水依次加入反應(yīng)器中，加熱并不斷攪拌，滴加引發(fā)劑過硫酸銨，滴完后升溫至80110°C，反應(yīng)49h。反應(yīng)結(jié)束后，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至中性，控制產(chǎn)物的固含量約為2050%。3.所述聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑的制備，各組分按重量分?jǐn)?shù)計(jì)如下(甲氧基)聚乙二醇馬來酸酯為60300份；烯丙基聚乙二醇為70200份；(甲基)烯丙基磺酸鈉為2060份；多元醇(乙二醇、二甘醇、丙二醇、丙三醇等)為80500份；水為3002500份；過硫酸銨為420份；反應(yīng)溫度為80110°C；反應(yīng)時(shí)間為49h。全文摘要本發(fā)明屬于水泥助磨劑
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及以一種聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑及其制備方法，該助磨劑采用聚氧乙烯醚與不飽和羧酸進(jìn)行酯化，然后將聚氧乙烯醚酯、烯丙基聚乙二醇、(甲基)烯丙基磺酸鈉、多元醇及水共聚制備一種聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑。與現(xiàn)有聚羧酸復(fù)合水泥助磨劑相比，本發(fā)明采用高分子合成制備聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑，是真正意義上的高分子合成水泥助磨劑，該聚羧酸水泥活化助磨增強(qiáng)劑無氯、性能穩(wěn)定、助磨增強(qiáng)效果顯著。當(dāng)使用量為水泥質(zhì)量的0.01～0.1％時(shí)，提高磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量10％～20％，水泥3天強(qiáng)度可增加2～6MPa，28天強(qiáng)度可增加4～8MPa，因而具有較好的市場前景和經(jīng)濟(jì)效益。文檔編號(hào)C04B24/26GK101798198SQ20101014139公開日2010年8月11日申請(qǐng)日期2010年4月3日優(yōu)先權(quán)日2010年4月3日發(fā)明者朱化雨,李因文,趙洪義申請(qǐng)人:山東宏藝科技股份有限公司