一种复合水泥助磨剂及其制备方法

摘要

本发明涉及水泥外加剂技术领域，特别涉及一种复合水泥助磨剂，含有超支化聚酰胺酯、十六烷醇、木质素磺酸钙、尿素、醋酸钠、乙二醇、丙三醇。在水泥中的掺量为水泥重量的0.04%-0.05%。以超支化聚酰胺酯为主要成分的复合水泥助磨剂明显提高了水泥中细颗粒含量，提高了助磨效率，降低了生产成本，几乎不影响水泥的性能，是一种使用方便效果优良的水泥助磨剂，具有很好的市场发展前景。

权利要求

1.一种复合水泥助磨剂，其特征在于含有以下重量配比的原料：超支化聚酰胺酯、十六烷醇、木质素磺酸钙、尿素、醋酸钠、乙二醇、丙三醇、水重量比为

35-50：1：10-12：20：20-30：15-25：15-25：5-10；

超支化聚酰胺酯是通过以下步骤得到的：丁二酸酐和二乙醇胺在溶剂DMAc中等摩尔反应生成AB2型单体，AB2型单体与核分子三乙醇胺在对甲苯磺酸催化条件下酯化反应。

2.根据权利要求1所述的复合水泥助磨剂，其特征在于含有以下重量配比的原料：超支化聚酰胺酯、十六烷醇、木质素磺酸钙、尿素、醋酸钠、乙二醇、丙三醇重量比为50：

1：12：20：20：15：15。

3.根据权利要求1所述的复合水泥助磨剂，其特征在于核分子三乙醇胺和AB2型单体的摩尔比为1:3-21。

4.根据权利要求1所述的复合水泥助磨剂，其特征在于核分子三乙醇胺和AB2型单体的摩尔比为1:3、1:9或1:21。

5.根据权利要求1所述的复合水泥助磨剂，其特征在于所述的复合水泥助磨剂在水泥中的掺量为水泥重量的0.04%-0.05%。

6.一种权利要求1-5中任一项所述的复合水泥助磨剂的制备方法，其特征是将30℃的水、木质素磺酸钙和十六烷醇混合，搅拌20-30min使之混合均匀；再加入尿素和醋酸钠，搅拌15-20min至混合均匀，加入乙二醇和丙三醇并升温到35℃，搅拌0.5h使之混合均匀；

加入超支化聚酰胺酯，升高温度到40℃并搅拌0.5h得到均匀的混合物，即为复合水泥助磨剂。

说明书

一种复合水泥助磨剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及水泥外加剂技术领域，特别涉及一种复合水泥助磨剂，还涉及所述复合水泥助磨剂的制备方法。

背景技术

[0002] 目前我国水泥生产一般分为三个步骤，准备生料、煅烧熟料、粉磨水泥。其中粉磨水泥过程中电能95%以上都因转化成热能而浪费；同时当水泥粉磨变细时容易粘聚成团降低了粉磨效率。为了提高水泥研磨效率，降低水泥粉磨过程中电能消耗，增加混合材的掺加量，从而降低水泥成本，一般要添加水泥助磨剂。

[0003] 水泥助磨剂可以在水泥颗粒表面形成包覆薄膜，阻止水泥的团聚，提高粉体流动性，提高水泥的细度，增加水泥的比表面积，改善水泥颗粒组成，大幅提高细颗粒含量。从而降低能耗。

[0004] 市场上的水泥助磨剂虽然可以增加混合材的掺加量，降低成本，但会影响水泥后期强度；而性能优良的水泥助磨剂成本较高，其中多数又是小分子有机物混合制成的，这类助磨剂的稳定性较差，使用效果波动较大，适用面较窄。为提高产量常常需要增加助磨剂的用量，提高了水泥生产成本。

发明内容

[0005] 为了解决以上现有水泥助磨剂影响水泥后期强度、成本高、稳定性较差、使用效果波动较大，适用面较窄的问题，本发明提供了一种掺量小、不影响水泥强度的基础上提高水泥的产量，降低能耗，实现粉磨水泥绿色、节能、环保的复合水泥助磨剂。

[0006] 本发明还提供了所述复合水泥助磨剂的制备方法。

[0007] 本发明是通过以下措施实现的：

[0008] 一种复合水泥助磨剂，含有以下重量配比的原料：

[0009] 超支化聚酰胺酯、十六烷醇、木质素磺酸钙、尿素、醋酸钠、乙二醇、丙三醇重量比为35-50：1：10-12：20：20-30：15-25：15-25。

[0010] 一种复合水泥助磨剂，含有以下重量配比的原料：

[0011] 超支化聚酰胺酯、十六烷醇、木质素磺酸钙、尿素、醋酸钠、乙二醇、丙三醇、水重量比为35-50：1：10-12：20：20-30：15-25：15-25：5-10。

[0012] 所述的复合水泥助磨剂，含有以下重量配比的原料：

[0013] 超支化聚酰胺酯、十六烷醇、木质素磺酸钙、尿素、醋酸钠、乙二醇、丙三醇重量比为50：1：12：20：20：15：15。

[0014] 所述的复合水泥助磨剂，超支化聚酰胺酯是通过以下步骤得到的：丁二酸酐和二乙醇胺在溶剂DMAc中等摩尔反应生成AB2型单体，AB2型单体与核分子三乙醇胺在对甲苯磺酸催化条件下酯化反应。

[0015] 所述的复合水泥助磨剂，核分子三乙醇胺和AB2型单体的摩尔比为1:3-21。

[0016] 所述的复合水泥助磨剂，核分子三乙醇胺和AB2型单体的摩尔比为1:3、1:9或1:21。

[0017] 所述的复合水泥助磨剂，所述的复合水泥助磨剂在水泥中的掺量为水泥重量的0.04%-0.05%。

[0018] 本发明首先合成了一种改性醇胺，它是一种超支化聚酰胺酯，我们可以通过控制超支化聚合物的代数来人为控制该聚合物末端醇胺基团的数目，借此探讨醇胺基团在水泥助磨剂领域的作用机理。该超支化聚合物的核分子是三乙醇胺，末端含有类似三乙醇胺的结构。其末端结构数目是可控的，再将其和其他小分子助剂混合配成新型水泥助磨剂。

[0019] 本发明中主要成分超支化聚酰胺酯跟传统的线性大分子相比所具有的一些特殊性质，其独特的三维立体状的分子结构使分子链无缠绕性和无结晶性。其溶解性能好，粘度低，当分子量增加或浓度提高时，仍能保持较低的粘度，从而在水泥中能达到良好的分散效果。并且它的合成过程相对简单，不需要多步的分离提纯，制备简单，生产成本较低，适用于大规模工业化生产。

[0020] 本发明所介绍的这种超支化聚酰胺酯用丁二酸酐和二乙醇胺1:1反应制成AB2型单体，该单体再与核分子三乙醇胺发生酯化反应。当两者的摩尔比为1：3，1：9，1:21时分别得到第一代超支化聚酰胺酯，第二代超支化聚酰胺酯，第三代超支化聚酰胺酯。其中第一代、第二代、第三代超支化聚酰胺酯中末端醇胺基团的比是1：2：4。

[0021] 本发明的有益效果：

[0022] 本发明的以超支化聚酰胺酯为主要成分的复合水泥助磨剂明显提高了水泥中细颗粒含量，提高了助磨效率，降低了生产成本，几乎不影响水泥的性能，是一种使用方便效果优良的水泥助磨剂，具有很好的市场发展前景。

具体实施方式

[0023] 以下对本发明的超支化型水泥助磨剂的制备方法进行更详细的描述，其目的在于说明本发明的构思及特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

[0024] 实例1

[0025] （1）称取30.021g丁二酸酐、31.543 g二乙醇胺，首先将二乙醇胺溶于适量DMAc，溶解后倒入带有磁力搅拌器的三口烧瓶中，再将丁二酸酐用适量DMAc溶解；然后将其缓慢滴加到装有二乙醇胺的三口瓶中，边滴加边搅拌，1h-1.5h滴加完；常温反应3 h-5h，反应的产物即为AB2型单体。在上述体系中先加入60 mL甲苯（甲苯为带水剂），再加入14.920g三乙醇胺作为核分子，加入0.4 g对甲苯磺酸作催化剂；然后开始加热，直至沸腾，球形冷凝管中有回流产生。保温反应7 h-8h后减压蒸馏除去体系中的溶剂，得到末端含有醇胺基团超支化聚酰胺酯。

[0026] （2）将8ml，30℃水加入到有水浴锅（30℃）的大烧杯中，加入10g木质素磺酸钙和1g十六烷醇，搅拌20-30min使之混合均匀；再加入20g尿素和30g醋酸钠，搅拌15-20min至混合均匀后加入24g乙二醇和24g丙三醇并升温到35℃，搅拌0.5h使之混合均匀；加入（1）制得的超支化聚酰胺酯36g，升高温度到40℃并搅拌0.5h得到的均匀的混合物即为水泥助磨剂。

[0027] （3）在标准水泥熟料中掺加0.04%-0.05%的本发明的复合水泥助磨剂，按照国标GB/T26748-2011测试合成的复合水泥助磨剂。

[0028] 实例2

[0029] （1）称取30.021g丁二酸酐、31.543 g二乙醇胺，首先将二乙醇胺溶于适量DMAc，溶解后倒入带有磁力搅拌器的三口烧瓶中，再将丁二酸酐用适量DMAc溶解；然后将其缓慢滴加到装有二乙醇胺的三口瓶中，边滴加边搅拌，1h-1.5h滴加完；常温反应3 h-5h，反应的产物即为AB2型单体。在上述体系中先加入60 mL甲苯（甲苯为带水剂），再加入4.973g三乙醇胺作为核分子，加入0.4 g对甲苯磺酸作催化剂；然后开始加热，直至沸腾，球形冷凝管中有回流产生。保温反应7 h-8h后减压蒸馏除去体系中的溶剂，得到末端含有醇胺基团超支化聚酰胺酯。

[0030] （2）将8ml，30℃水加入到有水浴锅（30℃）的大烧杯中，加入10g木质素磺酸钙和1g十六烷醇，搅拌20-30min使之混合均匀；再加入20g尿素和30g醋酸钠，搅拌15-20min至混合均匀后加入24g乙二醇和24g丙三醇并升温到35℃，搅拌0.5h使之混合均匀；加入（1）制得的超支化聚酰胺酯36g，升高温度到40℃并搅拌0.5h得到的均匀的混合物即为水泥助磨剂。

[0031] （3）在标准水泥熟料中掺加0.04%-0.05%的本发明的复合水泥助磨剂，按照国标GB/T26748-2011测试合成的复合水泥助磨剂。

[0032] 实例3

[0033] （1）称取30.021g丁二酸酐、31.543 g二乙醇胺，首先将二乙醇胺溶于适量DMAc，溶解后倒入带有磁力搅拌器的三口烧瓶中，再将丁二酸酐用适量DMAc溶解；然后将其缓慢滴加到装有二乙醇胺的三口瓶中，边滴加边搅拌，1h-1.5h滴加完；常温反应3 h-5h，反应的产物即为AB2型单体。在上述体系中先加入60 mL甲苯（甲苯为带水剂），再加入2.131g三乙醇胺作为核分子，加入0.4 g对甲苯磺酸作催化剂；然后开始加热，直至沸腾，球形冷凝管中有回流产生。保温反应7 h-8h后减压蒸馏除去体系中的溶剂，得到末端含有醇胺基团超支化聚酰胺酯。

[0034] （2）将8ml，30℃水加入到有水浴锅（30℃）的大烧杯中，加入10g木质素磺酸钙和1g十六烷醇，搅拌20-30min使之混合均匀；再加入20g尿素和30g醋酸钠，搅拌15-20min至混合均匀后加入24g乙二醇和24g丙三醇并升温到35℃，搅拌0.5h使之混合均匀；加入（1）制得的超支化聚酰胺酯36g，升高温度到40℃并搅拌0.5h得到的均匀的混合物即为水泥助磨剂。

[0035] （3）在标准水泥熟料中掺加0.04%-0.05%的本发明的复合水泥助磨剂，按照国标GB/T26748-2011测试合成的复合水泥助磨剂。

[0036] 实例4

[0037] （1）按照上述实施例1中制备超支化聚酰胺酯。

[0038] （2）将10ml，30℃水加入到有水浴锅（30℃）的大烧杯中，加入12g木质素磺酸钙和1g十六烷醇，搅拌20-30min使之混合均匀；再加入20g尿素和20g醋酸钠，搅拌15-20min至混合均匀后加入15g乙二醇和15g丙三醇并升温到35℃，搅拌0.5h使之混合均匀；加入（1）制得的超支化聚酰胺酯50g，升高温度到40℃并搅拌0.5h得到的均匀的混合物即为水泥助磨剂。

[0039] （3）在标准水泥熟料中掺加0.04%-0.05%的本发明的复合水泥助磨剂，按照国标GB/T26748-2011测试合成的复合水泥助磨剂。

[0040] 实例5

[0041] （1）按照上述实施例1中制备超支化聚酰胺酯。

[0042] （2）将10ml，30℃水加入到有水浴锅（30℃）的大烧杯中，加入12g木质素磺酸钙和1g十六烷醇，搅拌20-30min使之混合均匀；再加入20g尿素和30g醋酸钠，搅拌15-20min至混合均匀后加入25g乙二醇和25g丙三醇并升温到35℃，搅拌0.5h使之混合均匀；加入（1）制得的超支化聚酰胺酯35g，升高温度到40℃并搅拌0.5h得到的均匀的混合物即为水泥助磨剂。

[0043] （3）在标准水泥熟料中掺加0.04%-0.05%的本发明的复合水泥助磨剂，按照国标GB/T26748-2011测试合成的复合水泥助磨剂。

[0044] 性能测试

[0045] 在标准水泥熟料中掺加本发明的复合水泥助磨剂。按照国标GB/T26748-2011测试合成的复合水泥助磨剂。用三乙醇胺代替超支化聚酰胺酯得到的助磨剂作为对照助磨剂。

[0046] 对上述实例得到的水泥助磨剂进行了性能测试，数据如下：

[0047]