一种增强型水泥助磨剂.pdf

本发明公开了一种增强型水泥助磨剂，是由以下质量百分比的物质组成的：二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物45-70%、二乙醇单异丙醇胺5-10%、羧甲基纤维素3-7%、糖蜜5-10%，余量为水。本发明通过对二乙醇单异丙醇胺进行改性，所得二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物可显著提高产品的早期强度，通过合理添加其他物质，显著提高助磨剂的稳定性、助磨效果、制品的早期和后期强度，降低生产成本，有效完善产品的综合性能，使产品性能满足更高要求，适应性更广，克服了水泥助磨剂对三乙醇胺及三异丙醇胺的依赖，具有显著的经济和社会效益。

权利要求书
1.  一种增强型水泥助磨剂，其特征在于，是由以下质量百分比的物质组成的：二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物45-70%、二乙醇单异丙醇胺5-10%、羧甲基纤维素3-7%、糖蜜5-10%，余量为水；
所述助磨剂是通过以下步骤制备得到的：反应釜中加水，加热到35-45℃，加入羧甲基纤维素，搅拌30min，加入糖蜜，搅拌20min，冷却至室温，再加入二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物、二乙醇单异丙醇胺，搅拌15min，得增强型水泥助磨剂；
所述二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物是通过以下方法制备得到的：在反应釜内加入二乙醇单异丙醇胺和马来酸酐，加入催化剂，搅拌条件下减压至0.3-0.5MPa，加热，温度控制在90-100℃，维持体系恒温，每隔一小时测定一次体系的酸度，到酸值无明显变化时反应停止；然后冷却至室温，依次用饱和碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤，得到二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物。

2.  根据权利要求1所述的增强型水泥助磨剂，其特征在于，是由以下质量百分比的物质组成的：二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物58%、二乙醇单异丙醇胺8%、羧甲基纤维素5%、糖蜜8%，余量为水。

3.  根据权利要求1所述的增强型水泥助磨剂，其特征在于，所述二乙醇单异丙醇胺和马来酸酐的摩尔比为1.0:1.0-2.2。

4.  根据权利要求1所述的增强型水泥助磨剂，其特征在于，所述催化剂为体积浓度98%的浓硫酸或质量分数为1.4%的对甲苯磺酸，所述催化剂的加入量为总物质量的1.0-1.5%。

说明书一种增强型水泥助磨剂
技术领域
本发明涉及水泥添加剂技术领域，具体涉及一种增强型水泥助磨剂。
背景技术
我国是水泥生产和消耗大国，水泥工业对煤炭、电力等资源的消耗，以及生产过程中形成的粉尘，排放的大量有害气体，对人类生存环境造成严重影响，因此生产低环境负荷型高性能水泥是水泥工业发展的必然趋势。为实现这一目标，除大力发展节能减排技术及装备外，另一个更为简便且行之有效的方法便是在粉磨工艺中添加适当的水泥助磨剂。
水泥助磨剂是一种改善水泥粉磨效果和性能的化学添加剂，可以显著提高水泥台时产量和各龄期水泥强度，改善其流动性。水泥助磨剂能大幅度降低粉磨过程中形成的静电吸附包球现象，还可以降低粉磨过程中形成的超细颗粒再次聚结趋势。水泥助磨剂也能显著改善水泥流动性，提高磨机的研磨效果和选粉机的选粉效率，从而降低粉磨能耗。使用助磨剂生产的水泥具有较低的压实聚结趋势，从而有利于水泥的装卸，并可减少水泥库的挂壁现象。
目前，助磨剂的主要原料是三乙醇胺和三异丙醇胺，还有一些无机盐类，或者有机酸类。三乙醇胺和三异丙醇胺的助磨效果卓越，提产功能强，但它们都有各自的严重不足：1.三乙醇胺只能提高早期强度，对后期强度基本没有作用，过量甚至会引起强度倒缩；2．三异丙醇胺只能提高后期强度，对3天强度没有贡献，并且三异丙醇胺的用量敏感，如果使用多，会导致大量引气，因而导致混凝土强度下降，密实性降低，表面凸凹粗糙，在与混凝土外加剂相容性方面不足。3.成本较高，制约了水泥助磨剂生产成本控制，对企业创汇增效工作产生障碍。
发明专利CN101665339B公开了一种增强型水泥复合助磨剂，其主要成分为二乙醇异丙醇胺、糖蜜、木质素磺酸盐、无机分散剂和水。助磨剂主体成分二乙醇异丙醇胺在性能上是三乙醇胺与三异丙醇胺的替代品，可大幅提高混凝土制品的后期强度，但对早期强度的提高要弱于三乙醇胺，且二乙醇异丙醇胺的用量较大，生产成本高。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种增强型水泥助磨剂。本发明的助磨剂在较低掺量条件下可显著提高助磨剂的稳定性和助磨效果，同时提高制品的早期和后期强度，且生产成本低，与混凝土外加剂的相容性好。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：
一种增强型水泥助磨剂是由以下质量百分比的物质组成的：二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物45-70%、二乙醇单异丙醇胺5-10%、羧甲基纤维素3-7%、糖蜜5-10%，余量为水；
所述的，助磨剂是通过以下步骤制备得到的：反应釜中加水，加热到35-45℃，加入羧甲基纤维素，搅拌30min，加入糖蜜，搅拌20min，冷却至室温，再加入二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物、二乙醇单异丙醇胺，搅拌15min，得增强型水泥助磨剂。
所述的，二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物是通过以下方法制备得到的：在反应釜内加入二乙醇单异丙醇胺和马来酸酐，加入催化剂，搅拌条件下减压至0.3-0.5MPa，加热，温度控制在90-100℃，维持体系恒温，每隔一小时测定一次体系的酸度，到酸值无明显变化时反应停止。然后冷却至室温，依次用饱和碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤，得到二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物。
优选的，一种增强型水泥助磨剂是由以下质量百分比的物质组成的：二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物58%、二乙醇单异丙醇胺8%、羧甲基纤维素5%、糖蜜8%，余量为水。
所述的，二乙醇单异丙醇胺和马来酸酐的摩尔比为1.0:1.0-2.2。
所述的，催化剂为体积浓度98%的浓硫酸或质量分数为1.4%的对甲苯磺酸，所述催化剂的加入量为总物质量的1.0-1.5%。
本发明的有益效果：
1.本发明的助磨剂掺量低。粉磨时，按照熟料和混合材总质量的0.02-0.05%的掺量掺入，可提高粉磨效率达5-9%，同时还可提高水泥早期强度3MPa以上，后期强度4.5MPa以上，克服了水泥助磨剂对三乙醇胺及三异丙醇胺的依赖。
2.本发明的助磨剂通过对二乙醇单异丙醇胺进行改性，所得二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物可显著提高产品的早期强度，过合理的添加二乙醇单异丙醇胺、羧甲基纤维素、糖蜜等物质，有效完善产品的综合性能，使产品性能满足更高要求，与其它混凝土外加剂适应性好，且用量少，可显著降低了生产成本，制备方法简单易行，稳定性更高，具有显著的经济和社会效益，适合大规模生产。
具体实施方式
本发明提供了一种在较低掺量的情况下即可显著提高助磨剂的稳定性和助磨效果的增强型水泥助磨剂。该助磨剂是由以下质量百分比的物质组成的：二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物45-70%、二乙醇单异丙醇胺5-10%、羧甲基纤维素3-7%、糖蜜5-10%，余量为水。
其中二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物，包括二乙醇单异丙醇马来酸单酯、二乙醇单异丙醇马来酸双酯、二乙醇单异丙醇马来酸三酯中的一种或多种。
本发明制备的增强型水泥助磨剂，利用马来酸酐对二乙醇单异丙醇胺进行改性，形成了具有胺基、羟基、酯基和羧基的化合物，在粉磨过程中，胺基使粉体具有静电斥力，羟基吸附在粉体颗粒表面，分子结构中的的胺基、酯基和羧基还可以与水泥中的金属离子Fe2+、Ca2+等发生螯合作用，多重作用效果大大提高了二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物的助磨效果。在常规组分的基础上加入二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物，可有效提高水泥磨台时产量，改善水泥流动性，降低能耗，提高水泥的综合性能。羧甲基纤维素对光和热具有很好的稳定性，使助磨剂在不同温度下存放较长时间仍能保持稳定，不会发生变性。糖蜜是多羟基有机物，是一种优良的助磨剂，同时能有效改善水泥质量，如减少水泥需水量，改善水泥颗粒的孔径结构，提高水泥的质量。
实施例1
一种增强型水泥助磨剂是由以下质量百分比的物质组成的：二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物45%、二乙醇单异丙醇胺10%、羧甲基纤维素7%、糖蜜10%，余量为水，含固量为42%。
本实施例的增强型水泥助磨剂是通过以下步骤制备得到的：反应釜中加水，加热到45℃，加入羧甲基纤维素，搅拌30min，加入糖蜜，搅拌20min，冷却至室温，再加入二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物、二乙醇单异丙醇胺，搅拌15min，得增强型水泥助磨剂。
二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物是通过以下方法制备得到的：按照二乙醇单异丙醇胺和马来酸酐的摩尔比为1.0:2.2向反应釜中加入二乙醇单异丙醇胺和马来酸酐，再加入1.0%的浓硫酸或对甲苯磺酸，搅拌下进行减压至0.5MPa、加热，温度控制在90℃，维持体系恒温，每隔一小时测定一次体系的酸度，到酸值无明显变化时反应停止。然后冷却至室温，依次用饱和碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤，得到二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物。
实施例2
一种增强型水泥助磨剂是由以下质量百分比的物质组成的：二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物54%、二乙醇单异丙醇胺7%、羧甲基纤维素6%、糖蜜6%，余量为水，含固量为50%。
本实施例的增强型水泥助磨剂是通过以下步骤制备得到的：反应釜中加水，加热到40℃，加入羧甲基纤维素，搅拌30min，加入糖蜜，搅拌20min，冷却至室温，再加入二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物、二乙醇单异丙醇胺，搅拌15min，得增强型水泥助磨剂。
二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物是通过以下方法制备得到的：按照二乙醇单异丙醇胺和马来酸酐的摩尔比为1.0:1.8向反应釜中加入二乙醇单异丙醇胺和马来酸酐，再加入1.2%的浓硫酸或对甲苯磺酸，搅拌下进行减压至0.4MPa、加热，温度控制在94℃，维持体系恒温，每隔一小时测定一次体系的酸度，到酸值无明显变化时反应停止。然后冷却至室温，依次用饱和碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤，得到二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物。
实施例3
一种增强型水泥助磨剂是由以下质量百分比的物质组成的：二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物58%、二乙醇单异丙醇胺8%、羧甲基纤维素5%、糖蜜8%，余量为水，含固量为48%。
本实施例的增强型水泥助磨剂是通过以下步骤制备得到的：反应釜中加水，加热到40℃，加入羧甲基纤维素，搅拌30min，加入糖蜜，搅拌20min，冷却至室温，再加入二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物、二乙醇单异丙醇胺，搅拌15min，得增强型水泥助磨剂。
二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物是通过以下方法制备得到的：按照二乙醇单异丙醇胺和马来酸酐的摩尔比为1.0:1.4向反应釜中加入二乙醇单异丙醇胺和马来酸酐，再加入1.3%的浓硫酸或对甲苯磺酸，搅拌下进行减压至0.4MPa、加热，温度控制在97℃，维持体系恒温，每隔一小时测定一次体系的酸度，到酸值无明显变化时反应停止。然后冷却至室温，依次用饱和碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤，得到二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物。
实施例4
一种增强型水泥助磨剂是由以下质量百分比的物质组成的：二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物70%、二乙醇单异丙醇胺5%、羧甲基纤维素3%、糖蜜5%，余量为水，含固量为59%。
本实施例的增强型水泥助磨剂是通过以下步骤制备得到的：反应釜中加水，加热到35℃，加入羧甲基纤维素，搅拌30min，加入糖蜜，搅拌20min，冷却至室温，再加入二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物、二乙醇单异丙醇胺，搅拌15min，得增强型水泥助磨剂。
二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物是通过以下方法制备得到的：按照二乙醇单异丙醇胺和马来酸酐的摩尔比为1.0:1.0向反应釜中加入二乙醇单异丙醇胺和马来酸酐，再加入1.5%的浓硫酸或对甲苯磺酸，搅拌下进行减压至0.3MPa、加热，温度控制在100℃，维持体系恒温，每隔一小时测定一次体系的酸度，到酸值无明显变化时反应停止。然后冷却至室温，依次用饱和碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤，得到二乙醇单异丙醇胺马来酸酯化合物。
助磨效果对比试验
取实施例1-4中的增强型水泥助磨剂应用在φ500×500mm的小磨中粉磨，同样的水泥配比：熟料70%，天然石膏5%，粉煤灰14%，矿渣11%。实施例1-4制备的水泥助磨剂对水泥粒度的影响分布情况见表1。依据GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》中记载的方法测试水泥胶砂强度；采用DBT-127型勃氏透气比表面积仪检测勃氏比表面积；依据GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》中记载的方法检测水泥的安定性。结果如表2所示。
表1 对水泥粒度的影响分布情况

表2助磨剂使用前后水泥物理及力学性能对比

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述具体实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式和具体实施例技术方案的精神和范围。