专利名称：一种功能化可调两性聚羧酸系水泥助磨剂的制备方法
技术领域：
本发明属于建筑材料的技术领域，尤其涉及一种功能化可调两性聚羧酸系水泥助 磨剂的制备方法。
背景技术：
节能减排和发展低碳经济已成为我国经济发展的根本性前提。全球气候变暖形势 加剧，节能减排是全球大势所趋。为实现国家节能总目标，国家将重点工业强制实施产品能 耗限额标准。水泥工业是典型的能源消耗型工业，其总耗能占全国能源消耗总量的5%以 上。水泥工业综合能耗的下降，对国家综合能耗的下降有着举足轻重的影响，因此水泥工业 的节能降耗一直受到重视。水泥工业中，大多使用球磨机来粉磨水泥熟料，其能量利用率极 低，是一个极其耗能的环节，占整个水泥生产总电耗的2/3以上。为了降低能耗，提高效率， 人们采用了两种措施一是改善粉磨机械的结构，以使更多的机械能通过粉末介质作用于 物料的粉碎上，这需要增加设备投资和动力消耗；二是在粉磨系统中加入少量的化学添加 剂以促进物料的粉磨，加快物料的粉磨速度，从而达到提高粉磨效率的目的。上述两种方法 中以使用水泥助磨剂最为简便实用，而且投资少见效快，并能提高水泥物理化学性能。水泥 助磨剂的使用，给水泥生产企业带来了节能降耗、增加了台时产量、减少环境污染等一系列 可持续发展的优势。然而，目前市场上的助磨剂具有稳定性差、针对性差、适应性不广等缺点，无法根 据所起作用达到功能可调。
发明内容
针对目前市场上的助磨剂稳定性差、针对性差、适应性不广等问题，本发明所要解 决的技术问题在于提供一种功能化可调两性聚羧酸系水泥助磨剂的制备方法，其对助磨剂 的分子设计实现其功能作用设计，功能化可调两性聚羧酸系水泥助磨剂可提高水泥粉磨效 率、降低粉磨电耗。为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是一种功能化可调两性聚羧酸系水泥助磨剂的制备方法，按质量份计，将80-100份 不饱和聚醚、4-6份的不饱和磺酸和100份水置于反应釜中；将10-30份不饱和酸、0. 1-0. 3 份催化剂、0. 2-0. 5份配体及20份水配置成水溶液A，将1-5份引发剂和30份水配置成水 溶液B ；反应釜在充氮气保护的情况下，开始升温，当温度到75-95°C时，同时滴加水溶液A 及B，滴加时间为3- ；滴加结束后，继续反应Ih ；反应结束后加入5-20份氢氧化钠进行中 和，加水稀释到40%浓度，即得到成品。所述的不饱和聚醚为烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯基聚氧乙烯醚中的一种。所述的不饱和酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐中的一种。所述的不饱和磺酸为甲基丙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺基2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸 钠中的一种。
所述的弓ι发剂为过硫酸铵、过硫酸钠、双氧水中的一种。所述的催化剂为溴化铜、溴化亚铜中的一种或两种组合。所述的配体为1，10-邻二氮菲、2，2'-联吡啶、4，4' -二(5-壬基)_2，2‘-联 吡啶中的一种。采用上述方法所制得的助磨剂是一种聚羧酸，聚羧酸是一种表面活性剂，其分子 结构为梳型结构，主链中含有极性基团，侧链中含有聚氧化乙烯基链段。聚羧酸分子结构中 的极性基团如羧酸基团、磺酸基团、酰胺基团等，能吸附在物料表面，通过电荷排斥将因粉 磨过程而产生的物料活性点屏蔽，阻止断裂面的复合；其牢固地吸附在物料颗粒表面，使物 料颗粒间不相互粘结，并且能迅速地向颗粒的裂缝间渗透，减弱分子力所产生的“愈合”作 用，促进了外界作功时颗粒中裂缝的扩展，从而提高粉磨效率。根据格里菲定律，脆性断裂 所需的最小应力与物料的比表面能成正比。显然，降低颗粒的表面能，可以减小使其断裂所 需的应力。从颗粒断裂的过程来看，聚羧酸分子在新生表面的吸附，可以减小裂纹扩展的应 力，促进裂纹的扩展。侧链的聚氧化乙烯基链段，具有一定的空间位阻效应，能形成立体交 叉，阻碍了颗粒相互接近，形成空间阻隔，达到提高粉磨效果及降低能耗的目的。本发明主要通过“活性/可控”自由基聚合和高分子设计理论，针对水泥助磨剂所 需的作用，研究开发功能化可调的具有两性聚羧酸聚合物，辅以复配组分进行配方优化，制 得一种具有功能可调的水泥助磨剂产品。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步详述。实施例1将80g烯丙基聚氧乙烯醚、6g的甲基丙烯磺酸钠和IOOg水置于反应釜中；将IOg 马来酸酐、0. 2g溴化铜、0. 2gl，10-邻二氮菲及20g水配置成水溶液Α、将Ig过硫酸铵和30g 水配置成水溶液B。反应釜在充氮气保护的情况下，开始升温。当温度到75-95°C时，同时 滴加水溶液A及B，滴加时间为池；滴加结束后，继续反应lh。反应结束后加入20g氢氧化 钠进行中和，加30g水稀释到40%浓度，即得到成品。实施例2将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 反应釜中；将15g丙烯酸、0. 15g溴化铜、0. 15g溴化亚铜、0. 3g2,2'-联吡啶及20g水配置 成水溶液A、将5g过硫酸钠和30g水配置成水溶液B。反应釜在充氮气保护的情况下，开始 升温。当温度到75-95°C时，同时滴加水溶液A及B，滴加时间为证；滴加结束后，继续反应 lh。反应结束后加入IOg氢氧化钠进行中和，加30g水稀释到40%浓度，即得到成品。实施例3将IOOg甲基烯基聚氧乙烯醚、5g的乙烯基磺酸钠和IOOg水置于反应釜中；将30g 甲基丙烯酸、0. Ig溴化亚铜、0. 5g4，4' -二(5-壬基)-2，2'-联吡啶及20g水配置成水 溶液A、将3g双氧水和30g水配置成水溶液B。反应釜在充氮气保护的情况下，开始升温。 当温度到75-95°C时，同时滴加水溶液A及B，滴加时间为4h ；滴加结束后，继续反应lh。反 应结束后加入5g氢氧化钠进行中和，加60g水稀释到40%浓度，即得到成品。水泥细度检验方法参照GB1345-2005 ；水泥比表面积检验方法参照GB8074-87 ；混凝土性能测试参照JC/T667-2004，其中水泥用量为3(^kg/m3，砂率为45%，控制混凝土坍落 度为65mm士 10mm。空白样与试验样粉磨时间均为30min。水泥熟料入磨前经颚式破碎机破碎，助磨剂按掺量均勻的滴加入物料中，每磨入 磨量为总胶凝材料的0.02%。大磨试验采用福建龙岩某水泥厂的0 2. 2m*7. 5m水泥磨。对 空白样、实施例1 3的水泥样品进行性能对比试验，结果如表1。表1大磨试验水泥性能对比
样品掺量 /%台时 产量/ (T/h)80μιη 筛余/ %比表面积 / (m2/C.C )选粉机 电流/A抗折强度 /MPa抗压强度 /MPa3d28d3d28d空白013.45.5304273.45.614.941.5实施例10.0220.14.7322333.86.216.443.8实施例20.0215.24.4320274.89.219.850.6实施例30.0217.74.5334284.58.417.847.8 实施例1为提产型聚羧酸系水泥助磨剂；实施例2为增强型聚羧酸系水泥助磨剂； 实施例3为综合性能都较为优越的聚羧酸系水泥助磨剂。
权利要求
1.一种功能化可调两性聚羧酸系水泥助磨剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤 按质量份计，将80-100份不饱和聚醚、4-6份的不饱和磺酸和100份水置于反应釜中；将10-30份不饱和酸、0. 1-0. 3份催化剂、0. 2-0. 5份配体及20份水配置成水溶液A，将1_5 份引发剂和30份水配置成水溶液B ；反应釜在充氮气保护的情况下，开始升温，当温度到 75-95°C时，同时滴加水溶液A及B，滴加时间为3- ；滴加结束后，继续保温反应Ih ；反应 结束后加入5-20份氢氧化钠中和，加水稀释到40%浓度，即得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种功能化可调两性聚羧酸系水泥助磨剂的制备方法，其特 征在于所述的不饱和聚醚为烯丙基聚氧乙烯醚、甲基烯基聚氧乙烯醚中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种功能化可调两性聚羧酸系水泥助磨剂的制备方法，其特 征在于所述的不饱和酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种功能化可调两性聚羧酸系水泥助磨剂的制备方法，其特 征在于所述的不饱和磺酸为甲基丙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺基2-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸 钠中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种功能化可调两性聚羧酸系水泥助磨剂的制备方法，其特 征在于所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠、双氧水中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种功能化可调两性聚羧酸系水泥助磨剂的制备方法，其特 征在于所述的催化剂为溴化铜、溴化亚铜中的一种或两种组合。
7.根据权利要求1所述的一种功能化可调两性聚羧酸系水泥助磨剂的制备方法，其特 征在于所述的配体为1，10_邻二氮菲、2，2'-联吡啶、4，4' -二(5-壬基)-2，2'-联 吡啶中的一种。
全文摘要
本发明公开了一种功能化可调两性聚羧酸系水泥助磨剂的制备方法，按一定计量，将不饱和聚醚、不饱和磺酸和水置于反应釜中；将不饱和酸、催化剂、配体及水配置成水溶液A，将引发剂和水配置成水溶液B；反应釜在氮气保护下开始升温，温度到75-95℃时，同时滴加水溶液A及B，滴加时间为3-5h；滴加结束后，继续保温反应1h；反应结束后加入一定份氢氧化钠中和，加水稀释到40％浓度，即得到成品。本发明主要通过“活性/可控”自由基聚合和高分子设计理论，旨在针对水泥助磨剂所需的作用，研究开发功能化可调的具有两性聚羧酸聚合物，制得一种具有功能可调的水泥助磨剂产品。
文档编号C04B103/52GK102134300SQ201110024640
公开日2011年7月27日 申请日期2011年1月21日 优先权日2011年1月21日
发明者于飞宇, 方云辉, 林添兴, 郑飞龙, 麻秀星, 龚明子 申请人:厦门市建筑科学研究院集团股份有限公司, 福建科之杰新材料有限公司, 科之杰新材料(漳州)有限公司