一种纳米级二硫化钼助磨剂及其制备方法与流程

本发明属于混凝土生产加工技术领域，具体涉及一种纳米级二硫化钼助磨剂及其制备方法。

背景技术：

近几年，我国建筑行业发展迅速，水泥是建筑行业中最为基础的材料，水泥行业发展中能耗过高的问题也已迫不及待。而在水泥生产过程中，能耗过高的原因主要是粉磨效率低下，因此提高粉磨效率是解决上述问题最为直接有效的方式之一。通常提高粉磨效率的方式有两种：一是改良磨粉使用的机械结构进而改善磨粉方式和工艺；另外一种则是添加少量的助磨剂来有效提高粉磨效率。显然，第二种方式更为简单有效，此外，助磨剂的添加也能一定程度上改善水泥性能。一般而言，水泥助磨剂主要包括固体和液体助磨剂两种，固体助磨剂主要包括滑石粉、胶体石墨、炭黑、粉煤灰、硬脂酸盐类等，液体助磨剂包括三乙醇胺、多元醇、糖蜜等，现阶段水泥厂主要以液体助磨剂为主。

粉磨过程中助磨剂的作用主要有以下两点：1)吸附到大颗粒表面，加速粉磨中大颗粒的断裂；2)改善小颗粒的流动度并防止团聚。然而，单独的液体助磨剂在加速粉磨大颗粒的断裂过程中的效果一般，而固体助磨剂在改善流动性防止团聚方面也存在一定的问题，单纯的液体或固体助磨剂无法同时提升粉磨效率和磨粉极值。

专利cn106380110a中公开了一种氧化石墨烯改性水泥助磨剂及其制备方法，主要成分为聚合多元醇35-55％，丙烯酸酯2-5％，氨基聚乙二醇3-6％，钛酸四异丙酯1-3％，聚羧酸减水剂3-8％，十二烷基苯磺酸钠1-2％，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1-2％，三乙醇胺5-10％，三异丙醇胺5-10％，氧化石墨烯水溶液1-5％，余量为工业废水。该助磨剂内仅有少量石墨烯存在于助磨剂中，仅作为单一的存在发挥其助磨性能，并不能改善助磨剂本身特性，且在静置后甚至会发生自团聚后沉淀现象。此外，石墨烯价格过高，在制备工程中需要消耗大量的热能，工艺极为复杂，并不十分适用于工业生产过程。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种纳米级二硫化钼助磨剂，其粉磨效率高且价格低廉，磨后水泥与其他外加剂适应性优异，并能有效吸收紫外光，无毒无害环境友好，适合推广应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种纳米级二硫化钼助磨剂，各组分及其所占质量百分比为：二乙醇单异丙醇胺30-33％，三乙醇胺7-8％，二硫化钼分散液7-8％，糖蜜11-12％，多元醇11-12％，饱和食盐水25-30％，余量为水。

优选的，所述纳米级二硫化钼助磨剂中，各组分及其所占质量百分比为：二乙醇单异丙醇胺32％，三乙醇胺7％，二硫化钼分散液8％，糖蜜11％，多元醇11％，饱和食盐水28％，水3％。

上述方案中，所述二硫化钼分散液为纳米片状二硫化钼分散在水中形成的胶体，其浓度为15-20mg/ml。

上述方案中，所述二硫化钼分散液的制备方法包括如下步骤：将二硫化钼单质超声分散于水中，然后加入盐酸，进行超声剥离、过滤、洗涤得纳米片状二硫化钼，然后加水混合均匀得相应浓度的胶体。

上述方案中，所述盐酸浓度为1-1.5mol/l，引入的hcl与二硫化钼的摩尔比为1:(0.8-1)。

上述方案中，所述所述超声剥离采用的功率为300-360w，时间为1-1.5h。

上述方案中，所述多元醇为聚醚多元醇中的一种或几种。

上述一种纳米级二硫化钼助磨剂的制备方法，包括如下步骤：

1)按配比称取各原料，各原料及其所占质量百分比为：二乙醇单异丙醇胺30-33％，三乙醇胺7-8％，二硫化钼分散液7-8％，糖蜜11-12％，多元醇11-12％，饱和食盐水25-30％，余量为水；

2)将称取的二硫化钼分散液加入二乙醇单异丙醇胺中并超声分散均匀；然后依次加入三乙醇胺、糖蜜、多元醇、饱和食盐水、水，继续超声分散均匀；再进行搅拌和静置处理，即得到纳米级二硫化钼助磨剂。

本发明的原理为：

本发明首次提出将固体助磨剂和液体助磨剂有机结合形成悬浊液的方式，将纳米片状二硫化钼应用于制备水泥助磨剂，它具有较大的比表面积和稳定的物理化学性质，在纳米化之后能均匀分散于二乙醇单异丙醇胺和三乙醇胺等有机溶剂中形成悬浊液。制成悬浮液之后，既能发挥二硫化钼原有的加速断裂的作用，又能够利用其胶体状态提高二硫化钼的分散流动性，在提升二硫化钼本身加速断裂的性能上优化固体助磨剂分散性不好的劣势，并同时提升液体助磨成分中醇胺键的作用效率。此外，二硫化钼作为一种半导体材料，具有很好的光学特性，能够有效吸收紫外光，是一种环境友好型的建筑材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)本发明使用纳米级二硫化钼作为助磨剂的主要成分之一，二硫化钼价格低廉，极大降低了粉磨成本；

2)二硫化钼具有较高的比表面积和优异的摩擦学性能，能吸附在物料表面并提高流动度，进而防止团聚，可同时发挥助磨和润滑作用，在较小的掺量时显著提高粉磨效率，粉磨的物料具有更大的比表面积和更小的筛余，进一步降低粉磨成本并提高粉磨质量；

3)该助磨剂无毒无害环境友好，并可吸收紫外光，保护人类的身体健康；

4)本发明首次提出将固体助磨剂和液体助磨剂有机结合，所得水泥助磨剂呈胶体状态，相比于固体助磨剂有更好的分散性，相比于液体助磨剂能有效加速粉磨过程中颗粒组分的断裂过程，拥有更为优异的效果。

附图说明

图1为本发明所述纳米级二硫化钼助磨剂的制备工艺流程示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

一种纳米级二硫化钼助磨剂，由以下质量百分比原料组成：二乙醇单异丙醇胺32％，三乙醇胺7％，二硫化钼分散液8％，糖蜜11％，聚醚多元醇11％，饱和食盐水28％，剩余水3％；具体制备工艺包括如下步骤：

将称取的二硫化钼分散液(20mg/ml)加入二乙醇单异丙醇胺中超声分散20min；然后依次加入称取的三乙醇胺、糖蜜、多元醇、饱和食盐水和水并超声10min；最后，搅拌20min后静置12h，即得到纳米级二硫化钼助磨剂。

其中二硫化钼分散液制备步骤包括：将16g二硫化钼块体加入1000ml水中，超声分散30min；向所得溶液中加入100ml浓度为1mol/l的盐酸，超声(360w)剥离2小时得到二硫化钼纳米片；然后过滤洗涤至中性；采用去离子水冲兑滤膜上所得二硫化钼纳米片，即得浓度为20mg/ml的二硫化钼分散液。

实施例2

一种纳米级二硫化钼助磨剂，由以下质量百分比原料组成：二乙醇单异丙醇胺30％，三乙醇胺8％，二硫化钼分散液8％，糖蜜12％，聚醚多元醇12％，饱和食盐水25％，剩余水5％；具体制备工艺包括如下步骤：

将称取的二硫化钼分散液(20mg/ml)加入二乙醇单异丙醇胺中超声分散20min；然后依次加入称取的三乙醇胺、糖蜜、多元醇、饱和食盐水和水并超声10min；最后，搅拌20min后静置12h，即得到纳米级二硫化钼助磨剂。

其中二硫化钼分散液制备步骤包括：将16g二硫化钼块体加入1000ml水中，超声分散30min；向所得溶液中加入100ml浓度为1mol/l的盐酸，超声2小时剥离得到二硫化钼纳米片；然后过滤洗涤至中性；采用去离子水冲兑滤膜上所得二硫化钼纳米片，即得浓度为20mg/ml的二硫化钼分散液。

实施例3

一种纳米级二硫化钼助磨剂，由以下质量百分比原料组成：二乙醇单异丙醇胺33％，三乙醇胺7％，二硫化钼分散液7％，糖蜜11％，聚醚多元醇11％，饱和食盐水30％，剩余水1％；具体制备工艺包括如下步骤：

将称取的二硫化钼分散液(20mg/ml)加入二乙醇单异丙醇胺中超声分散20min；然后依次加入称取的三乙醇胺、糖蜜、多元醇、饱和食盐水和水并超声10min；最后，搅拌20min后静置12h，即得到纳米级二硫化钼助磨剂。

其中二硫化钼分散液制备步骤包括：将16g二硫化钼块体加入1000ml水中，超声分散30min；向所得溶液中加入100ml浓度为1mol/l的盐酸，超声2小时剥离得到二硫化钼纳米片；然后过滤洗涤至中性；采用去离子水冲兑滤膜上所得二硫化钼纳米片，即得浓度为20mg/ml的二硫化钼分散液。

对比例1

水泥助磨剂原料质量百分比如下：水100％。

对比例2

水泥助磨剂原料质量百分比如下：二乙醇单异丙醇胺32％，三乙醇胺7％，糖蜜11％，多元醇11％，饱和食盐水28％，剩余水11％，混合均匀后搅拌静置即可。

选取型号为pc42.5水泥，分别添加实施例1、2、3以及对比例1、2所得助磨剂，且助磨剂的添加量为总质量的0.03％。测试粉磨细度和水泥性能，具体测试结果见表1。

表1实施例1～3和对比例1、2所得助磨剂的水泥助磨性能测试结果

由表1可以看出，本发明涉及的纳米级二硫化钼助磨剂能够显著提高粉磨的比表面积和细度，实施例2在粉末后相比于不加助磨剂筛余提升了15.5％，比表面积提升了8.4％，3d和28d强度提升了13.7％和9.6％。相关文献表明(专利cn106380110a)，在加入了石墨烯后其筛余一般仅能提升10-12％，充分说明本发明能进一步提升助磨性能。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。