高分子助磨劑及其制備方法和應用技術

本發明專利技術提供了一種高分子助磨劑及其制備方法和應用，其生產原料包括：聚醚類單體、磺酸類單體、羧酸類單體和改性三乙醇胺類單體等。本發明專利技術制備的高分子助磨劑在水泥中應用。本發明專利技術制備的高分子助磨劑具有良好的助磨性能和較高的抗壓強度，物化性能也穩定；另外，其在水泥中的有效摻量較低，性能穩定，減少了其對水泥使用過程中的不利影響，保證了生產的安全進行。

Polymer grinding aid and preparation method and application thereof

The present invention provides one kind of high polymer grinding aid and its preparation method and application, and its production material includes polyether monomer, sulfonic acid monomer, carboxylic acid monomer and modified triethanolamine monomer. Application of high polymer grinding aid prepared in the present invention in cement. The compressive strength of polymer prepared by the invention has good abrasive grinding and high performance, physical and chemical properties is stable; in addition, the cement in the effective dosage is low, stable performance, reduce the negative impact on the use of cement in the process, to ensure safe production.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于水泥制造
，具體涉及一種高分子助磨劑及其制備方法和應用。
技術介紹
現有的助磨劑多為復配型助磨劑，主要由三乙醇胺復配得到，其摻量高，成本也居高不下；同時，復配型助磨劑在實際使用過程中存在助磨穩定性差、對摻量的加入變化敏感、對水泥混合材料的選擇性突出與外加劑相容性差等問題，而這些問題又給實際生產帶來了不少麻煩。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術的不足，首要目的是提供一種高分子助磨劑。本專利技術的第二個目的在于提供一種高分子助磨劑的制備方法和應用。為達到上述目的，本專利技術的解決方案是：一種高分子助磨劑，其結構式如下：其中，R為R1、R2和R3中的一種，R1為三乙醇胺丙烯酸酯，R2為三乙醇胺甲基丙烯酸酯，R3為三乙醇胺馬來酸酯，B為H或者CH3，a、b為大于0的整數，n在20‐80之間取值。一種高分子助磨劑的制備方法，其包括如下步驟：(1)、將一部分聚醚類單體、磺酸類單體和去離子水混合，升溫得到混合溶液；(2)、在混合溶液里滴加由改性三乙醇胺類單體、羧酸類單體和剩余部分聚醚類單體配制成的溶液和引發劑溶液，滴加完畢后，在80℃‐120℃下反應1‐3小時，之后在50‐80℃下保溫，得到共聚物；(3)、待共聚物降溫，加入堿液調節pH值，得到高分子聚合物溶液；(4)、向高分子聚合物溶液內加入醇胺類物質，得到高分子助磨劑。優選地，聚醚類單體選自烯丙基胺聚醚，分子量為400～2000。優選地，聚醚類單體為烯丙基聚乙二醇或甲基烯醇聚氧乙烯醚中的一種以上。優選地，羧酸類單體為丙烯酸、甲基丙烯酸和馬來酸酐中的一種。優選地，引發劑為氧化還原引發劑。優選地，堿液為含量40±10wt％氫氧化鈉溶液。優選地，醇胺類物質為三乙醇胺或三異丙醇胺中的一種以上。優選地，改性三乙醇胺為三乙醇胺丙烯酸酯、三乙醇胺甲基丙烯酸酯和三乙醇胺馬來酸酯中的一種。優選地，磺酸類單體為甲基丙烯磺酸鈉。優選地，甲基丙烯酸、丙烯酸、馬來酸酐和三乙醇胺的摩爾比為0‐1:0‐1:0‐1:1。優選地，甲基丙烯磺酸鈉、改性三乙醇胺、烯丙基聚乙二醇和甲基烯醇聚氧乙烯醚的摩爾比為0.5‐3:0.5‐2:0.25‐0.5:0‐0.5。優選地，一部分聚醚類單體和剩余部分聚醚類單體的摩爾比為1:1。優選地，在步驟(1)中，升溫的溫度為70～90℃。優選地，在步驟(2)中，滴加的時間為2～6h。優選地，在步驟(3)中，加人堿液后的pH值為7.0±0.5。優選地，三乙醇胺丙烯酸酯的制備方法包括以下步驟：(1)、將三乙醇胺和甲苯等摩爾混合，加熱攪拌并升溫至90±10℃回流1±0.5h，得到第一混合溶液；(2)、待第一混合溶液的溫度降至60±20℃時，加入1±0.6mol丙烯酸和1‐2wt％濃硫酸，將溫度升高至120±10℃，維持溫度反應2±1h，得到第一合成物；(3)、待第一合成物冷卻后，用0.5±0.2mol/LNaOH溶液將第一合成物的pH調至7.0±0.5，得到三乙醇胺丙烯酸酯。優選地，三乙醇胺甲基丙烯酸酯的制備方法包括以下步驟：(1)、將三乙醇胺和甲苯等摩爾混合，加熱攪拌并升溫至90±10℃回流1±0.5h，得到第二混合溶液；(2)、待第二混合溶液的溫度降至60±20℃時，加入1±0.5mol甲基丙烯酸和1‐2wt％濃硫酸，將溫度升高至105±15℃，維持溫度反應2±1h，得到第二合成物；(3)、待第二合成物冷卻后，用0.5±0.2mol/LNaOH溶液將第二合成物的pH調至7.0±0.5，得到三乙醇胺甲基丙烯酸酯。優選地，三乙醇胺馬來酸酯的制備方法包括以下步驟：(1)、將乙酸和三乙醇胺等摩爾混合，反應溫度為60±10℃，得到第三混合溶液；(2)、向第三混合溶液里加入1±0.5mol馬來酸酐和2±1mol對甲苯磺酸，維持溫度于115±15℃反應4±2h，得到第三合成物；(3)、待第三合成物冷卻后，用三乙醇胺將第三合成物的pH調至7.0±0.5，得到三乙醇胺馬來酸酯。一種上述的高分子助磨劑在水泥中應用。優選地，高分子助磨劑在水泥中的摻加量為：高分子助磨劑占水泥質量的0.02～0.08％。由于采用上述方案，本專利技術的有益效果是：首先，本專利技術通過對高分子助磨劑中分子結構的靈活設計，制備的產品可以滿足不同企業對水泥的要求，因而，其避免了水泥使用過程中出現的摻量高、助磨穩定性差和成本高等問題。其次，本專利技術制備的高分子助磨劑，其在水泥中的摻加量為0.03wt％，相對于空白水泥而言，其有效摻量低、助磨性能良好、抗壓強度高，因此，本專利技術制備的產品性能穩定，減少了其對水泥使用過程中的不利影響，保證了生產的安全進行。最后，本專利技術生產工藝簡單、反應條件容易控制及對生產設備要求低，因此，其有利于工業化的推廣應用。具體實施方式本專利技術提供了一種高分子助磨劑及其制備方法和應用。<高分子助磨劑>一種高分子助磨劑，其結構式如下：其中，R為R1、R2和R3中的一種，R1為三乙醇胺丙烯酸酯，R2為三乙醇胺甲基丙烯酸酯，R3為三乙醇胺馬來酸酯，B為H或者CH3，a、b為大于0的整數，n在20‐80之間取值。<高分子助磨劑的制備方法>一種高分子助磨劑的制備方法，其包括如下步驟：(1)、將一部分聚醚類單體、磺酸類單體和去離子水混合，升溫得到混合溶液；(2)、在混合溶液里滴加由改性三乙醇胺類單體、羧酸類單體和剩余部分聚醚類單體配制成的溶液和引發劑溶液，滴加完畢后，在80℃‐120℃下反應1‐3小時，之后在50‐80℃下保溫，得到共聚物；(3)、待共聚物降溫，加入堿液調節pH值，得到高分子聚合物溶液；(4)、向高分子聚合物溶液內加入醇胺類物質，得到高分子助磨劑。其中，聚醚類單體可以為烯丙基胺聚醚，分子量為400～2000；優選為烯丙基聚乙二醇(APEG)或甲基烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)中的一種以上。羧酸類單體可以優選為丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)或馬來酸酐(MA)中的一種。引發劑可以為氧化還原引發劑，優選為過硫酸銨(APS)和過硫酸鉀中的一種。引發劑用量可以為聚醚類單體、磺酸類單體、改性三乙醇胺類單體和羧酸類單體的總質量的1～8％。堿液可以優選為含量40±10wt％氫氧化鈉溶液。醇胺類物質可以優選為三乙醇胺(TEA)或三異丙醇胺中的一種以上。改性三乙醇胺可以優選為三乙醇胺丙烯酸酯(TEA－AA)、三乙醇胺甲基丙烯酸酯(TEA－MAA)和三乙醇胺馬來酸酯(TEA－MA)中的一種。磺酸類單體可以優選為甲基丙烯磺酸鈉(SMAS)。甲基丙烯酸、丙烯酸、馬來酸酐和三乙醇胺的摩爾比可以優選為0‐1:0‐1:0‐1:1。甲基丙烯磺酸鈉、改性三乙醇胺、烯丙基聚乙二醇和甲基烯醇聚氧乙烯醚的摩爾比可以優選為0.5‐3:0.5‐2:0.25‐0.5:0‐0.5。一部分聚醚類單體和剩余部分聚醚類單體的摩爾比可以為1:1。在步驟(1)中，升溫的溫度可以為70～90℃，優選為80℃。在步驟(2)中，滴加的時間可以為2～6h，優選為3h。在步驟(3)中，加入堿液后的pH值可以為7.0±0.5，優選為7.0。<三乙醇胺丙烯酸酯的制備方法>三乙醇胺丙烯酸酯的制備方法包括以下步驟：(1)、將1±0.5mol三乙醇胺和1±0.5mol甲苯混合，加熱攪拌并升溫至90±10℃回流1±0.5h，得到第本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高分子助磨劑，其特征在于：結構式如下：其中，R為R1、R2和R3中的一種，R1為三乙醇胺丙烯酸酯，R2為三乙醇胺甲基丙烯酸酯，R3為三乙醇胺馬來酸酯，B為H或者CH3，a、b為大于0的整數，n在20‐80之間取值。

【技術特征摘要】
1.一種高分子助磨劑，其特征在于：結構式如下：其中，R為R1、R2和R3中的一種，R1為三乙醇胺丙烯酸酯，R2為三乙醇胺甲基丙烯酸酯，R3為三乙醇胺馬來酸酯，B為H或者CH3，a、b為大于0的整數，n在20‐80之間取值。2.一種如權利要求1所述的高分子助磨劑的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：(1)、將一部分聚醚類單體、磺酸類單體和去離子水混合，升溫得到混合溶液；(2)、在所述混合溶液里滴加由改性三乙醇胺類單體、羧酸類單體和剩余部分聚醚類單體配制成的溶液和引發劑溶液，滴加完畢后，在80℃‐120℃下反應1‐3小時，之后在50‐80℃下保溫，得到共聚物；(3)、待所述共聚物降溫，加入堿液調節pH值，得到高分子聚合物溶液；(4)、向所述高分子聚合物溶液內加入醇胺類物質，得到所述高分子助磨劑。3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述聚醚類單體選自烯丙基胺聚醚，分子量為400～2000；優選地，所述聚醚類單體為烯丙基聚乙二醇或甲基烯醇聚氧乙烯醚中的一種以上；和/或，所述羧酸類單體為丙烯酸、甲基丙烯酸和馬來酸酐中的一種；和/或，所述引發劑為氧化還原引發劑；和/或，所述堿液為含量40±10wt％氫氧化鈉溶液；和/或，所述醇胺類物質為三乙醇胺或三異丙醇胺中的一種以上；和/或，所述改性三乙醇胺為三乙醇胺丙烯酸酯、三乙醇胺甲基丙烯酸酯和三乙醇胺馬來酸酯中的一種；和/或，所述磺酸類單體為甲基丙烯磺酸鈉；和/或，所述甲基丙烯酸、所述丙烯酸、所述馬來酸酐和所述三乙醇胺的摩爾比為0‐1:0‐1:0‐1:1；和/或，所述甲基丙烯磺酸鈉、所述改性三乙醇胺、所述烯丙基聚乙二醇和所述甲基烯醇聚氧乙烯醚的摩爾比為0.5‐3:0.5‐2:0.25‐0.5:0‐0.5。4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述一部分聚醚類單體和所述剩余部分聚醚類單體的摩爾比為1:1；和/或，所述步驟(1)中，升溫的溫度為70～90℃；和/或，所述步驟(2)中，滴加的時間為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：伍根伙，吳永東，張雄，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：上海;31