[发明专利]一种水泥助磨剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水泥助磨剂及其制备方法，具体地说是一种含羧酸基团的水泥助磨剂及其制备方法。

背景技术

在水泥工业生产中，为了提高粉磨效率、降低磨机功耗、提高水泥细度和质量，必须在粉磨过程中添加少量物质——工艺外加剂。工艺外加剂是由一种或多种具有表面活性的物质和其他化学助剂构成的，在水泥粉磨过程中它可以降低粉磨物质的表面能，克服物料之间的吸引力，减小粉碎阻力，防止糊球糊磨，提高粉磨的流动性，从而降低磨机能耗，提高粉磨效率。国外粉磨作业使用工艺外加剂已有50多年的历史。自从1930年Goddard以树脂作为工艺外加剂在英国首先取得专利以来，先后被用作工艺外加剂的物质已达50余种。目前采用工艺外加剂生产的水泥越来越多，在发达国家(如日本和美国)，工艺外加剂的使用率大约在98％以上。

在市场竞争日益激烈的今天，尤其是在水泥行业实施ISO标准后，如何提高水泥的质量，同时降低水泥的成本，已成为各生产厂家的当务之急。为了降低能耗、节约能源、提高粉磨效率，在粉磨过程中加入少量的工艺外加剂来改善粉磨效率是较为有效的方法之一。在粉磨过程中加入少量工艺外加剂，可以在水泥的细度和磨机功率消耗相同的条件下增加产量；也可以在水泥产量和磨机功率消耗相同的条件下增加水泥的比表面积，从而提高水泥的强度和质量。因此，采用工艺外加剂是提高水泥粉磨效率、降低单位电耗的有效措施，有很大的技术经济效益。

我国在50年代，一些水泥厂曾利用纸浆废液、煤等作为水泥工艺外加剂。70年代，不少水泥企业和研究部门对工艺外加剂开展了广泛的使用和研究工作。所采用的工艺外加剂一般是化工厂的副产品或下脚料等。中国建材研究院研究了以尿素为主体，复合适量三乙醇胺、低碳酸或一缩二乙二醇的N系列和以硫酸钠为主体，复合适量三乙醇胺、低碳酸或一缩二乙二醇的S系列两种复合工艺外加剂，并已申请了专利，但都存在溶液稳定性不好，易出现分层，产品的保存周期短等缺点。

CN1847187A公开了一种聚羧酸水泥分散剂的制备方法，其主要用途是作为混凝土减水剂在使用。该发明属于化工建材混凝土外加剂领域，没有涉及水泥粉磨作业的研究，其在合成过程中直接使用聚氧化烯基醚单体和甲基丙烯酸单体共聚而成聚羧酸减水剂。

CN1223981A公开了一种利用精萘、硫酸、甲醛和三乙醇胺以及环氧乙烷分步骤合成水泥分散剂的方法，其主要用途是提高粉磨效率和增进水泥的强度。但该发明使用了硫酸和甲醛以及易燃易爆的环氧乙烷，产品中含有不环保的物质甲醛，并且制造过程控制环节多，共分五个步骤完成，过程控制难度大。

CN101428984A公开了一种利用硫酸和环氧丙烷合成的醇酯型水泥助磨剂合成方法，其主要用途是替代传统的三乙醇胺。但该发明是多种小分子物质的混合物，无法保证各组分分布的稳定性，产品的稳定性不好。

发明内容

本发明的目的是针对国内水泥助磨剂行业局限于使用三乙醇胺和小分子极性物质复配技术，没有有效实现多种有机官能团的协同效应，并且产品易分层，性能不稳定，提供一种侧链含羧酸基团和聚亚烷基氧化乙烯(氧化丙烯)醇醚基团的水泥助磨剂及其制备方法。本发明生产工艺相对简单、反应条件容易控制、对生产设备要求较低，是一种具有低掺量、高增强、高分散、适当引气性的含羧酸基团的多种官能团协同作用的水泥助磨剂。

实现本发明目的的技术方案是：

一种含羧酸基团的水泥助磨剂，其特征在于它是由以下几种单体按一定比率进行共聚反应制得的接枝共聚物，再经加碱中和所得的高聚物盐溶液，即用通式(1)表示的聚亚烷基二醇马来酸酯类单体，

式中R₁为H或甲基；

EO为氧化乙烯基；

PO为氧化丙烯基；

m，n为氧化烯基的平均加成摩尔数，为0～99的整数，并且m＞n；

及用通式(2)表示的羧酸类单体，

式中R₂为H或甲基；

M₁为H或Na⁺；

和用通式(3)表示的烯基磺酸类单体，

式中R₃为H或甲基；

M₂为H或Na⁺；

经过聚合反应合成的共聚物，再经加碱中和所得的共聚物盐溶液，反应式如下：

式中a，b，c表示相应单体单元的摩尔数，a∶b∶c＝1～3∶2～7∶0～5；

n，m表示重复单元的摩尔数，为0～99的整数，并且m＞n；