[发明专利]一种聚羧酸盐水泥助磨剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水泥工艺添加剂技术领域，具体是一种聚羧酸盐水泥助磨剂及其制备方法。

背景技术：

在水泥生产的球磨工序中，物料之间，物料和钢球之间的摩擦会使物料带有静电，使物料吸附在钢球表面，造成包球现象，降低球磨效率，使水泥产量和质量下降，单位水泥产量的耗电量增加。为消除物料带有的静电，在水泥生产的球磨过程中需要向物料中加入水泥助磨剂。

我国是世界上生产和消费水泥的大国，水泥产量占世界水泥总产量的50%以上，同时水泥工业也是典型的能源消耗工业，其总耗能占全国能源消耗量的5%以上，因此水泥工业综合能耗的下降，对国家的节能减排有着举足轻重的影响，而水泥助磨剂的使用，在助磨过程中可以降低磨粉的表面能，克服磨粉间的吸引力，减少粉碎阻力，防止包球、糊磨，提高磨粉的流动性，从而降低磨机的功耗，提高粉磨效率，正是它给水泥生产企业带来了节能降耗、增加台时产量、减少环境污染等一系列可持续发展的优势。

现有技术中，水泥助磨剂产品有粉状和液状两种形态，大都是醇类、醇胺类、醋酸类等化工原料单一或复合的产品，由于其主要成分是小分子有机化合物，因此普遍存在的问题为其价格成本较高，性能不稳定，适应面较窄，使用波动较大等，而且随着石油等化工原料的价格上涨，复配水泥助磨剂的价格也不断上涨。因此目前此类助磨剂已经不能完全满足市场多元化、高层次的需求，合成有机高分子水泥助磨剂就势在必行。合成高分子助磨剂，将各功能基团组合到高分子链结构中，其助磨效果较复配的助磨剂有跨越式的提升。

高分子合成的聚羧酸盐类物质是一种表面活性剂，其分子结构为梳型结构，主链中含有极性基团，侧链中含有乙烯基聚醚链段。聚羧酸分子结构中的极性基团如磺酸基团、酰胺基团，能吸附在物料表面，通过电荷排斥将因粉磨产生的活性点屏蔽，阻止断裂面的复合；其牢固地吸附在物料表面，使物料之间不相互黏结，并且能迅速的向颗粒的裂缝间渗透，减弱分子力所产生的“愈合”作用，促进了外界做功时颗粒中裂缝的扩展，从而提高粉磨效率。同时侧链的乙烯基聚醚链段，具有一定的空间位阻，能形成立体交叉，阻碍了颗粒的相互接近，形成空间位阻。因此高分子合成的聚羧酸盐类物质也具有助磨的作用，且性能稳定，同时还可以提高水泥性能，目前有相关专利把高分子聚羧酸盐类物质与其他助剂（如：助磨剂、活化剂、增强剂等）进行复配而得到助磨剂，但是这类助磨剂并非真正意义上的合成助磨剂，存在性能不稳定，适用范围窄等缺点。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种聚羧酸盐水泥助磨剂及其制备方法，通过聚合将具有助磨作用的基团直接接枝到高分子主链上，从而有效实现多种有机官能团的协同作用，提高产品稳定性，克服现有小分子助磨剂产品的缺陷，降低助磨剂掺量，增强助磨效果。

本发明提供的一种聚羧酸盐水泥助磨剂，它是由马来酸酐与醇胺先进行酰化反应合成小单体A，然后和大单体烯丙基聚乙二醇，小单体马来酸酐在水溶液条件下共聚而成，其分子量为5000~20000，结构式为：

其中：R′—H、-CH₂CH₂NH₂、-CH₂CH₂NHCH₂CH₂OH或-CH₂CH₂N(CH₂CH₂OH)₂；

R″—-NHCH₂CH₂OH或-N(CH₂CH₂OH)₂；

a、 b或c =5~80；

n=5~50。

本发明提供的一种聚羧酸盐水泥助磨剂的制备方法，步骤包括：

（1）小单体A制备：向反应器中加入马来酸酐与醇胺，搅拌升温至100℃以下，反应0.5~4小时，制得小单体A；

小单体A是通过马来酸酐与醇胺的酰化反应制得，该反应具体包括酯化（醇解开环）和酰胺化（胺解开环）两种，

反应式如下：

（a）酯化反应：醇解开环

     （b）酰胺化反应：胺解开环

    式中：R表示H原子或者-CH₂CH₂OH。小单体A为上述两种反应产物的混合物。