[发明专利]一种高石灰石掺量水泥助磨剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于化学建材领域，具体涉及一种高石灰石掺量水泥助磨剂及其制备方法和应用。

背景技术

高石灰石掺量水泥是指硅酸盐水泥熟料和石灰石、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。高石灰石水泥通常指石灰石粉所占重量百分比在10％～25％之间。石灰石粉是一种主要由方解石(CaCO₃)组成的矿物，其天然资源丰富，分布广泛，容易获得。用5％～8％的石灰石代替水泥熟料，水泥早期强度会提高，后期强度不明显降低。当石灰石掺量超过10％时，水泥后期强度会明显降低。

在水泥粉磨的过程中，添加少量的水泥助磨剂，可有效防止细颗粒的团聚，提高球磨机的粉磨效率。助磨剂一般是能显著提高粉碎作业效率或降低单位产品能耗的极性物质。

水泥助磨剂主要是由极性有机物组成的，其表面活性对粉体有很好的表面改性作用，在较低的掺量情况下，就可以有效改善水泥球磨机的工作环境，起到了小材料大用途的角色。目前在水泥粉磨过程中，水泥助磨剂已经成为一种必不可少的工艺外加剂。

水泥助磨剂的有机组分大多为多元醇、多元醇胺及其衍生物，另外还有大量的无机盐类。通过添加助磨剂可以生产专用水泥，通过助磨剂技术，以相对于混凝土外加剂更低的掺量达到既定的效果，实现生产的低成本高效率运行。

由于石灰石掺入水泥后，会使得水泥早期水化加快，水泥及混凝土后期强度不高，现有三乙醇胺、三异丙醇胺等助磨剂也有促进早期水化的作用，这会使得水泥早期强度过高，而后期强度过低，特别是当石灰石掺量大于15％时，使得该问题更加突出。本发明的发明人欲提供一种适合高石灰石掺量的水泥专用助磨剂。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种高石灰石掺量水泥专用助磨剂，可以改善水泥早期强度过高，而后期强度过低的情形。

将本发明制备所得的高石灰石掺量水泥专用助磨剂命名为为多羟乙基-多亚乙基多胺。

本发明助磨剂多羟乙基-多亚乙基多胺的制备方法，包括以下步骤：

A、将多亚乙基多胺和催化剂加入反应器中，密闭反应器；

B、通氮气置换空气再抽真空，如此操作至少2次；

C、边搅拌边升温至为50℃时加入环氧乙烷反应，控制反应压力为0.01-0.4MPa，反应温度为60-80℃；

D、当反应器内压力不再降低时表示反应结束，降温即得多羟乙基-多亚乙基多胺。

上述制备方法中，所述多亚乙基多胺为二亚乙基三胺，三亚乙基四胺，四亚乙基五胺等，以及分子量分别为1000、2000、3000的聚乙烯亚胺。

上述制备方法中，步骤C所述反应温度优选70℃。

上述制备方法中，环氧乙烷与多亚乙基多胺的摩尔比，具体可为1:1、2:1、3:1、4:1或5:1，但是以环氧乙烷的摩尔数不大于1mol多亚乙基多胺中氮原子上总活泼氢的摩尔数为准。

上述制备方法中，所述催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钡或乙酸钙；催化剂优选氢氧化钠。

上述制备方法中，催化剂用量为反应原料(多亚乙基多胺和环氧乙烷)质量之和的0.05％-0.3％，优选0.1％。

采用本发明制备方法所得的多羟乙基-多亚乙基多胺可作为水泥助磨剂，尤其是作为高石灰石水泥助磨剂，可提高水泥粉磨效率，增加石灰石的掺量，而且可以增加石灰石水泥的后期强度，显著改善石灰石水泥的其它物理化学性能。

具体实施方式

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，说明但不限制本发明。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

在2L反应釜内，加入310g分析纯的二亚乙基三胺，加入催化剂氢氧化钠0.44g，连续通入环氧乙烷132g，反应温度为65-75℃。反应压力为0.01-0.1Mpa，反应至压力不再降低，得到产品1。

实施例2

在2L反应釜内，加入310g分析纯的二亚乙基三胺，加入催化剂氢氧化钠0.71g，连续通入环氧乙烷396g，反应温度为65-75℃。反应压力为0.01-0.1Mpa，反应至压力不再降低，得到产品2。

实施例3

在2L反应釜内，加入310分析纯的二亚乙基三胺，加入催化剂氢氧化钠0.97g，连续通入环氧乙烷660g，反应温度为65-75℃。反应压力为0.01-0.1Mpa，反应至压力不再降低，得到产品3。

实施例4