[发明专利]一种磺酸盐系水泥助磨剂原材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磺酸盐系水泥助磨剂原材料及其制备方法，涉及磺酸盐系水泥助磨剂原材料的替代及其制备领域，该磺酸盐系水泥助磨剂原材料的制备方法如下：①在碱性条件下，甲醛溶液和尿素进行加成反应，生成多羟甲基脲；②在碱性条件下，向步骤①反应产物中加入甲醛、十二烷基苯磺酸钠进行缩聚反应，制得磺酸盐系共聚物UFD；以上步骤①和②中，所述的碱性条件为加入碱性溶液，反应过程中，控制反应的pH为10～12。本发明提供的一种水泥助磨剂原材料的制备方法生产的UFD磺酸盐系共聚物，在水泥中具有良好的助磨增强效果，稳定性比较好，生产成本低于三乙醇胺，可以部分代替或完全代替三乙醇胺在水泥助磨剂中起到的早强剂作用，该方法操作简便、成本低、安全性好且收率高。

技术领域

本发明涉及一种磺酸盐系水泥助磨剂原材料的替代及其制备领域，更具体的说，涉及一种磺酸盐水泥助磨剂原材料及其制备方法。

背景技术

水泥助磨剂又称为水泥工艺外加剂，是水泥粉磨过程中加入起助磨、增强作用而且又能够改善水泥性能的化学物质。在水泥生产过程中的破碎和粉磨环节是整个生产过程中影响水泥质量和消耗能源的主要因素，例如粉磨过程能耗占总能耗的60％。为了提高这种能量利用效率，通常会在粉磨系统中添加少量的化学添加剂，利用其在水泥颗粒表面的吸附分散特性，来影响粉磨作业，改善磨内物料流动性，从而达到提高粉磨效率的目的，起到节能降耗及改善水泥性能的作用。

目前水泥生产公司使用的水泥助磨剂，是一种既具有助磨作用又不损害水泥性能的添加剂，而且还能够提高水泥的强度。市场上现有的水泥助磨剂均是以三乙醇胺为主要原料，同时复配了其他的有机物和无机盐搅拌混合而成。助磨剂大多由聚羧酸共聚物、三乙醇胺、三异丙醇胺、丙二醇、乙二醇、甲酸钙、二乙二醇等原材料构成，但是由于采用的处理方式为物理混合，从而该水泥助磨剂性能不稳定，实际应用中易出现沉淀和变质等现象；上述水泥助磨剂中主要组分为三乙醇胺，其在水泥粉磨中较好的吸附分散性，并能促进水泥水化，提高水泥早期强度的特性，但研究应用表明，其也存在细粉磨阶段效率降低，高温下活性降低，对早期强度的作用减小。因此，近几年有学者对三乙醇胺进行改性，改性后的三乙醇胺如三乙醇胺乙酸酯、三乙醇胺辛酸酯和三乙醇胺马来酸酯等都能提高水泥的早期强度，且稳定性也优于三乙醇胺，但是限于成本较高，实际应用还是比较少的。因此，寻找一种水泥助磨剂原材料三乙醇胺的替代品是个大生产企业和高等院所不断对合成水泥助磨剂研究额目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磺酸盐系水泥助磨剂原材料及其制备方法，该材料可以部分替代或完全替代三乙醇胺在水泥助磨剂中的配比，制备的水泥助磨剂助磨增强效果明显、流动性好、性能稳定。

本发明解决技术问题所采取的技术方案是：

一种磺酸盐系水泥助磨剂原材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

①在碱性条件下，甲醛溶液和尿素进行加成反应，生成多羟甲基脲；为了使反应更有利于生成多羟甲基脲(二羟甲基脲、三羟甲基脲、四羟甲基脲等)，控制反应的pH为10～12。

②在碱性条件下，向步骤①反应产物中加入甲醛溶液、十二烷基苯磺酸钠进行缩聚反应，制得磺酸盐系共聚物UFD，即为上述的磺酸盐系水泥助磨剂原材料；

以上步骤①和②中，所述的碱性条件为加入碱性溶液，反应过程中，控制反应的pH为10～12。

进一步的，所述的碱性溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、乙醇钠、氨水的一种或几种。

进一步的，所述的碱性溶液为28wt％氨水和40wt％氢氧化钠溶液重量比为1:1的混合物。

进一步的，碱性溶液的加入方式为搅拌下滴加的方式。

进一步的，步骤①加成反应温度为40℃～50℃，反应时间为2h～2.5h。

进一步的，步骤②缩聚反应温度为75℃～85℃，反应时间为5h～7h。