一种贝利特硫铝酸盐水泥增强剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种贝利特硫铝酸盐水泥增强剂及其制备方法。采用四乙烯五胺、马来酸酐和苯酚按照一定的摩尔比，在引发剂和催化剂的作用下，在适当温度条件下进行自由基反应而成。本发明专利技术提供的增强剂能够提高大掺量混合材的贝利特硫铝酸盐水泥的早期和后期强度，经济效益十分显著，具有很好的推广前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种贝利特硫铝酸盐水泥增强剂及其制备方法，特别是一种聚酰胺多酚型增强剂及其制备方法。
技术介绍
水泥工业是我国能量消耗的大户，节能减排一直是我国水泥工业发展的方向。贝利特硫铝酸盐水泥由于经过了特殊的设计，改变了水泥熟料中的矿物种类和组成，使得该品种水泥的生产能耗显著降低，同时还能大量消纳粉煤灰等工业废弃物，经济效益和社会效益显著，符合水泥工业低能耗绿色环保的理念，具有很好的发展前景。众所周知，在水泥中掺加混合材，一方面能够消纳工业废弃物，另一方面能够降低水泥的生产成本。混合材在水泥水化过程中需要消耗Ca(OH)2生成胶凝性水化产物，从而为水泥硬化体提供强度，而贝利特硫铝酸盐水泥相比普通硅酸盐水泥，由于其矿物组成中硅酸钙矿物含量低，水化过程中生成的Ca(OH)2的数量显著减少，在混合材掺量较大的情况下，能够生成的胶凝性水化产物较少，水泥的强度下降幅度较大。以42.5强度等级水泥为例，相同强度等级的熟料，普通硅酸盐水泥熟料中能够掺加30％以上的混合材，而贝利特硫铝酸盐水泥中只能掺加20～25％混合材。如何通过引入新的技术手段，增加大掺量混合材贝利特硫铝酸盐水泥的强度，是进一步降低贝利特硫铝酸盐水泥的成本，拓宽其应用范围的新课题，而这方面的研究目前尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种贝利特硫铝酸盐水泥增强剂及其制备方法，该增强剂在混合材掺量较大的情况下，能够加速贝利特矿物的水化，增加大掺量混合材贝利特硫铝酸盐水泥的早期和后期强度，进一步降低贝利特硫铝酸盐水泥的生产成本。本专利技术具有的优点和积极效果是：(1)增强剂属于绿色环保产品，制备过程不产生三废。(2)增强剂的制备过程工艺操作简单，便于控制。(3)增强剂可以在掺量较低的情况下有效增加大掺量混合材的贝利特硫铝酸盐水泥的强度。经测试，在增强剂掺量为水泥质量的0.04％的条件下，水泥3天抗压强度最高提高5.4MPa，28天抗压强度最高提高6.9MPa，具有明显的经济效益。(4)增强剂对大掺量混合材的贝利特硫铝酸盐水泥的增强效果明显，经测试，水泥3天抗压强度提高3-6MPa，28天抗压强度提高4-7MPa。综上所述，本专利技术提供的增强剂是由四乙烯五胺、马来酸酐和苯酚按照一定的摩尔比，在引发剂和催化剂的作用下，在适当温度条件下进行自由基反应而成。本专利技术提供的增强剂能够提高大掺量混合材的贝利特硫铝酸盐水泥的早期和后期强度，经济效益十分显著，具有很好的推广前景。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术实施例1-4(对应增强剂J1-J4)各原料组分配比(摩尔比)如表1所示。表1实施例1-4(对应增强剂J1-J4)各原料组分摩尔比实施例1：制备增强剂J1：在装有电动搅拌器、冷凝管、温度计及水浴加热装置的反应容器中，加入37.86g(0.2mol)四乙烯五胺和58.84g(0.6mol)马来酸酐，搅拌升温至60℃使二者完全溶解，之后开始按照1.2ml/min的速率滴加占四乙烯五胺和马来酸酐总质量3％的质量分数为5％的过硫酸铵水溶液，同时将水浴装置以3-5℃/min的速率升温至合成反应温度70℃，持续搅拌反应2小时；保持合成反应温度为70℃，向反应容器中加入22.58g(0.24mol))苯酚，同时向反应容器中按照0.2ml/min的速率滴加占四乙烯五胺、马来酸酐和苯酚总质量1.5％的质量分数为1.0％的亚硫酸氢钠水溶液，持续搅拌反应8h，然后停止搅拌，保温2h；保温结束后，冷却至室温，再用2mol/LNaOH水溶液调节pH＝6.5，所得淡黄色粘稠液体即为增强剂J1。由上述合成反应可知，上述贝利特硫铝酸盐水泥增强剂J1分子结构通式如下：式中，R为钠离子，m表示单体在聚合物中的重复单元数，数均分子量为26300，粘度(25℃)为109mPa·S，m＝50。实施例2制备增强剂J2：在装有电动搅拌器、冷凝管、温度计及水浴加热装置的反应容器中，加入37.86g(0.2mol)四乙烯五胺和78.45g(0.8mol)马来酸酐，搅拌升温至60℃使二者完全溶解，之后开始按照1.2ml/min的速率滴加占四乙烯五胺和马来酸酐总质量4％的质量分数为4％的过硫酸铵水溶液，同时使水浴装置以3-5℃/min的速率升温至合成反应温度80℃，持续搅拌反应2小时；保持合成反应温度为80℃，向反应容器中加入15.06g(0.16mol)苯酚，同时向反应容器中按照0.2ml/min的速率滴加占四乙烯五胺、马来酸酐和苯酚总质量1.5％的质量分数为1.5％的亚硫酸氢钠水溶液，持续搅拌反应8h，然后停止搅拌，保温4h；保温结束后，冷却至室温，再用2mol/LNaOH水溶液调节pH＝7.0，所得淡黄色粘稠液体即为增强剂J2。由上述合成反应可知，上述贝利特硫铝酸盐水泥增强剂J2分子结构通式如下：式中，R为钠离子，m表示单体在聚合物中的重复单元数，所述贝利特硫铝酸盐水泥增强剂J2的数均分子量为31560，粘度(25℃)为117mPa·S，m＝60。实施例3制备增强剂J3：在装有电动搅拌器、冷凝管、温度计及水浴加热装置的反应容器中，加入37.86g(0.2mol)四乙烯五胺和98.06g(1.0mol)马来酸酐，搅拌升温至65℃，使二者完全溶解，之后开始按照1.2ml/min的速率滴加占四乙烯五胺和马来酸酐总质量4％的质量分数为4％的过硫酸铵水溶液，同时使水浴装置以3-5℃/min的速率升温至合成反应温度85℃，持续搅拌反应3小时；保持合成反应温度为85℃，向反应容器中加入7.53g(0.08mol))苯酚，同时向反应容器中按照0.2ml/min的速率滴加占四乙烯五胺、马来酸酐和苯酚总质量2.5％的质量分数为1.5％的亚硫酸氢钠水溶液，持续搅拌反应10h，然后停止搅拌，保温5h；保温结束后，冷却至室温，再用2mol/LNaOH水溶液调节pH＝7.0，所得色液体粘稠液体即为增强剂J3。由上述合成反应可知，上述贝利特硫铝酸盐水泥增强剂J3分子结构通式如下：式中，R为钠离子，m表示单体在聚合物中的重复单元数，所述贝利特硫铝酸盐水泥增强剂J3的数均分子量为42080，粘度(25℃)为117mPa·S，m＝80。实施例4制备增强剂J4：在装有电动搅拌器、冷凝管、温度计及水浴加热装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种贝利特硫铝酸盐水泥增强剂，其特征在于，该增强剂的分子结构通式如下：式中，R为碱金属离子，m表示单体在聚合物中的重复单元数，m＝50～100，数均分子量为26300～52600。

【技术特征摘要】
1.一种贝利特硫铝酸盐水泥增强剂，其特征在于，该增强剂的分子结构通式如下：
式中，R为碱金属离子，m表示单体在聚合物中的重复单元数，m＝50～100，数均分
子量为26300～52600。
2.根据权利要求1所述的贝利特硫铝酸盐水泥增强剂的制备方法，其特征在于，采
用以下步骤：
(1)原料准备：
原料的摩尔配比为，四乙烯五胺：马来酸酐：苯酚＝1：3～6：0.2～1.2；引发剂采用质
量分数为3～5％的过硫酸铵水溶液，催化剂采用质量分数为1～2％的亚硫酸氢钠水溶液；
(2)合成反应步骤：
a、在装有电动搅拌器、冷凝管、温度计及水浴加热装置的反应容器中，按照步骤(1)
中的摩尔配比加入原料四乙烯五胺和马来酸酐，搅拌升温至60～65℃，使二者完全溶解；
然后开始按照1.2ml/min的速率滴加占四乙烯五胺和马来酸酐总质量的3～5％的引发剂过
硫酸铵水溶液，同时使水浴加热装置以3～5℃/min的速率升温至合成反应温度70～90℃，
持续搅拌反应2～3小时；
b、保持合成反应温度70～90℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴秋生，姚丕强，韩辉，黄茜，宋飞，
申请(专利权)人：天津水泥工业设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12