高分子助磨剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种高分子助磨剂及其制备方法和应用，其生产原料包括：聚醚类单体、磺酸类单体、羧酸类单体和改性三乙醇胺类单体等。本发明专利技术制备的高分子助磨剂在水泥中应用。本发明专利技术制备的高分子助磨剂具有良好的助磨性能和较高的抗压强度，物化性能也稳定；另外，其在水泥中的有效掺量较低，性能稳定，减少了其对水泥使用过程中的不利影响，保证了生产的安全进行。

Polymer grinding aid and preparation method and application thereof

The present invention provides one kind of high polymer grinding aid and its preparation method and application, and its production material includes polyether monomer, sulfonic acid monomer, carboxylic acid monomer and modified triethanolamine monomer. Application of high polymer grinding aid prepared in the present invention in cement. The compressive strength of polymer prepared by the invention has good abrasive grinding and high performance, physical and chemical properties is stable; in addition, the cement in the effective dosage is low, stable performance, reduce the negative impact on the use of cement in the process, to ensure safe production.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水泥制造
，具体涉及一种高分子助磨剂及其制备方法和应用。
技术介绍
现有的助磨剂多为复配型助磨剂，主要由三乙醇胺复配得到，其掺量高，成本也居高不下；同时，复配型助磨剂在实际使用过程中存在助磨稳定性差、对掺量的加入变化敏感、对水泥混合材料的选择性突出与外加剂相容性差等问题，而这些问题又给实际生产带来了不少麻烦。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，首要目的是提供一种高分子助磨剂。本专利技术的第二个目的在于提供一种高分子助磨剂的制备方法和应用。为达到上述目的，本专利技术的解决方案是：一种高分子助磨剂，其结构式如下：其中，R为R1、R2和R3中的一种，R1为三乙醇胺丙烯酸酯，R2为三乙醇胺甲基丙烯酸酯，R3为三乙醇胺马来酸酯，B为H或者CH3，a、b为大于0的整数，n在20‐80之间取值。一种高分子助磨剂的制备方法，其包括如下步骤：(1)、将一部分聚醚类单体、磺酸类单体和去离子水混合，升温得到混合溶液；(2)、在混合溶液里滴加由改性三乙醇胺类单体、羧酸类单体和剩余部分聚醚类单体配制成的溶液和引发剂溶液，滴加完毕后，在80℃‐120℃下反应1‐3小时，之后在50‐80℃下保温，得到共聚物；(3)、待共聚物降温，加入碱液调节pH值，得到高分子聚合物溶液；(4)、向高分子聚合物溶液内加入醇胺类物质，得到高分子助磨剂。优选地，聚醚类单体选自烯丙基胺聚醚，分子量为400～2000。优选地，聚醚类单体为烯丙基聚乙二醇或甲基烯醇聚氧乙烯醚中的一种以上。优选地，羧酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸和马来酸酐中的一种。优选地，引发剂为氧化还原引发剂。优选地，碱液为含量40±10wt％氢氧化钠溶液。优选地，醇胺类物质为三乙醇胺或三异丙醇胺中的一种以上。优选地，改性三乙醇胺为三乙醇胺丙烯酸酯、三乙醇胺甲基丙烯酸酯和三乙醇胺马来酸酯中的一种。优选地，磺酸类单体为甲基丙烯磺酸钠。优选地，甲基丙烯酸、丙烯酸、马来酸酐和三乙醇胺的摩尔比为0‐1:0‐1:0‐1:1。优选地，甲基丙烯磺酸钠、改性三乙醇胺、烯丙基聚乙二醇和甲基烯醇聚氧乙烯醚的摩尔比为0.5‐3:0.5‐2:0.25‐0.5:0‐0.5。优选地，一部分聚醚类单体和剩余部分聚醚类单体的摩尔比为1:1。优选地，在步骤(1)中，升温的温度为70～90℃。优选地，在步骤(2)中，滴加的时间为2～6h。优选地，在步骤(3)中，加人碱液后的pH值为7.0±0.5。优选地，三乙醇胺丙烯酸酯的制备方法包括以下步骤：(1)、将三乙醇胺和甲苯等摩尔混合，加热搅拌并升温至90±10℃回流1±0.5h，得到第一混合溶液；(2)、待第一混合溶液的温度降至60±20℃时，加入1±0.6mol丙烯酸和1‐2wt％浓硫酸，将温度升高至120±10℃，维持温度反应2±1h，得到第一合成物；(3)、待第一合成物冷却后，用0.5±0.2mol/LNaOH溶液将第一合成物的pH调至7.0±0.5，得到三乙醇胺丙烯酸酯。优选地，三乙醇胺甲基丙烯酸酯的制备方法包括以下步骤：(1)、将三乙醇胺和甲苯等摩尔混合，加热搅拌并升温至90±10℃回流1±0.5h，得到第二混合溶液；(2)、待第二混合溶液的温度降至60±20℃时，加入1±0.5mol甲基丙烯酸和1‐2wt％浓硫酸，将温度升高至105±15℃，维持温度反应2±1h，得到第二合成物；(3)、待第二合成物冷却后，用0.5±0.2mol/LNaOH溶液将第二合成物的pH调至7.0±0.5，得到三乙醇胺甲基丙烯酸酯。优选地，三乙醇胺马来酸酯的制备方法包括以下步骤：(1)、将乙酸和三乙醇胺等摩尔混合，反应温度为60±10℃，得到第三混合溶液；(2)、向第三混合溶液里加入1±0.5mol马来酸酐和2±1mol对甲苯磺酸，维持温度于115±15℃反应4±2h，得到第三合成物；(3)、待第三合成物冷却后，用三乙醇胺将第三合成物的pH调至7.0±0.5，得到三乙醇胺马来酸酯。一种上述的高分子助磨剂在水泥中应用。优选地，高分子助磨剂在水泥中的掺加量为：高分子助磨剂占水泥质量的0.02～0.08％。由于采用上述方案，本专利技术的有益效果是：首先，本专利技术通过对高分子助磨剂中分子结构的灵活设计，制备的产品可以满足不同企业对水泥的要求，因而，其避免了水泥使用过程中出现的掺量高、助磨稳定性差和成本高等问题。其次，本专利技术制备的高分子助磨剂，其在水泥中的掺加量为0.03wt％，相对于空白水泥而言，其有效掺量低、助磨性能良好、抗压强度高，因此，本专利技术制备的产品性能稳定，减少了其对水泥使用过程中的不利影响，保证了生产的安全进行。最后，本专利技术生产工艺简单、反应条件容易控制及对生产设备要求低，因此，其有利于工业化的推广应用。具体实施方式本专利技术提供了一种高分子助磨剂及其制备方法和应用。<高分子助磨剂>一种高分子助磨剂，其结构式如下：其中，R为R1、R2和R3中的一种，R1为三乙醇胺丙烯酸酯，R2为三乙醇胺甲基丙烯酸酯，R3为三乙醇胺马来酸酯，B为H或者CH3，a、b为大于0的整数，n在20‐80之间取值。<高分子助磨剂的制备方法>一种高分子助磨剂的制备方法，其包括如下步骤：(1)、将一部分聚醚类单体、磺酸类单体和去离子水混合，升温得到混合溶液；(2)、在混合溶液里滴加由改性三乙醇胺类单体、羧酸类单体和剩余部分聚醚类单体配制成的溶液和引发剂溶液，滴加完毕后，在80℃‐120℃下反应1‐3小时，之后在50‐80℃下保温，得到共聚物；(3)、待共聚物降温，加入碱液调节pH值，得到高分子聚合物溶液；(4)、向高分子聚合物溶液内加入醇胺类物质，得到高分子助磨剂。其中，聚醚类单体可以为烯丙基胺聚醚，分子量为400～2000；优选为烯丙基聚乙二醇(APEG)或甲基烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)中的一种以上。羧酸类单体可以优选为丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)或马来酸酐(MA)中的一种。引发剂可以为氧化还原引发剂，优选为过硫酸铵(APS)和过硫酸钾中的一种。引发剂用量可以为聚醚类单体、磺酸类单体、改性三乙醇胺类单体和羧酸类单体的总质量的1～8％。碱液可以优选为含量40±10wt％氢氧化钠溶液。醇胺类物质可以优选为三乙醇胺(TEA)或三异丙醇胺中的一种以上。改性三乙醇胺可以优选为三乙醇胺丙烯酸酯(TEA－AA)、三乙醇胺甲基丙烯酸酯(TEA－MAA)和三乙醇胺马来酸酯(TEA－MA)中的一种。磺酸类单体可以优选为甲基丙烯磺酸钠(SMAS)。甲基丙烯酸、丙烯酸、马来酸酐和三乙醇胺的摩尔比可以优选为0‐1:0‐1:0‐1:1。甲基丙烯磺酸钠、改性三乙醇胺、烯丙基聚乙二醇和甲基烯醇聚氧乙烯醚的摩尔比可以优选为0.5‐3:0.5‐2:0.25‐0.5:0‐0.5。一部分聚醚类单体和剩余部分聚醚类单体的摩尔比可以为1:1。在步骤(1)中，升温的温度可以为70～90℃，优选为80℃。在步骤(2)中，滴加的时间可以为2～6h，优选为3h。在步骤(3)中，加入碱液后的pH值可以为7.0±0.5，优选为7.0。<三乙醇胺丙烯酸酯的制备方法>三乙醇胺丙烯酸酯的制备方法包括以下步骤：(1)、将1±0.5mol三乙醇胺和1±0.5mol甲苯混合，加热搅拌并升温至90±10℃回流1±0.5h，得到第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分子助磨剂，其特征在于：结构式如下：其中，R为R1、R2和R3中的一种，R1为三乙醇胺丙烯酸酯，R2为三乙醇胺甲基丙烯酸酯，R3为三乙醇胺马来酸酯，B为H或者CH3，a、b为大于0的整数，n在20‐80之间取值。

【技术特征摘要】
1.一种高分子助磨剂，其特征在于：结构式如下：其中，R为R1、R2和R3中的一种，R1为三乙醇胺丙烯酸酯，R2为三乙醇胺甲基丙烯酸酯，R3为三乙醇胺马来酸酯，B为H或者CH3，a、b为大于0的整数，n在20‐80之间取值。2.一种如权利要求1所述的高分子助磨剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)、将一部分聚醚类单体、磺酸类单体和去离子水混合，升温得到混合溶液；(2)、在所述混合溶液里滴加由改性三乙醇胺类单体、羧酸类单体和剩余部分聚醚类单体配制成的溶液和引发剂溶液，滴加完毕后，在80℃‐120℃下反应1‐3小时，之后在50‐80℃下保温，得到共聚物；(3)、待所述共聚物降温，加入碱液调节pH值，得到高分子聚合物溶液；(4)、向所述高分子聚合物溶液内加入醇胺类物质，得到所述高分子助磨剂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述聚醚类单体选自烯丙基胺聚醚，分子量为400～2000；优选地，所述聚醚类单体为烯丙基聚乙二醇或甲基烯醇聚氧乙烯醚中的一种以上；和/或，所述羧酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸和马来酸酐中的一种；和/或，所述引发剂为氧化还原引发剂；和/或，所述碱液为含量40±10wt％氢氧化钠溶液；和/或，所述醇胺类物质为三乙醇胺或三异丙醇胺中的一种以上；和/或，所述改性三乙醇胺为三乙醇胺丙烯酸酯、三乙醇胺甲基丙烯酸酯和三乙醇胺马来酸酯中的一种；和/或，所述磺酸类单体为甲基丙烯磺酸钠；和/或，所述甲基丙烯酸、所述丙烯酸、所述马来酸酐和所述三乙醇胺的摩尔比为0‐1:0‐1:0‐1:1；和/或，所述甲基丙烯磺酸钠、所述改性三乙醇胺、所述烯丙基聚乙二醇和所述甲基烯醇聚氧乙烯醚的摩尔比为0.5‐3:0.5‐2:0.25‐0.5:0‐0.5。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述一部分聚醚类单体和所述剩余部分聚醚类单体的摩尔比为1:1；和/或，所述步骤(1)中，升温的温度为70～90℃；和/或，所述步骤(2)中，滴加的时间为...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍根伙，吴永东，张雄，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31