一种主碳链加长的醇胺合成及应用制造技术

一种主碳链加长的醇胺合成及应用，属于化学建材领域。在催化剂作用下,三元醇胺经过两步取代反应、水解反应和还原反应得到新型醇胺(NAA)。本发明专利技术得到的新型醇胺作为水泥助磨剂添加到水泥中,比三乙醇胺拥有更好的助磨效果,具有广泛的应用前景。果,具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种主碳链加长的醇胺合成及应用


[0001]本专利技术涉及一种新型醇胺的合成方法及其应用，属于化学建材领域，主要应用于水泥外加剂方向，尤其是水泥助磨剂生产领域。

技术介绍

[0002]水泥粉磨是水泥生产工艺中最重要的环节之一，而粉磨工艺中的电耗约占水泥生产总能耗的60％～70％，其中水泥成品的粉磨电耗占总电耗30％～40％。水泥的粉磨工艺过程是水泥物料(如熟料、混合材及石膏等)颗粒由大变小的过程，也是电能转化为机械能进而转化为水泥粉体表面能的能量转化过程，而能量转化效率直接决定了能量的利用率。目前粉磨水泥大多使用球磨机，但球磨机的能量转换率低，一般能量利用率在15％以下，主要原因是球磨过程中水泥颗粒产生团聚效应。在水泥的粉磨过程中加入少量的助磨剂可以缓解细颗粒团聚趋势，提高球磨机能量利用率，有资料表明，在球磨机中添加有效物质含量0.01％
‑
0.03％的助磨剂便能明显地提高水泥产量，因此水泥助磨剂是一种节能降耗、提产增质的绿色环保产品。
[0003]目前商业助磨剂的主要成分是醇类有机物、醇胺类有机物和一些无机盐，这种小分子物质配制的助磨剂在使用时有一些弊端：助磨能力有上限，一般在10％
‑
15％之间；粉磨出的水泥与混凝土外加剂适应性不好，影响掺量；助磨剂含盐量大，对生产优质耐久性水泥有害。但目前助磨剂发展受限的根本原因在于助磨剂的主要成分为三元醇胺(三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、乙醇二异丙醇胺)。
[0004]一般认为助磨剂中的表面活性分子在物料颗粒表面形成了单分子吸附薄膜，减少了颗粒间的团聚及颗粒与研磨介质、衬板间的粘糊，从而提高了粉磨效率。因此，助磨剂分子的成膜厚度和成膜效率对助磨剂的助磨效果有直接影响。且现有的三元醇胺主要是通过氨气和环氧乙烷或环氧丙烷反应制备得到，只能得到分子结构为乙醇基或异丙醇基的醇胺，无法得到主链为三个及以上碳原子的醇基。本专利技术基于此理念，从分子结构设计出发，合成新的醇胺物质，推动助磨剂性能进一步提升。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是突破当前助磨剂提产能力瓶颈，因此公布了一种主碳链加长的醇胺合成方法及其在水泥助磨剂中的应用。
[0006]本专利技术提供了一种新型醇胺(NAA)的合成方法，在反应容器中加入三元醇胺(R
‑
OH)和催化剂浓硫酸，混合均匀，后缓慢加入氢溴酸并加热至80℃
‑
110℃，其中氢溴酸与三元醇胺摩尔比为1:1，反应30
‑
60分钟后冷却蒸馏得到溴代醇胺，将蒸馏后的溶液加入氰化剂和催化剂，在温度110℃
‑
240℃下，反应50
‑
80分钟得到氰代醇胺，后加入70％
‑
80％硫酸水溶液，加热水解得到羧酸醇胺，最后加入还原剂四氢铝锂并回流，还原得到主碳链加长的新型醇胺(NAA)。反应式如下:
[0007]R
‑
OH+HBr
→
R
‑
Br+H2O
[0008]R
‑
Br+KCN
→
R
‑
CN+KBr
[0009]R
‑
CN+H2O+H
+
→
R
‑
COOH+NH
4+
[0010]R
‑
COOH+LiAlH4→
R
‑
CH2OH(NAA)+H2O
[0011]一种新型醇胺，其特征在于，通过卤原子和氰根离子两步取代三元醇胺中的一个羟基，后经过水解生成羧酸，最后经过四氢铝锂还原反应得到一种主碳链加长的醇胺化合物，即原结构中的
‑
OH反应为
‑
CH2‑
OH。
[0012]优选的，所述的反应步骤为卤原子和氰根离子两步取代并经过水解还原形成加长碳链的反应。
[0013]优选的，所述的三元醇胺为三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、乙醇二异丙醇胺、三异丙醇胺中的一种或多种。
[0014]更优选的，所述的三元醇胺为三异丙醇胺。
[0015]优选的，所述的氰化剂为氰化钾、氰化纳、氰化锌、亚铁氰化钾中的一种或两种。
[0016]优选的，所述的催化剂为N
‑
甲基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺中的一种。
[0017]优选的，所述的溴原子取代反应温度为85℃
‑
105℃。
[0018]优选的，所述的氰根离子取代反应温度为150℃
‑
200℃，反应时间为60
‑
80分钟。
[0019]优选的，所述的还原剂为四氢铝锂。
[0020]本专利技术还提供了一种新型醇胺在水泥助磨剂中的应用，配置新型醇胺水泥助磨剂含量为8％
‑
50％的水溶液，用于添加到水泥中，醇胺水泥助磨剂掺加量为水泥质量的0.02％
‑
0.15％。优选的，所述水泥助磨剂的掺量为水泥质量的0.03％
‑
0.1％。
[0021]本专利技术制备的新型醇胺的技术优势有：新型醇胺的分子结构较原三元醇胺多了一个亚甲基，延长了碳链结构，其中羟基和水泥颗粒发生吸附反应后，新型醇胺分子在氢键影响下形成更大的环状空间层以及更大的分子层厚度，从而产生稳定且分子层较厚的薄膜，水泥颗粒间的空隙也被撑的更开，从而拥有更好的助磨效果。采用Materials studio计算软件模拟了不同新型醇胺的分子层厚度，结果表明通过本专利技术制备的新型醇胺，分子层较反应前的原三元醇胺更厚。
附图说明
[0022]图1醇胺分子在水泥矿物表面吸附示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合实施例对本专利技术进一步的详述描述，但不限定于此。
[0024]实施例1：
[0025]在烧瓶中加入三乙醇胺14.9g，边摇动边缓慢加入浓硫酸3ml，使混合均匀，在滴液漏斗中加入36％氢溴酸22.5g。之后加热反应瓶至100℃，反应50分钟后冷却蒸馏。后加入5ml N
‑
甲基吡咯烷酮，加热到160℃并保持温度，缓慢加入亚铁氰化钾溶液，反应60分钟后冷却蒸馏。最后加入80％硫酸水溶液5ml，加热回流，并加入四氢铝锂，反应结束后蒸馏即得到主碳链加长的新型醇胺。
[0026]实施例2：
[0027]在烧瓶中加入三异丙醇胺19.1g，边摇动边缓慢加入浓硫酸3ml，使混合均匀，在滴
液漏斗中加入36％氢溴酸22.5g。之后加热反应瓶至100℃，反应50分钟后冷却蒸馏。后加入5ml N
‑
甲基吡咯烷酮，加热到150℃并保持温度，缓慢加入亚铁氰化钾溶液，反应60分钟后冷却蒸馏。最后加入80％硫酸水溶液5ml，加热回流，并加入四氢铝锂，反应结束后蒸馏即得到主碳链加长的新型醇胺。
[0028]实施例3：
[0029]在烧瓶中加入二乙醇单异丙醇胺16.3g，边摇动边缓慢加入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主碳链加长的醇胺(NAA)的合成方法，其特征在于，在反应容器中加入三元醇胺(R
‑
OH)和催化剂浓硫酸，混合均匀，后缓慢加入氢溴酸并加热至80℃
‑
110℃，其中氢溴酸与三元醇胺摩尔比为1:1，反应30
‑
60分钟后冷却蒸馏得到溴代醇胺，将蒸馏后的溶液加入氰化剂和催化剂，在温度110℃
‑
240℃下，反应50
‑
80分钟得到氰代醇胺，后加入70％
‑
80％硫酸水溶液，加热水解得到羧酸醇胺，最后加入还原剂四氢铝锂并回流，还原得到主碳链加长的醇胺(NAA)。2.按照权利要求1所述的一种主碳链加长的醇胺(NAA)的合成方法，其特征在于，其特征在于，通过溴原子和氰根离子两步取代三元醇胺中的一个羟基，后经过水解生成羧酸，最后经过四氢铝锂还原反应得到一种主碳链加长的醇胺化合物，即原结构中的
‑
OH反应为
‑
CH2‑
OH。3.按照权利要求1所述的一种主碳链加长的醇胺(NAA)的合成方法，其特征在于，其特征在于，所述的三元醇胺为三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、乙醇二异丙醇胺、三异丙醇胺中的一种或多种。4.按照权利要求1所述的一种主碳链加长的醇胺(NAA)的合成方法，其特征在于，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王剑锋，宋岩，崔素萍，兰明章，刘晓，王亚丽，马晓宇，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：