【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料，具体涉及一种多臂聚合物水泥助磨剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、水泥是支撑社会和经济发展的重要基础原材料，同时又是高能耗高碳排放行业。据统计，2022年我国水泥产量为23.6亿吨，约占全世界水泥产量的55％；2022年我国co2排放量为114.8亿吨，水泥行业占比约为14％。水泥粉磨过程是电能转化成机械能进而转化成水泥粉体表面能的过程。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，大部分电能被消耗在无效的热量中。
2、随着粉磨技术的进步，立磨终粉磨工艺系统具有占地面积小、台时产量高、单位能耗相对较低、操作维护简单等优势，近年来成为国内外水泥粉磨领域新建、改造项目的首选粉磨工艺。球磨机通过研磨体钢球撞击或与筒壁撞击使物料研磨成粉体，而立磨运行遵循料床粉磨原理，即粗颗粒受到磨辊与磨盘之间的挤压，剪切物理作用成为细粉。长期以来，许多研究认为这种粉磨方式与球磨粉磨相比，具有水泥颗粒球形度差的缺点，这导致立磨粉磨的水泥存在标准稠度需水量大、水泥浆体流动性差等问题，这种固有的缺陷难以从操作上改善。
3、在球磨中使用水泥助磨剂能够在不改变原有生产条件的基础上，减少水泥工业废气排放，降低水泥生产能源消耗，对水泥行业资源综合利用、节能降碳具有重要意义，得到了广泛的应用。水泥助磨剂在球磨中的作用原理是：水泥助磨剂掺入到球磨水泥粉磨过程中，吸附于水泥原材料表面起到静电斥力作用可以起到良好的分散作用从而有效提高粉磨效率。然而，立磨中风速较快，高风速使细物料被吹起而被选粉机
4、有机物因其分子结构可设计而具有明显的优势。通过分子结构设计来合成水泥助磨剂，有利于从原理上解决立磨料层稳定、粉磨后物料粒形差、水泥工作性能不佳的问题，突破传统水泥助磨剂在立磨中应用效果不佳的瓶颈，从而提高立磨粉磨效率、提升立磨粉磨水泥性能，但目前相关技术的报道较少。
5、cn116477869a公开了一种水泥立磨助磨剂及其制备方法，以质量百分比计，所述立磨助磨剂的制备原料为：碱激发剂2～10％，多元糖8～20％，酸1～11％，胺盐2～19％，余量为水。其组分仍为小分子有机物的复配，且有益效果仅为减弱助磨剂中有机组分的早期蒸发，并没有解决立磨中助磨剂由于分散性不利于料层稳定的问题。
6、cn115417616b公开一种立磨水泥用助磨剂及其制备方法，属于水泥外加剂
该专利技术助磨剂以醇胺类物质，共聚物，聚甘油，三甘醇，水为原料制备得到。其中，甲代烯丙醇、丙烯酰胺、小分子量不饱和聚醚共聚物，三聚甘油、二聚甘油和甘油均为具有“线性”结构特征的聚合物或小分子，不具有“多臂”结构特征，对立磨粉磨水泥效率的提升效果有限。
7、cn113880490b公开了一种立磨粉磨水泥专用助磨剂及其应用，所述助磨剂包括以下重量百分比的原料：水溶性聚酯5-40％；无机分散增强剂5-20％；多元醇或醇胺5-20％；水40-70％。其所制备的水溶性聚酯主要为酯基，酯基在粉磨过程中难与水泥发生吸附，因此对立磨料层稳定的改善效果有限。
8、cn105152568b提供了一种立磨用液体水泥助磨剂，其组成为：邻苯二甲酸的醇胺盐20％～30％，苯乙烯马来酸酐的共聚物10％～15％，三聚聚合甘油10％～15％，葡萄糖10％～15％，甘蔗糖蜜10％～15％，氢氧化钠1％，余量为水。其主要组分主要为小分子有机物、线性结构聚合物，对立磨料层稳定的改善效果有限，且含苯有机物在使用过程中不利于人体健康。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种多臂聚合物水泥助磨剂及其制备方法和应用，针对立磨工艺特点结合水泥颗粒形貌与性能关系特征，利用有机物分子结构可设计性，合成出可稳定立磨料层提升粉磨效率，提高立磨粉磨的水泥颗粒球形度，降低立磨粉磨的水泥标准稠度需水量，改善立磨粉磨的水泥浆体流动性，提高水泥强度的助磨剂。
2、为达到上述目的，采用技术方案如下：
3、一种多臂聚合物水泥助磨剂，所述多臂聚合物具有如下分子结构：
4、
5、其中，r为甲基或乙基中一种；当x为氢时，y为羟乙基；x为羟基时，y为氢；x为羟乙基时，y为羟乙基；聚合度p为67～135的整数；聚合度m为30～78的整数；聚合度n为10～13的整数。
6、按上述方案，所述多臂聚合物的重均分子量为293000～742000g/mol。
7、上述多臂聚合物水泥助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
8、(1)含伯胺链转移剂的制备：
9、将四羟乙基乙二胺、氨基巯基酸化合物、阻聚剂混合搅拌升温至100～120℃，加入催化剂、带水剂酯化反应3～8h；反应期间用抽真空的方法将反应生成的水分离，结束后通过纯化处理得到含伯胺链转移剂；
10、(2)多臂聚合物水泥助磨剂的制备：
11、将氨基聚乙二醇甲基醚、二元不饱和羧酸或酸酐、含伯胺链转移剂、水混合搅拌升温至30～50℃，加入引发剂；保持反应温度30～60℃，同时滴加不饱和多元醇醚水溶液及还原剂水溶液，滴加时间为4～6h；在50～60℃下保温1～2h，加水得到40～70wt％的多臂聚合物水泥助磨剂。
12、按上述方案，步骤(1)中所述四羟乙基乙二胺、氨基巯基酸化合物的摩尔比为1:(4～6)；阻聚剂用量为四羟乙基乙二胺、氨基巯基酸化合物总质量的0.2～1％；；所述催化剂用量为四羟乙基乙二胺、氨基巯基酸化合物总质量的3～6％；所述带水剂用量为为四羟乙基乙二胺、氨基巯基酸化合物总质量的15～25％。
13、按上述方案，步骤(1)中所述氨基巯基酸化合物为2-氨基-3-巯基丙酸、2-氨基-4-巯基丁酸中的一种；所述阻聚剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚、2-叔丁基对苯二酚、2,6-二硝基对甲苯酚中的一种或任意混合；所述催化剂为浓硫酸、对甲苯磺酸、浓磷酸中的一种或任意混合；所述带水剂为苯、甲苯中的一种或任意混合。
14、按上述方案，步骤(2)中所述含伯胺链转移剂、氨基聚乙二醇甲基醚、二元不饱和羧酸或酸酐、不饱和多元醇醚、引发剂、还原剂的摩尔比为1：(84～108)：(84～108)：(240～624)：(47～140)：(3～1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多臂聚合物水泥助磨剂，其特征在于所述多臂聚合物具有如下分子结构：
2.如权利要求1所述多臂聚合物水泥助磨剂，其特征在于所述多臂聚合物的重均分子量为293000～742000g/mol。
3.权利要求1所述多臂聚合物水泥助磨剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
4.如权利要求3所述多臂聚合物水泥助磨剂的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述四羟乙基乙二胺、氨基巯基酸化合物的摩尔比为1:(4～6)；阻聚剂用量为四羟乙基乙二胺、氨基巯基酸化合物总质量的0.2～1％；所述催化剂用量为四羟乙基乙二胺、氨基巯基酸化合物总质量的3～6％；所述带水剂用量为为四羟乙基乙二胺、氨基巯基酸化合物总质量的15～25％。
5.如权利要求3所述多臂聚合物水泥助磨剂的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述氨基巯基酸化合物为2-氨基-3-巯基丙酸、2-氨基-4-巯基丁酸中的一种；所述阻聚剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚、2-叔丁基对苯二酚、2,6-二硝基对甲苯酚中的一种或任意混合；所述催化剂为浓硫酸、对甲苯磺酸、浓磷酸中的一种或任意混合；所述带水剂为苯、甲苯中的一
6.如权利要求3所述多臂聚合物水泥助磨剂的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述含伯胺链转移剂、氨基聚乙二醇甲基醚、二元不饱和羧酸或酸酐、不饱和多元醇醚、引发剂、还原剂的摩尔比为1：(84～108)：(84～108)：(240～624)：(47～140)：：(3～10)，其中氨基聚乙二醇甲基醚与二元不饱和羧酸或酸酐的摩尔比为1：1。
7.如权利要求3所述多臂聚合物水泥助磨剂的制备方法，其特征在于所述氨基聚乙二醇甲基醚的结构简式为：聚合度p为67～135的整数；所述二元不饱和羧酸或酸酐为马来酸、富马酸、马来酸酐中的一种或任意混合；所述不饱和多元醇醚为甘油烯丙基醚、(烯丙氧基)丙二醇、季戊四醇烯丙基醚中的一种；所述引发剂为双氧水、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或任意混合；所述还原剂为亚硫酸氢钠、吊白块、抗坏血酸钠、异抗坏血酸中的一种或任意混合。
8.权利要求1所述多臂聚合物水泥助磨剂在水泥立磨终粉磨过程中的应用。
9.如权利要求8所述多臂聚合物水泥助磨剂在水泥立磨终粉磨过程中的应用，其特征在于所述多臂聚合物水泥助磨剂的掺量为水泥各原材料质量总和的0..08～0.20wt％。
10.如权利要求8所述多臂聚合物水泥助磨剂在水泥立磨终粉磨过程中的应用，其特征在于所述多臂聚合物水泥助磨剂的添加方式为均匀地加到入磨水泥原材料上或均匀地加到立磨磨盘上。
...【技术特征摘要】
1.一种多臂聚合物水泥助磨剂，其特征在于所述多臂聚合物具有如下分子结构：
2.如权利要求1所述多臂聚合物水泥助磨剂，其特征在于所述多臂聚合物的重均分子量为293000～742000g/mol。
3.权利要求1所述多臂聚合物水泥助磨剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
4.如权利要求3所述多臂聚合物水泥助磨剂的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述四羟乙基乙二胺、氨基巯基酸化合物的摩尔比为1:(4～6)；阻聚剂用量为四羟乙基乙二胺、氨基巯基酸化合物总质量的0.2～1％；所述催化剂用量为四羟乙基乙二胺、氨基巯基酸化合物总质量的3～6％；所述带水剂用量为为四羟乙基乙二胺、氨基巯基酸化合物总质量的15～25％。
5.如权利要求3所述多臂聚合物水泥助磨剂的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述氨基巯基酸化合物为2-氨基-3-巯基丙酸、2-氨基-4-巯基丁酸中的一种；所述阻聚剂为对苯二酚、对羟基苯甲醚、2-叔丁基对苯二酚、2,6-二硝基对甲苯酚中的一种或任意混合；所述催化剂为浓硫酸、对甲苯磺酸、浓磷酸中的一种或任意混合；所述带水剂为苯、甲苯中的一种或任意混合。
6.如权利要求3所述多臂聚合物水泥助磨剂的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述含伯胺链转移剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：李叶青，黄国雄，余松柏，
申请(专利权)人：华新水泥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。