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硅酮组合物及其在水泥工业中作为添加剂用于减少吸水量增强抗压强度的应用制造技术

技术编号:40878237 阅读:2 留言:0更新日期:2024-04-08 16:48
一种提高抗压强度、减少吸水量的添加剂组合物,其包含:烷基硅烷或其水解产物或它们的混合物,其包含硅树脂,该硅树脂包含式(Ia)的单元以及添加剂组合物和消泡组合物;其中该组合物在水泥厂的研磨过程之前或期间使用,不仅降低了研磨期间的能源消耗,而且消除了疏水添加剂材料的任何进一步添加,以提供所构建结构的疏水性以及改进的抗压强度。即使在该组合物在研磨过程之后使用时,也能实现此类所构建结构的疏水性以及改进的抗压强度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术涉及一种添加剂组合物,该添加剂组合物包含烷基硅烷或烷基硅烷的水解产物或它们的混合物,其包含硅树脂,该硅树脂提高抗压强度并且减少吸水量。所述添加剂可以被添加到水泥组合物中以提高其抗压强度和疏水性。


技术介绍

1、全球每年生产的水泥总量约为四十亿吨(根据美国地质调查局的世界产量和产能表,链接为https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2020/mcs2020-cement.pdf)。全球有近3300家厂家或工厂生产水泥。仅在印度就有超过560家水泥厂,年产量为约5.45亿吨,印度是仅次于中国的世界第二大水泥生产国。在印度,水泥行业根据所涉及的产品和工艺分为七个子行业——波特兰火山灰水泥(ppc)、波特兰复合水泥(pcc)、普通波特兰水泥(opc)、波特兰矿渣水泥(ppc)、湿法厂、白厂、研磨厂和熟化厂。在建筑行业,对于所有建筑材料而言需要解决的主要问题是对建筑进行适当的防潮保护,因为所有建筑材料都会因水分而导致使用寿命减少。有不同的方法可以选择以使建筑材料远离水分。在完成所需结构的施工后,对结构进行涂层,以便防止水分直接接触外表面,例如油漆或耐候涂层等。防止水分的另一种方法是将成分与建筑的基本元素(例如,水泥、小骨料和/或大骨料)预混合,这些成分在所需结构形成后会到达表面并形成防潮效果。另一种方法是改变建筑材料的基本成分的固有特性,使得在不损失该成分的任何其他特性的情况下,不使用单独的添加剂来获得最大程度的所需防潮保护。在水泥中使用或添加疏水性添加剂材料的主要问题之一是,这会显著降低由此类添加剂混合水泥制备的砂浆、灰泥或混凝土的抗压强度。因此,需要获得所需的水泥添加剂组合物,该水泥添加剂组合物通过在砂浆、灰泥或混凝土中维持所需的抗压强度来提供疏水性。

2、在水泥行业,生产单位面临的另一个主要问题是能源消耗量。在印度,85个指定消费者报告的总能源消耗量约为15.01mtoe(百万吨石油当量,根据印度能源效率局,https://beeindia.gov.in/node/166)。水泥生产的总电能消耗为约100千瓦时/吨水泥,其中约三分之二用于粒度破碎。水泥厂中使用的总电能的约65%用于煤、原材料和熟料的研磨。

3、在水泥行业中,水硬性水泥是一种无机材料,其能够在环境条件下与水反应形成硬化且防水的产品,是迄今为止最重要和最广泛使用的水泥。此类水硬性水泥的生产涉及煅烧泥质和钙质材料的混合物以生产被烧结的熟料的过程。波特兰水泥是使用最广泛的水硬性水泥,其是通过将钙质材料和泥质材料烧结形成熟料并且然后用石膏(3-3.5%)研磨以获得所需的凝结特性而生产的。在熟料材料的研磨期间还加入了少量的其他成分。最常见添加的此类材料之一是研磨助剂,该研磨助剂提高了研磨操作的效率,从而减少了此类研磨过程所需的功率,这会减少工厂投资或提高生产量。

4、现有技术中有许多已知的研磨助剂组合物,这些组合物再次作为单独的添加剂被添加到水泥中,这会导致产品有进一步成本,因此竞争力较低。

5、诸如二醇、链烷醇胺、芳族乙酸盐等材料已被证明可以减少所需的能量,从而提高熟料的研磨效率。但是,不存在以下组合物:即,该组合物既被添加作为研磨助剂,也会赋予建筑材料防水特性以及维持像这样形成的混凝土、灰泥或砂浆的所需机械特性(诸如抗压强度)。

6、在名称为“hydrophobic silica as a grinding aid”的us3333776a中,在第1段第48-53行中提到,与不使用二氧化硅或在未经处理的亲水性二氧化硅存在下进行研磨相比,通过用疏水性有机硅处理而变得疏水的二氧化硅粉末会显著改善研磨过程(更快和更精细的研磨)。虽然该组合物提到了疏水特性,但这并没有给出水泥或最终建筑的所需疏水效果。

7、在wo2000039047a1中,名称为“silicon containing grinding aides forclinker”。在该参考文献中,研磨助剂被添加到水泥熟料中以减少研磨期间消耗的能量和/或改善水硬性水泥产品的特性。研磨助剂可以是环状硅氧烷、官能化的聚二有机硅氧烷或它们的混合物。还提到,除了单体烷氧基硅烷外,还可以在本专利技术的组合物中使用来自烷氧基硅烷的部分水解和缩合的低聚产物。虽然该组合物提到了硅酮组合物,但没有对水泥或最终建筑提供所需的组合的疏水特性和抗压强度。

8、在名称为“silicon containing grinding aides for slag”的wo2000039046a1中,公开了用于矿渣和矿渣/熟料原材料共混物的研磨助剂。该研磨助剂是任何含硅流体或其共混物。其提到,除了单体烷氧基硅烷外,还可以在本专利技术的组合物中使用来自烷氧基硅烷的部分水解和缩合的低聚产物。虽然该组合物提到了硅酮组合物,但没有对水泥或最终建筑提供所需的组合的疏水特性和抗压强度。

9、在名称为“a process for the production of finely divided materials”的gb1112018 a中,生产细碎材料包括在球磨机中研磨由以下项组成的组合物:(a)10重量份的颗粒状的、不可延展的、脆性的固体材料;(b)0.1至2重量份的二氧化硅粉末,其具有至少20平方米每克的表面积,其表面已通过用选自有机硅氮烷和卤代有机硅氮烷、有机硅氧烷和卤代有机硅氧烷以及羟基反应性有机硅烷和卤代有机硅烷的有机硅化合物处理而变得疏水;和(c)5至20重量份的挥发性惰性液体,其不是(a)的溶剂,其中(a)、(b)和(c)的混合物在整个研磨过程中是自由流动的浆料。虽然该组合物提到了硅酮组合物,但没有对水泥或最终建筑提供疏水特性。

10、在名称为“process of making cements with silicon containing groundingaid”的us6635109中,抽象地说,一种研磨助剂在水泥熟料在(iii)中进行研磨之前被添加到该水泥熟料中。该研磨助剂是未经煅烧的直接工艺残留物凝胶,其是烷基卤代二硅烷的水解产物,在烷基卤代硅烷的生产中作为副产物产生。虽然该组合物提到了硅酮组合物,但没有对水泥或最终建筑提供所需的疏水特性。此外,由于卤素基团的存在,腐蚀反应随着混凝土中铁棒的存在而增加。

11、在us7160384b2中公开了一种引入研磨机的方法,其中水泥熟料被研磨以提供水泥粉末、二胺(诸如四羟乙基乙二胺)和链烷醇胺(诸如三乙醇胺或三异丙醇胺)。与单独添加的二胺或链烷醇胺相比,二胺和链烷醇胺的组合提供了更好的研磨效率。该组合物没有提及组合物的最终疏水性和抗压强度特性。

12、在cn108840597a中,本参考文献的组分涉及一种改性三乙醇胺研磨助剂:第一改性三乙醇胺、第二改性三乙醇胺、糖蜜、硅酮乳液、焦磷酸钠、水。本专利技术的一种改性三乙醇胺研磨助剂(该研磨助剂吸附在固体颗粒表面,改变颗粒表面的结构特征,防止颗粒聚集,提高材料流动性)可以有效防止新生裂纹的闭合,加速材料裂纹的扩展,其可以迅速消除或削弱颗粒与颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种提高抗压强度、减少吸水量的添加剂组合物,其包含:

2.根据权利要求1所述的添加剂组合物,式(Ib)的所述烷基硅烷或其水解产物或它们的混合物为:

3.根据权利要求1所述的添加剂组合物,其还包含选自以下的消泡组合物:硅酮消泡组合物和非硅酮消泡组合物以及它们的混合物。

4.根据权利要求1所述的添加剂组合物,其还包含选自以下的添加剂:(a)氨基硅烷、(b)氨基硅氧烷或(c)有机添加剂或它们的混合物,所述有机添加剂选自超支化聚羧酸酯聚合物或具有以下基团的分子:NR”2-、或R”2N-R”’-NR”-、或R”N=NR”,其中R”、R”’是具有C1-C20基团的任选取代的芳族或脂族烃基。

5.根据权利要求1所述的添加剂组合物,其中R1、R2是甲基或乙基,并且R3是辛基或异辛基基团。

6.根据权利要求1所述的添加剂组合物,其中式(I)的所述烷基硅烷或其水解产物或混合物组合物被乳化或处于溶剂中。

7.根据权利要求3所述的添加剂组合物,其中所述硅酮消泡组合物包含硅酮聚合物、二氧化硅、表面活性剂和水。

8.根据权利要求4所述的添加剂组合物,其中所述有机添加剂包含二胺或链烷醇胺或它们的混合物。

9.一种提高抗压强度、减少吸水量的自分散混合物添加剂组合物,其包含:

10.根据权利要求9所述的提高抗压强度、减少吸水量的自分散混合物添加剂组合物,其还包含选自以下的消泡组合物:硅酮消泡组合物和非硅酮消泡组合物以及它们的混合物。

11.根据权利要求9所述的提高抗压强度、减少吸水量的自分散混合物添加剂组合物,其还包含选自以下的添加剂:(a)氨基硅烷、(b)氨基硅氧烷或(c)有机添加剂或它们的混合物,所述有机添加剂选自超支化聚羧酸酯聚合物或具有基团NR”2-、或R”2N-R”’-NR”-、或R”N=NR”的分子,其中R”、R”’是具有C1-C20基团的任选取代的芳族或脂族烃基。

12.根据权利要求9所述的提高抗压强度、减少吸水量的自分散混合物添加剂组合物,其中式(Ia)的所述烷基硅烷或其水解产物或混合物组合物被乳化或处于溶剂中。

13.一种提高抗压强度、减少吸水量的水泥组合物,其包含:

14.根据权利要求13所述的水泥组合物,其中所述有机添加剂包含二胺或链烷醇胺或它们的混合物。

15.一种水泥砂浆或混凝土组合物,其包含:

16.根据前述权利要求中任一项所述的提高抗压强度、减少吸水量的添加剂组合物,其中所述组合物是用于波特兰水泥组合物的添加剂组合物。

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种提高抗压强度、减少吸水量的添加剂组合物,其包含:

2.根据权利要求1所述的添加剂组合物,式(ib)的所述烷基硅烷或其水解产物或它们的混合物为:

3.根据权利要求1所述的添加剂组合物,其还包含选自以下的消泡组合物:硅酮消泡组合物和非硅酮消泡组合物以及它们的混合物。

4.根据权利要求1所述的添加剂组合物,其还包含选自以下的添加剂:(a)氨基硅烷、(b)氨基硅氧烷或(c)有机添加剂或它们的混合物,所述有机添加剂选自超支化聚羧酸酯聚合物或具有以下基团的分子:nr”2-、或r”2n-r”’-nr”-、或r”n=nr”,其中r”、r”’是具有c1-c20基团的任选取代的芳族或脂族烃基。

5.根据权利要求1所述的添加剂组合物,其中r1、r2是甲基或乙基,并且r3是辛基或异辛基基团。

6.根据权利要求1所述的添加剂组合物,其中式(i)的所述烷基硅烷或其水解产物或混合物组合物被乳化或处于溶剂中。

7.根据权利要求3所述的添加剂组合物,其中所述硅酮消泡组合物包含硅酮聚合物、二氧化硅、表面活性剂和水。

8.根据权利要求4所述的添加剂组合物,其中所述有机添加剂包含二胺或链烷醇胺或它们的混合物。

9.一种提高抗压强度、减少吸...

【专利技术属性】
技术研发人员:A·K·保罗A·塔拉夫达尔
申请(专利权)人:瓦克迈储阿克化学品私人有限公司
类型:发明
国别省市:

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