1.本发明属于水泥制造技术领域，具体涉及一种水泥助磨剂及其制备方法。


背景技术：

2.水泥助磨剂是一种改善水泥粉磨效果和性能的化学添加剂，其可以吸附在水泥颗粒表面，以物理和化学作用发挥效应，可以在保持粉磨水泥细度和磨机功率不变的情况下提高水泥的台时产量，或在保持水泥产量和磨机功率不变的条件下，增加水泥的比表面积，改善粉磨水泥的粒度级配，从而提高水泥的强度等质量指标。另外其还可以显著降低能耗、改善其流动性、提高工业废渣的利用率、减少环境污染，具有良好的发展前景。
3.cn108751770a公开了一种水泥助磨剂，由如下重量份的原料制成：水性多羟基共聚物50-60份、改性超支化聚乙烯亚胺30-40份，该法明公开的水泥助磨剂具有生产成本低廉，掺量低，能有效改善水泥的润滑性等性能和台时产量，助磨增强效果显著，使用安全环保的优点。
4.cn108863138a公开了一种改善水泥粘聚性的复合助磨剂，包含下述重量份的原料：二乙醇单异丙醇胺10份-20份，丙三醇5份-10份，增强剂4份-7份，增稠剂0.5份-1.0份，溶解剂1.0份-3.0份，水60份-80份。该发明的改善水泥粘聚性的复合助磨剂的生产工艺简单容易控制，性能稳定，提高粉磨效率，优化水泥颗粒级配分布，提高水泥粘聚性，有效改善在使用过程中混凝土出现泌水和浮浆情况，满足建筑使用的需要。
5.随着水泥需求量的增加，水泥助磨剂的用量逐年升高，因此如何降低水泥助磨剂的成本已是一项急需解决的课题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低成本的水泥助磨剂及其制备方法，该水泥助磨剂制备方法简单，且制备过程中无废水、废渣产生，仅产生少量有机废气，更环保；制备的水泥助磨剂掺量少，可显著增加水泥颗粒比表面积，大大降低了团聚凝结不实的缺陷，提高了水泥的粘合强度。
7.为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：
8.一种水泥助磨剂，主要由硅烷偶联剂、异丙醇、壳聚糖、氯化铵、乙二醇、硬脂酸钙、硬脂酸、三乙醇胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十六醇和去离子水制成。
9.优选地，所述的水泥助磨剂，主要由以下重量份的组分制成：硅烷偶联剂8-12份、异丙醇3-8份、壳聚糖3-8份、氯化铵6-10份、乙二醇1-3份、硬脂酸钙4-8份、硬脂酸1-5份、三乙醇胺0.5-1份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠2-4份、十六醇2-6份和去离子水20-40份。
10.进一步优选地，所述的水泥助磨剂，主要由以下重量份的组分制成：硅烷偶联剂9-11份、异丙醇4-7份、壳聚糖4-7份、氯化铵7-9份、乙二醇1.5-2.5份、硬脂酸钙5-7份、硬脂酸2-4份、三乙醇胺0.55-0.98份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠2.5-3.5份、十六醇3-5份和去离子水22-38份。
11.最优选地，所述的水泥助磨剂，主要由以下重量份的组分制成：硅烷偶联剂10份、异丙醇5份、壳聚糖6份、氯化铵8份、乙二醇2份、硬脂酸钙6份、硬脂酸3份、三乙醇胺0.6份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠3份、十六醇4份和去离子水35份。
12.本发明还提供了上述水泥助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
13.s1、向硅烷偶联剂中，加入去离子水和异丙醇，搅拌，得到偶联剂溶液；
14.s2、向步骤s1得到的偶联剂溶液中，依次加入壳聚糖和氯化铵，梯度升温反应，反应完成后减压蒸馏回收异丙醇，降温，得到改性壳聚糖溶液；
15.s3、向硬脂酸钙和硬脂酸混合液中加入步骤s2得到的改性壳聚糖溶液，搅拌反应，得到料液a；
16.s4、向步骤s3得到的料液a中加入去离子水和三乙醇胺，高速搅拌后，加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，保温搅拌，得到料液b；
17.s5、向s4得到的料液b中加入十六醇，搅拌，降温，得到所述水泥助磨剂。
18.优选地，步骤s1中所述搅拌为常温搅拌20-30min。
19.优选地，步骤s2中所述梯度升温反应为：加热至48-52℃后恒温1.8-2.2h；然后升温至98-102℃恒温8-15min。
20.优选地，步骤s3中所述硬脂酸钙和硬脂酸混合液的制备方法为：将去离子水加热至85-95℃，然后加入乙二醇搅拌10-15min，再依次加入硬脂酸钙和硬脂酸，搅拌1-1.5h，即可。
21.优选地，步骤s4中所述高速搅拌为：在88-92℃下，以1000-1500rpm搅拌25-35min。
22.优选地，步骤s4中所述保温搅拌为：在88-92℃下，以500-800rpm搅拌25-35min。
23.优选地，步骤s2和s5中所述降温为降温至常温。
24.本发明还提供上述水泥助磨剂在制备高强度水泥中的应用。
25.本发明的有益效果为：
26.本发明的水泥助磨剂的制备方法简单，且制备过程中无废水、废渣产生，仅产生少量有机废气，更环保；制备的水泥助磨剂掺量少，可显著增加水泥颗粒比表面积，大大降低了团聚凝结不实的缺陷，提高了水泥的粘合强度，从而提高了水泥的抗压强度；同时本发明的水泥助磨剂可以改善水泥的早期强度。
具体实施方式
27.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中，若无特殊说明，所用的操作方法均为常规操作方法，所用设备均为常规设备，所用原料均为市售。
28.实施例1一种水泥助磨剂及其制备方法
29.水泥助磨剂，主要由以下重量份的组分制成：硅烷偶联剂8份、异丙醇3份、壳聚糖3份、氯化铵6份、乙二醇1份、硬脂酸钙4份、硬脂酸1份、三乙醇胺0.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠2份、十六醇2份和去离子水20份。
30.制备方法，包括以下步骤：
31.s1、向硅烷偶联剂中，加入去离子水和异丙醇，搅拌20min，得到偶联剂溶液；
32.s2、向步骤s1得到的偶联剂溶液中，依次加入壳聚糖和氯化铵，梯度升温反应，反应完成后减压蒸馏回收异丙醇，降温至常温，得到改性壳聚糖溶液；
33.所述梯度升温反应为：加热至48-52℃后恒温1.8h；然后升温至98-102℃恒温15min；
34.s3、向硬脂酸钙和硬脂酸混合液中加入步骤s2得到的改性壳聚糖溶液，搅拌反应，得到料液a；
35.其中，所述硬脂酸钙和硬脂酸混合液的制备方法为：将去离子水加热至85℃，然后加入乙二醇搅拌15min，再依次加入硬脂酸钙和硬脂酸，搅拌1h，即可；
36.s4、向步骤s3得到的料液a中加入去离子水和三乙醇胺，在88-92℃下，以1000rpm高速搅拌35min后，加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，在88-92℃下，以500rpm保温搅拌35min，得到料液b；
37.s5、向s4得到的料液b中加入十六醇，搅拌10min，降温至常温，得到所述水泥助磨剂。
38.实施例2一种水泥助磨剂及其制备方法
39.水泥助磨剂，主要由以下重量份的组分制成：硅烷偶联剂12份、异丙醇8份、壳聚糖8份、氯化铵10份、乙二醇3份、硬脂酸钙8份、硬脂酸5份、三乙醇胺1份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠4份、十六醇6份和去离子水40份。
40.制备方法，包括以下步骤：
41.s1、向硅烷偶联剂中，加入去离子水和异丙醇，搅拌30min，得到偶联剂溶液；
42.s2、向步骤s1得到的偶联剂溶液中，依次加入壳聚糖和氯化铵，梯度升温反应，反应完成后减压蒸馏回收异丙醇，降温至常温，得到改性壳聚糖溶液；
43.所述梯度升温反应为：加热至48-52℃后恒温2.2h；然后升温至98-102℃恒温8min；
44.s3、向硬脂酸钙和硬脂酸混合液中加入步骤s2得到的改性壳聚糖溶液，搅拌反应，得到料液a；
45.其中，所述硬脂酸钙和硬脂酸混合液的制备方法为：将去离子水加热至95℃，然后加入乙二醇搅拌10min，再依次加入硬脂酸钙和硬脂酸，搅拌1.5h，即可；
46.s4、向步骤s3得到的料液a中加入去离子水和三乙醇胺，在88-92℃下，以1500rpm高速搅拌25min后，加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，在88-92℃下，以800rpm保温搅拌25min，得到料液b；
47.s5、向s4得到的料液b中加入十六醇，搅拌10min，降温至常温，得到所述水泥助磨剂。
48.实施例3一种水泥助磨剂及其制备方法
49.水泥助磨剂，主要由以下重量份的组分制成：硅烷偶联剂9份、异丙醇4份、壳聚糖4份、氯化铵7份、乙二醇1.5份、硬脂酸钙5份、硬脂酸2份、三乙醇胺0.55份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠2.5份、十六醇3份和去离子水22份。
50.制备方法，包括以下步骤：
51.s1、向硅烷偶联剂中，加入去离子水和异丙醇，搅拌25min，得到偶联剂溶液；
52.s2、向步骤s1得到的偶联剂溶液中，依次加入壳聚糖和氯化铵，梯度升温反应，反应完成后减压蒸馏回收异丙醇，降温至常温，得到改性壳聚糖溶液；
53.所述梯度升温反应为：加热至48-52℃后恒温2h；然后升温至98-102℃恒温10min；
54.s3、向硬脂酸钙和硬脂酸混合液中加入步骤s2得到的改性壳聚糖溶液，搅拌反应，得到料液a；
55.其中，所述硬脂酸钙和硬脂酸混合液的制备方法为：将去离子水加热至85-90℃，然后加入乙二醇搅拌10min，再依次加入硬脂酸钙和硬脂酸，搅拌1h，即可；
56.s4、向步骤s3得到的料液a中加入去离子水和三乙醇胺，在88-92℃下，以1200rpm高速搅拌30min后，加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，在88-92℃下，以600rpm保温搅拌30min，得到料液b；
57.s5、向s4得到的料液b中加入十六醇，搅拌10min，降温至常温，得到所述水泥助磨剂。
58.实施例4一种水泥助磨剂及其制备方法
59.水泥助磨剂，主要由以下重量份的组分制成：硅烷偶联剂11份、异丙醇3-8份、壳聚糖7份、氯化铵9份、乙二醇2.5份、硬脂酸钙7份、硬脂酸4份、三乙醇胺0.98份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠3.5份、十六醇5份和去离子水38份。
60.制备方法，同实施例3。
61.实施例5一种水泥助磨剂及其制备方法
62.水泥助磨剂，主要由以下重量份的组分制成：硅烷偶联剂10份、异丙醇5份、壳聚糖6份、氯化铵8份、乙二醇2份、硬脂酸钙6份、硬脂酸3份、三乙醇胺0.6份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠3份、十六醇4份和去离子水35份。
63.制备方法同实施例3。
64.对比例1一种水泥助磨剂及其制备方法
65.本对比例与实施例5的区别在于：水泥助磨剂，主要由以下重量份的组分制成：硅烷偶联剂15份、异丙醇2份、壳聚糖6份、氯化铵12份、乙二醇2份、硬脂酸钙3份、硬脂酸6份、三乙醇胺2份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠3份、十六醇4份和去离子水35份。
66.对比例2
67.cn10863138a实施例2制备的复合助磨剂。
68.1、助磨效果
69.将本发明实施例1-5和对比例1-2的水泥助磨剂制成18wt％的水溶液，按0.03wt％的掺量，均匀喷洒在待磨的水泥物料表面，粉磨15min，测试水泥的比表面积。
70.测试结果如表1所示。
71.表1
72.[0073][0074]
由上表可知，本发明的水泥助磨剂可使水泥颗粒比表面积增大。
[0075]
2、水泥强度测试
[0076]
将实施例1-5和对比例1-2粉磨后的水泥进行强度测试，具体按照gb175-2007《通用硅酸盐水泥》的规定，采用gb/t17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(iso法)》规定的方法，将水泥、标准砂和水按1∶3.0∶0.5的比例，制成40mm
×
40mm
×
160mm的标准试件，在标准养护条件下(1d内为20
±
1℃、相对湿度为90％以上的空气中，1d后为20
±
1℃的水中)养护至规定的龄期，分别按规定的方法测定其3d和28d的抗压强度。
[0077]
测试结果如表2所示。
[0078]
表2
[0079] 3d抗压强度/mpa28d抗压强度/mpa未添加水泥助磨剂21.543.2实施例122.243.9实施例222.444.0实施例323.644.2实施例423.944.2实施例526.844.6对比例121.843.3对比例221.943.3
[0080]
由上表可知，本发明水泥助磨剂，通过减少水泥粒径，增大水泥颗粒比表面积，在与水混合过程中润湿均匀，大大降低了团聚凝结不实的缺陷，提高了水泥的粘合强度，从而提高了水泥的抗压强度。
[0081]
同时，从表中可以发现，水泥助磨剂的加入对水泥的3d强度的影响比较大，而对28d抗压强度的影响较小，即本发明的水泥助磨剂可以改善水泥的早期强度。
[0082]
上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。