本發(fā)明涉及礦粉和水泥助磨劑，尤其涉及一種微膠囊型助磨劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、混凝土水泥和礦粉等膠凝材料的制備過程，需要消耗大量的能量和碳排放較高。以水泥為例，水泥建筑行業(yè)中用量最多的膠凝材料，每生產(chǎn)1噸水泥需要消耗約40億焦耳的能量，同時(shí)排放出1噸的co2，水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗電最多、最為關(guān)鍵的過程。通過粉磨，將建筑粉料中的固體顆粒粉磨至適宜的粒度，形成一定的顆粒級(jí)配，以增大其水化面積，加速水化速率，滿足水泥漿體凝結(jié)，硬化要求。在粉磨的前期，固體顆粒較大，比表面能較小，不需要助劑也可以達(dá)到細(xì)磨效果；而隨著粉磨過程中固體顆粒慢慢變細(xì)，中后期顆粒的比表面能逐漸增大，部分顆粒表面有較高的靜電，容易形成靜電吸附包球現(xiàn)象，并具有再次聚結(jié)趨勢(shì)。在粉磨前加入少量的水泥助磨劑，在早強(qiáng)劑電荷屏蔽與表面活性特性雙重作用下，能夠大幅度降低粉磨過程中形成的靜電吸附包球現(xiàn)象，并可以降低粉磨過程中形成的超細(xì)顆粒的再次聚結(jié)趨勢(shì)，提高粉磨效率。水泥助磨劑也能顯著改善水泥流動(dòng)性，提高磨機(jī)的研磨效果和選粉機(jī)的選粉效率，作為一種化學(xué)添加劑，助磨劑能改善水泥顆粒分布并激發(fā)水化動(dòng)力，從而提高水泥早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度。此外，在相同有效成分的條件下，提升膠凝材料的強(qiáng)度意味著同等級(jí)的混凝土只需更少的膠凝材料用量，這樣既可以降低成本又可減少碳排放，因此，通過水泥助磨劑等助劑提升膠凝材料的強(qiáng)度(活性)也一直是業(yè)內(nèi)的重點(diǎn)目標(biāo)之一。

2、目前，常規(guī)的助磨劑為三乙醇胺、二乙醇胺等助磨劑有機(jī)物，這類物質(zhì)在高溫和機(jī)械粉磨的環(huán)境下，助磨劑分子會(huì)慢慢分解、揮發(fā)和失效，由此產(chǎn)生了助磨劑和含量與粉磨生產(chǎn)過程中的需求量不匹配的問題，即在不需要助磨劑的前期，助磨劑的含量最高，在需要助磨劑的中后期，助磨劑的含量不足的問題，影響了粉磨的效率和效果和減弱了助磨劑對(duì)粉料強(qiáng)度的提高作用。且單一醇胺類、醇類化合物助磨劑的功能性官能團(tuán)較單一，與物料的適用面較窄，限制了助磨效果。

3、中國專利cn110218017a《一種新型改性水泥助磨劑及其制備方法》中公開了一種包括改性三乙醇胺的水泥助磨劑，化學(xué)穩(wěn)定性好，摻加量低，提高了水泥的早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度，但并未研究與粉磨生產(chǎn)過程中的需求量匹配的問題，且其對(duì)水泥各齡期的強(qiáng)度增強(qiáng)效果仍需進(jìn)一步提升。

4、因此，提供一種既能提高水泥各齡期的強(qiáng)度，又能較好地與粉磨生產(chǎn)過程中的需求量匹配，提升混凝土工作性能的微膠囊型助磨劑及其制備方法和應(yīng)用具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有水泥助磨劑存在與粉磨生產(chǎn)過程中的需求量不匹配，對(duì)水泥各齡期的強(qiáng)度增強(qiáng)效果仍需進(jìn)一步提升的問題，本發(fā)明提供一種微膠囊型助磨劑及其制備方法和應(yīng)用，以交聯(lián)型高分子材料為外殼，由交聯(lián)增強(qiáng)單體引入增強(qiáng)組分構(gòu)成，既賦予了微膠囊良好的機(jī)械強(qiáng)度，又提供了較好的隔絕和緩慢釋放作用，匹配粉磨生產(chǎn)過程對(duì)助磨劑的需求，提高了助磨劑的利用率和助磨的效率，無需大摻量加入，也能夠有效提升砂漿和混凝土各個(gè)齡期的強(qiáng)度，適合大規(guī)模推廣和工業(yè)化生產(chǎn)，對(duì)推動(dòng)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有積極意義。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

3、一種微膠囊型助磨劑的制備方法，包括以下步驟：

4、s1.制備交聯(lián)增強(qiáng)單體：將醇胺加入二氯甲烷中，在5℃下溶解均勻，并加入三乙胺，制得反應(yīng)底液，待用；在二氯甲烷中，加入甲基丙烯酰氯，制備得滴加液，待用；在1h內(nèi)勻速將滴加液滴入反應(yīng)底液中，保持?jǐn)嚢?h，獲得交聯(lián)增強(qiáng)單體粗產(chǎn)物，洗滌、過濾，真空烘干，即得所述交聯(lián)增強(qiáng)單體；

5、s2.將引發(fā)劑和乳化劑溶解于水，加入有機(jī)醇胺，以1000-1800r/min的速率攪拌，得到芯液，待用；

6、s3.往有機(jī)溶劑加入酯類單體和s1所得交聯(lián)增強(qiáng)單體，升溫至70-90℃，在1000-1800r/min持續(xù)攪拌的條件下，滴入芯液，保持?jǐn)嚢瑁酆戏磻?yīng)6-10h，冷卻至室溫，過濾，得到粗產(chǎn)品，洗滌3-5次，即得所述微膠囊型助磨劑。

7、進(jìn)一步的，s1所述反應(yīng)底液中醇胺、二氯甲烷、三乙胺的質(zhì)量比為(149-191):(600-700):(146-267)；s1所述滴加液中二氯甲烷、甲基丙烯酰氯質(zhì)量比為(400-500):(188-249)。

8、進(jìn)一步的，s1所述洗滌、過濾為用飽和氯化鈉溶液洗滌和過濾粗產(chǎn)物3次；s1所述真空烘干為在30-40℃、10kpa以下的真空烘箱中，烘干5-8h。

9、進(jìn)一步的，s2所述引發(fā)劑為過氧化氫、過硫酸銨和過硫酸鉀中的一種或多種；s2所述乳化劑十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的一種或多種；s2所述醇胺為三乙醇胺、二乙醇單異丙醇胺和三異丙醇胺中的一種或多種。

10、進(jìn)一步的，s3所述有機(jī)溶劑為甲苯；s3所述酯類單體為丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯中的一種或多種。

11、進(jìn)一步的，s3所述洗滌為用沸點(diǎn)為30-60℃的低沸點(diǎn)石油醚洗滌。

12、進(jìn)一步的，所述交聯(lián)增強(qiáng)單體、引發(fā)劑、乳化劑、有機(jī)醇胺、有機(jī)溶劑、酯類單體和水的質(zhì)量比為(5-10):(0.05-0.5):(0.2-1.2):(12-18):(80-120):(20-30):(0.5-20)。

13、本發(fā)明的另一目的在于提供一種微膠囊型助磨劑。

14、一種微膠囊型助磨劑，根據(jù)前述任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到。

15、本發(fā)明的另一目的在于提供一種微膠囊型助磨劑的應(yīng)用。

16、一種上述的微膠囊型助磨劑在水泥混凝土中的應(yīng)用。

17、進(jìn)一步的，在制備水泥時(shí)加入微膠囊型助磨劑，摻量為0.04-0.08％。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

19、本發(fā)明提供一種微膠囊型助磨劑的制備方法，針對(duì)傳統(tǒng)的微膠囊的機(jī)械強(qiáng)度不足，以交聯(lián)型高分子材料為外殼，由交聯(lián)增強(qiáng)單體引入可水解的增強(qiáng)組分構(gòu)成，既賦予了微膠囊良好的機(jī)械強(qiáng)度，又能較好地隔絕內(nèi)部助磨劑與外部環(huán)境，使之在一定溫度和環(huán)境下穩(wěn)定存在，具有隔離、低吸水保護(hù)和緩慢釋放的效果，有助于助磨劑穩(wěn)定保存，匹配粉磨生產(chǎn)過程對(duì)助磨劑的需求，即在粉磨的作用下，本發(fā)明的微膠囊型助磨劑可保證前期不釋放，在中后期緩慢破裂，能在研磨過程中持續(xù)為體系提供助磨劑，有效避免研磨前期助磨劑消耗較大，后期助磨效果差的問題，提高了助磨劑的利用率和助磨的效率。同時(shí)通過微膠囊型助磨劑緩慢釋放醇胺，醇胺中的氮元素有良好的配位作用，可加快水泥(礦粉)水化產(chǎn)物的溶解和轉(zhuǎn)移，促進(jìn)水泥(礦粉)的水化，使本發(fā)明的微膠囊型助磨劑無需大摻量加入，也能夠有效提升砂漿和混凝土各個(gè)齡期的強(qiáng)度，適合大規(guī)模推廣和工業(yè)化生產(chǎn)，對(duì)推動(dòng)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有積極意義。

技術(shù)特征：

1.一種微膠囊型助磨劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的微膠囊型助磨劑的制備方法，其特征在于，s1所述反應(yīng)底液中醇胺、二氯甲烷、三乙胺的質(zhì)量比為(149-191):(600-700):(146-267)；s1所述滴加液中二氯甲烷、甲基丙烯酰氯質(zhì)量比為(400-500):(188-249)。

3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的微膠囊型助磨劑的制備方法，其特征在于，s1所述洗滌、過濾為用飽和氯化鈉溶液洗滌和過濾粗產(chǎn)物3次；s1所述真空烘干為在30-40℃、10kpa以下的真空烘箱中，烘干5-8h。

4.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的微膠囊型助磨劑的制備方法，其特征在于，s2所述引發(fā)劑為過氧化氫、過硫酸銨和過硫酸鉀中的一種或多種；s2所述乳化劑十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的一種或多種；s2所述有機(jī)醇胺為三乙醇胺、二乙醇單異丙醇胺和三異丙醇胺中的一種或多種。

5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的微膠囊型助磨劑的制備方法，其特征在于，s3所述有機(jī)溶劑為甲苯；s3所述酯類單體為丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯中的一種或多種。

6.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的微膠囊型助磨劑的制備方法，其特征在于，s3所述洗滌為用沸點(diǎn)為30-60℃的低沸點(diǎn)石油醚洗滌。

7.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的微膠囊型助磨劑的制備方法，其特征在于，所述交聯(lián)增強(qiáng)單體、引發(fā)劑、乳化劑、有機(jī)醇胺、有機(jī)溶劑、酯類單體和水的質(zhì)量比為(5-10):(0.05-0.5):(0.2-1.2):(12-18):(80-120):(20-30):(0.5-20)。

8.一種微膠囊型助磨劑，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到。

9.一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的微膠囊型助磨劑在水泥混凝土中的應(yīng)用。

10.一種根據(jù)權(quán)利要求9所述的微膠囊型助磨劑在水泥混凝土中的應(yīng)用，其特征在于，在制備水泥時(shí)加入微膠囊型助磨劑，摻量為0.04-0.08％。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種微膠囊型助磨劑及其制備方法和應(yīng)用，該制備方法，包括以下步驟：S1.將醇胺加入二氯甲烷中，并加入三乙胺，制得反應(yīng)底液，待用；在二氯甲烷中，加入甲基丙烯酰氯，制備得滴加液，待用；在1h內(nèi)勻速將滴加液滴入反應(yīng)底液中，保持?jǐn)嚢?h，洗滌、過濾，真空烘干，即得所述交聯(lián)增強(qiáng)單體；S2.將引發(fā)劑和乳化劑溶解于水，加入醇胺，攪拌，得到芯液，待用；S3.往有機(jī)溶劑加入酯類單體交聯(lián)增強(qiáng)單體，升溫，在持續(xù)攪拌的條件下，滴入芯液，聚合反應(yīng)，冷卻，過濾，洗滌，即得所述微膠囊型助磨劑。該微膠囊型助磨劑能夠匹配粉磨生產(chǎn)過程對(duì)助磨劑的需求，有效提升砂漿和混凝土各個(gè)齡期的強(qiáng)度，對(duì)推動(dòng)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有積極意義。

技術(shù)研發(fā)人員：周治國,黃褔仁,吳英哲,邵強(qiáng),張金龍,鐘開紅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣州市建筑科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6