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中国助磨剂技术创新重大标志性成果
高分子合成助磨剂核心技术产品
大幅降低醇胺类和醇类产品用量
接枝共聚型“聚羧酸类”和“聚羟酸类”
改性高分子合成原料
一、产品简介
水泥助磨剂产品作为水泥工业的“味精”，其作用和效果已得到广大水泥企业的普遍认可，并已在众多水泥企业中广泛应用，从而为相关企业带来了显著的经济效益和社会效益。当前，世界各先进国家的水泥助磨剂技术领域研究的重点已经走向高分子合成技术，这是核心技术，也是国内外水泥助磨剂发展的主流方向。
公司是国内首家掌握高分子合成技术生产水泥助剂的国家级高新技术企业。生产的接枝共聚型“聚羧酸类”和“聚羟酸类”改性高分子合成原料，它综合了原有材料的性能特点，在温度、压力、应力及作用时间等变化的影响，导致高分子降解、交联以及其他化学反应，使聚合物的聚集态结构和化学结构发生变化。依靠其表面活性分散性和功能基团的作用达到对水泥颗粒的粉磨分散及水化诱导作用，其应用性能稳定。
以接枝共聚型“聚羧酸类”和“聚羟酸类” 改性高分子合成原料为基体，添加部份醇胺及醇类辅助原料合成的高分子水泥助磨剂，其各项性能指标能够与国外同类进口产品相抗衡，实现水泥助磨剂清洁化生产，无三废排出，符合正在实施的环保、节能的可持续发展国策，属国内首创。
二、产品概述
（一）接枝共聚型聚羧酸改性高分子合成原料
1、产品概述
接枝共聚型聚羧酸改性高分子化合物的主要原材料是聚醚、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙醇、丙二醇、丙三醇、催化剂、阻聚剂、携水剂以及其他精细化工原（废）料等。
接枝共聚型聚羧酸改性高分子合成原料含憎水活性基团，容易吸咐在物料颗粒上。羧酸根离子使水泥颗粒带上负电荷，从而使水泥颗粒之间产生静电排斥作用并使水泥颗粒分散，水泥颗粒呈现分散性，防止裂纹界面重新愈合。大量的羧基侧链能够提供大的空间位阻效应来提高水泥微粒的分散性能，从而加速了水泥颗粒裂纹的扩展。由于消除或减少团聚，用于粉碎团聚的能量可以用于粉碎单个颗粒，使颗粒更细，从而提高粉磨效率,实现磨机优质、节能、高效的目的。
接枝共聚型聚羧酸改性高分子合成原料特定的化学结构和官能团不仅会改善水泥粉体的助磨性能,也会激发诱导水泥及混合材的水化活性,提升各龄期强度，具有很好的增强效果。
羧酸根离子产生的水泥颗粒静电排斥作用，羧基侧链发挥的空间位阻效应能有效降低水的界面张力，有助于水泥颗粒间的润滑，使水进入到水泥颗粒间的细小空隙中，水泥颗粒被分散，改善了水泥的流动性。羧酸基团（-COOH）能持久地加速水泥中的C3A水化，起促硬作用。
本产品中的共聚物功能团分子链中的主链基团能定向吸咐在水泥颗粒表面，并形成一层稳定的溶剂化水膜，在水泥水化的诱导前期，侧链聚醚提供位阻效应使水泥颗粒分散，水泥水化反应变得更加有序均匀，放热速率降低，水化反应的加速期推迟，水泥3d总水化热降低，有利于减少水泥凝结产生温差裂缝，水泥抗压强度得到迅速增加，尤其是早期强度更加明显，而后期强度依然强劲。
2、产品质量指标
|
项 目 |
指 标 |
|
外 观 |
淡黄色液体 |
|
密度（20℃）g/cm3 |
１．０８～１．１４ |
|
PH值 |
5．６～５．９ |
3、使用方法与应用范围
（1）、使用方法：以本产品为基体，添加少量醇胺、醇类或各种无机材料等辅助原料复配。
（2）、接枝共聚型聚羧酸改性高分子合成原料可作为含但不仅限于生产以下几种助剂的主要原料：
A、水泥助磨、增强剂；
B、矿渣微粉助磨、增强剂；
C、生料磨助磨剂；
D、陶瓷助剂。
4、包装与储存
塑料桶包装，每桶230kg，贮于阴凉处。
（二）接枝共聚型聚羟酸改性高分子合成原料
1、产品概述
接枝共聚型聚羟酸改性高分子化合物的主要原料是：聚乙二醇单甲醚-甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸的不饱和磺酸盐、催化剂、阻聚剂、携水剂以及其他精细化工原（废）料等。
接枝共聚型聚羟酸改性高分子合成原料含憎水活性基团，容易吸咐在物料颗粒上。当它吸咐在物料颗粒时，由于其表面带有相同的电荷，当物料交错时产生了吸咐层的静电斥力，使物料颗粒呈现分散性，防止裂纹界面重新愈合。羟基侧链能够提供大的空间位阻效应来提高水泥微粒的分散性能，加速了颗粒裂纹的扩展。由于消除或减少团聚，用于粉碎团聚的能量可以用于粉碎单个颗粒，使颗粒更细，从而提高粉磨效率,实现磨机优质、节能、高效的目的。
接枝共聚型聚羟酸类改性高分子合成原料特定的化学结构和官能团不仅会改善水泥粉体的助磨性能,也会激发诱导水泥及混合材的水化活性,提升各龄期强度，具有很好的增强效果。
本产品中羟基基团（-OH）大分子能持久地加速水泥中的C3A水化，起促硬作用。共聚物功能团分子链中的主链基团能定向吸咐在水泥颗粒表面，并形成一层稳定的溶剂化水膜，在水泥水化的诱导前期，侧链聚醚提供位阻效应使水泥颗粒分散，水泥水化反应变得更加有序均匀，放热速率降低，水化反应的加速期推迟，水泥3d总水化热降低，有利于减少水泥凝结产生温差裂缝，水泥抗压强度得到迅速增加，尤其是早期强度更加明显。
羟基吸咐在水泥颗粒表面上，当它们溶解后，也会再被吸附于沉淀的水化物上，与水化物表面O-2形成氢键，从而抑制了C2S和β-C2S的水化，这将使水化物以无定形凝胶向结晶态的转化，改变了水泥块毛细孔孔径分布，使孔径变小，水泥块内部孔隙率明显减少，水泥块结构更为致密，抗压强度显著提高。水化时间增长后，结晶会成长得更大，使孔结构得到改善，这对水泥后期强度发展有利，因此具有明显早强作用而不影响后期强度。
2、产品质量指标
|
项 目 |
指 标 |
|
外 观 |
棕色液体 |
|
密度（20℃）g/cm3 |
１．１９～１．２１ |
|
PH 值 |
７～９ |
3、使用方法与应用范围
（1）、使用方法：以本产品为基体，添加少量醇胺、醇类或各种无机材料等辅助原料复配。
（2）、接枝共聚型聚羟酸类改性高分子合成原料可作为含但不仅限于生产以下几种助剂的主要原料：
A、水泥助磨、增强剂；
B、矿渣微粉助磨、增强剂；
C、生料磨助磨剂；
D、陶瓷助剂。
4、包装与储存
塑料桶包装，每桶230kg，贮于阴凉处。
三、高分子合成原料性能特点
1、复配能力强
能通过与醇胺类、醇类及各种无机材料复配，生产出多种用途的助剂，并有协同增效作用。
2、掺量更小
由人工设计的分子结构，它的有效成分比例更高，分子量范围更集中，因此，以接枝共聚型“聚羧酸类”和“聚羟酸类”改性高分子原料为基体的助剂相比其他以醇胺类原料为基体的同类产品掺量更小。
3、潜力大
高分子合成原料分子是通过“分子设计”人为形成的“梳状”或“树枝状”结构。分子结构上自由度大，制造技术上可控制的参数多，高性能化的潜力大。
4、相溶性好
改性接枝后的聚合物的水相分子链充分舒展，与醇胺及醇类原料表面张力相近、扩散能力相近，使得改性接枝聚合物原料复配混合后的体系极性相匹配、达到超越两种均聚物的性能。
5、性能稳定
在分子主链上接有许多个有一定长度和刚度的支链（侧链），由于分子主链的疏水性和侧链的亲水性以及侧链（-OCH2CH2）的存在，也起到了一定的立体稳定作用。
6、绿色环保
可实现清洁化生产，无三废排出，无残留物，是一种可持续发展的绿色材料，符合正在实施的环保、节能的可持续发展国策。
四、产品验证
以本产品为基体，添加少量醇胺类、醇类原料进行简单复配，在不同品种的水泥、不同的粉磨系统进行比较，实验表明，本产品对于大多数水泥品种及粉磨系统都具有良好的适应性。其对水泥颗粒级配的优化和早后期强度的提升方面都有很好的作用。
（一）、接枝共聚型聚羧酸改性高分子合成原料
1、在广东某水泥公司￠4.2m×13m水泥磨生产普通硅酸盐水泥42.5R（试样编号：A）
A、复配比例（%）：本产品：醇胺类：醇类=55：25：20
B、使用前后各参数对比，见表一，表二：
表一 助磨剂掺量对磨机台时、比表及水泥筛余量的影响
|
试样
编号 |
助磨剂
掺量(%) |
台时
（t/h） |
比表面积
(m2/kg) |
80um筛余 |
45um筛余 |
|
筛余值(%) |
降低值(%) |
降低率(%) |
筛余值(%) |
降低值(%) |
降低率(%) |
|
A-0 |
0 |
120 |
381 |
3.0 |
- |
- |
11.4 |
- |
- |
|
A-1 |
0.0020 |
129 |
418 |
1.8 |
1.2 |
40.0% |
9.6 |
1.8 |
15.8% |
|
A-2 |
0.0025 |
132 |
425 |
1.2 |
1.8 |
60.0% |
7.8 |
3.6 |
31.6% |
|
A-3 |
0.0030 |
133 |
426 |
1.4 |
1.6 |
53.3% |
8.6 |
2.8 |
24.6% |
表二 使用助磨剂后水泥物理性能比较
|
试样编号 |
助磨剂
掺量(%) |
标准稠度用水量(%) |
凝结时间(min) |
强度(MPa) |
|
初凝 |
终凝 |
3d抗折 |
3d抗压 |
28抗折 |
28d抗压 |
|
A-0 |
0 |
26.0 |
2:41 |
3：43 |
4.1 |
23.1 |
7.2 |
43.5 |
|
A-1 |
0.0020 |
26.6 |
2:48 |
3：47 |
4.3 |
25.6 |
8.6 |
46.6 |
|
A-2 |
0.0025 |
25.4 |
2:45 |
3：52 |
4.5 |
25.9 |
8.5 |
46.8 |
|
A-3 |
0.0030 |
25.5 |
2:34 |
2:45 |
4.6 |
25.7 |
8.7 |
47.2 |
2、 在安徽某水泥公司￠3.8m×13m水泥磨生产复合水泥32.5R（试样编号：B），
A、复配比例（%）：本产品：醇胺类：醇类=60：20：20
B、使用前后各参数对比，见表三、表四：
表三 助磨剂掺量对磨机台时、比表及水泥筛余量的影响
|
试样
编号 |
助磨剂
掺量(%) |
台时
（t/h） |
比表面积
(m2/kg) |
80um筛余 |
45um筛余 |
|
筛余值(%) |
降低值(%) |
降低率(%) |
筛余值(%) |
降低值(%) |
降低率(%) |
|
B-0 |
0 |
58 |
350 |
3.6 |
- |
- |
16.4 |
- |
- |
|
B-1 |
0.0020 |
64 |
407 |
2.3 |
1.3 |
36.1% |
11.6 |
4.8 |
27.6% |
|
B-2 |
0.0025 |
63 |
413 |
2.0 |
1.6 |
44.4% |
10.8 |
5.6 |
32.2% |
|
B-3 |
0.0030 |
66 |
383 |
2.8 |
0.8 |
22.2% |
10.6 |
5.8 |
33.3% |
表四 使用助磨剂后水泥物理性能比较
|
试样编号 |
助磨剂
掺量(%) |
标准稠度用水量(%) |
凝结时间(h) |
强度(MPa) |
|
初凝 |
终凝 |
3d抗折 |
3d抗压 |
28抗折 |
28d抗压 |
|
B-0 |
0 |
25.6 |
2：38 |
4：35 |
4.0 |
15.6 |
7.4 |
33.7 |
|
B-1 |
0.0020 |
25.9 |
2：35 |
4：20 |
4.4 |
18.5 |
7.9 |
36.9 |
|
B-2 |
0.0025 |
26.0 |
3：06 |
4：35 |
4.3 |
18.3 |
8.3 |
38.2 |
|
B-3 |
0.0030 |
24.7 |
3：07 |
4：17 |
4.6 |
19.2 |
8.6 |
38.1 |
（二）、接枝共聚型聚羟酸改性高分子合成原料
1、在福建某水泥公司￠3.2m×13m水泥磨生产普通硅酸盐水泥42.5（试样编号：C）
A、复配比例（%）：本产品：醇胺类：醇类=65：25：15
B、使用前后各参数对比，见表五，表六：
表五 助磨剂掺量对磨机台时、比表及水泥筛余量的影响
|
试样
编号 |
助磨剂
掺量(%) |
台时
（t/h） |
比表面积
(m2/kg |
80um筛余 |
45um筛余 |
|
筛余值(%) |
降低值(%) |
降低率(%) |
筛余值(%) |
降低值(%) |
降低率(%) |
|
C-0 |
0 |
46 |
384 |
3.8 |
- |
- |
19.4 |
- |
- |
|
C-1 |
0.0020 |
49 |
396 |
2.8 |
1.0 |
26.3% |
13.4 |
6.0 |
30.9% |
|
C-2 |
0.0025 |
49 |
406 |
2.6 |
1.2 |
31.6% |
13.6 |
5.8 |
29.9% |
|
C-3 |
0.0030 |
50 |
394 |
2.8 |
1.0 |
26.3% |
12.9 |
6.5 |
33.5% |
表六 使用助磨剂后水泥物理性能比较
|
试样编号 |
助磨剂
掺量(%) |
标准稠度用水量(%) |
凝结时间(h) |
强度(MPa) |
|
初凝 |
终凝 |
3d抗折 |
3d抗压 |
28抗折 |
28d抗压 |
|
C-0 |
0 |
25.3 |
2：23 |
3：41 |
4.2 |
19.0 |
6.9 |
43.6 |
|
C-1 |
0.0020 |
25.8 |
2：44 |
4：04 |
5.0 |
21.4 |
7.4 |
46.9 |
|
C-2 |
0.0025 |
26.4 |
2：28 |
3：49 |
5.1 |
21.7 |
7.3 |
47.2 |
|
C-3 |
0.0030 |
25.1 |
2：54 |
4：10 |
4.9 |
21.8 |
7.3 |
48.1 |
2、在广东某水泥公司￠4.2m×13m水泥磨生产复合水泥42.5R（试样编号：D），
A、复配比例（%）：本产品：醇胺类：醇类=55：20：25
B、使用前后各参数对比，见表七、表八：
表七 助磨剂掺量对磨机台时、比表及水泥筛余量的影响
|
试样
编号 |
助磨剂
掺量(%) |
台时
（t/h） |
比表面积
(m2/kg) |
80um筛余 |
45um筛余 |
|
筛余值(%) |
降低值(%) |
降低率(%) |
筛余值(%) |
降低值(%) |
降低率(%) |
|
D-0 |
0 |
135 |
360 |
3.8 |
- |
- |
15.6 |
- |
- |
|
D-1 |
0.0020 |
142 |
380 |
2.6 |
1.2 |
31.5% |
12.6 |
3.0 |
19.2% |
|
D-2 |
0.0025 |
141 |
375 |
2.3 |
1.5 |
39.5% |
11.5 |
4.1 |
26.3% |
|
D-3 |
0.0030 |
145 |
381 |
2.5 |
1.3 |
34.2% |
11.8 |
3.8 |
24.4% |
表八 使用助磨剂后水泥物理性能比较
|
试样编号 |
助磨剂
掺量(%) |
标准稠度用水量(%) |
凝结时间(h) |
强度(MPa) |
|
初凝 |
终凝 |
3d抗折 |
3d抗压 |
28抗折 |
28d抗压 |
|
D-0 |
0 |
26.7 |
2：30 |
4：40 |
4.2 |
19.8 |
7.2 |
43.2 |
|
D-1 |
0.0020 |
26.4 |
2：35 |
4：35 |
4.5 |
21.9 |
8.0 |
46.4 |
|
D-2 |
0.0025 |
26.8 |
3：10 |
4：45 |
4.5 |
21.7 |
8.5 |
47.1 |
|
D-3 |
0.0030 |
26.5 |
3：15 |
4：15 |
4.7 |
22.0 |
8.4 |
46.3 |
