一種貝利特硫鋁酸鹽水泥增強劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種貝利特硫鋁酸鹽水泥增強劑及其制備方法，特別是一種聚酰胺多 酚型增強劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 水泥工業是我國能量消耗的大戶，節能減排一直是我國水泥工業發展的方向。貝 利特硫鋁酸鹽水泥由于經過了特殊的設計，改變了水泥熟料中的礦物種類和組成，使得該 品種水泥的生產能耗顯著降低，同時還能大量消納粉煤灰等工業廢棄物，經濟效益和社會 效益顯著，符合水泥工業低能耗綠色環保的理念，具有很好的發展前景。
[0003] 眾所周知，在水泥中摻加混合材，一方面能夠消納工業廢棄物，另一方面能夠降低 水泥的生產成本。混合材在水泥水化過程中需要消耗Ca(0H) 2生成膠凝性水化產物，從而為 水泥硬化體提供強度，而貝利特硫鋁酸鹽水泥相比普通硅酸鹽水泥，由于其礦物組成中硅 酸鈣礦物含量低，水化過程中生成的Ca(0H)2的數量顯著減少，在混合材摻量較大的情況 下，能夠生成的膠凝性水化產物較少，水泥的強度下降幅度較大。以42.5強度等級水泥為 例，相同強度等級的熟料，普通硅酸鹽水泥熟料中能夠摻加30%以上的混合材，而貝利特硫 鋁酸鹽水泥中只能摻加20~25%混合材。如何通過引入新的技術手段，增加大摻量混合材 貝利特硫鋁酸鹽水泥的強度，是進一步降低貝利特硫鋁酸鹽水泥的成本，拓寬其應用范圍 的新課題，而這方面的研究目前尚未見報道。
【發明內容】
[0004] 本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種貝利特硫鋁酸鹽水泥增強 劑及其制備方法，該增強劑在混合材摻量較大的情況下，能夠加速貝利特礦物的水化，增加 大摻量混合材貝利特硫鋁酸鹽水泥的早期和后期強度，進一步降低貝利特硫鋁酸鹽水泥的 生產成本。
[0005] 本發明具有的優點和積極效果是：
[0006] (1)增強劑屬于綠色環保產品，制備過程不產生三廢。
[0007] (2)增強劑的制備過程工藝操作簡單，便于控制。
[0008] (3)增強劑可以在摻量較低的情況下有效增加大摻量混合材的貝利特硫鋁酸鹽水 泥的強度。經測試，在增強劑摻量為水泥質量的0.04%的條件下，水泥3天抗壓強度最高提 高5.4MPa，28天抗壓強度最高提高6.9MPa，具有明顯的經濟效益。
[0009] (4)增強劑對大摻量混合材的貝利特硫鋁酸鹽水泥的增強效果明顯，經測試，水泥 3天抗壓強度提高3-6MPa，28天抗壓強度提高4-7MPa。
[0010] 綜上所述，本發明提供的增強劑是由四乙烯五胺、馬來酸酐和苯酚按照一定的摩 爾比，在引發劑和催化劑的作用下，在適當溫度條件下進行自由基反應而成。本發明提供的 增強劑能夠提高大摻量混合材的貝利特硫鋁酸鹽水泥的早期和后期強度，經濟效益十分顯 著，具有很好的推廣前景。
【具體實施方式】
[0011] 為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是 應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特征和優點，而不是對本發明權利要求的 限制。
[0012] 本發明實施例1-4(對應增強劑J1-J4)各原料組分配比(摩爾比）如表1所示。
[0013 ]表1實施例卜4 (對應增強劑J卜J4)各原料組分摩爾比
[0014]
[0015] 實施例1:
[0016] 制備增強劑J1:在裝有電動攪拌器、冷凝管、溫度計及水浴加熱裝置的反應容器 中，加入37.868(0.2111〇1)四乙烯五胺和58.848(0.6111〇1)馬來酸酐，攪拌升溫至60°(：使二者 完全溶解，之后開始按照1.2ml/min的速率滴加占四乙烯五胺和馬來酸酐總質量3%的質量 分數為5 %的過硫酸銨水溶液，同時將水浴裝置以3-5 °C/min的速率升溫至合成反應溫度70 °C，持續攪拌反應2小時;保持合成反應溫度為70°C，向反應容器中加入22.58g(0.24mol)) 苯酚，同時向反應容器中按照〇.2ml/min的速率滴加占四乙烯五胺、馬來酸酐和苯酚總質量 1.5 %的質量分數為1.0 %的亞硫酸氫鈉水溶液，持續攪拌反應8h，然后停止攪拌，保溫2h; 保溫結束后，冷卻至室溫，再用2mol/L NaOH水溶液調節pH=6.5,所得淡黃色粘稠液體即為 增強劑J1。
[0017] 由上述合成反應可知，上述貝利特硫鋁酸鹽水泥增強劑J1分子結構通式如下：
[0018]
[0019] 式中，R為鈉離子，m表示單體在聚合物中的重復單元數，數均分子量為26300，粘度 (25。〇為 109mPa · S，m = 50。
[0020] 實施例2
[0021] 制備增強劑J2:在裝有電動攪拌器、冷凝管、溫度計及水浴加熱裝置的反應容器 中，加入37.868(0.2111〇1)四乙烯五胺和78.458(0.8111〇1)馬來酸酐，攪拌升溫至60°(：使二者 完全溶解，之后開始按照1.2ml/min的速率滴加占四乙烯五胺和馬來酸酐總質量4%的質量 分數為4%的過硫酸銨水溶液，同時使水浴裝置以3-5 °C/min的速率升溫至合成反應溫度80 °C，持續攪拌反應2小時;保持合成反應溫度為80°C，向反應容器中加入15.06g(0.16mol)苯 酚，同時向反應容器中按照〇.2ml/min的速率滴加占四乙烯五胺、馬來酸酐和苯酚總質量 1.5 %的質量分數為1.5 %的亞硫酸氫鈉水溶液，持續攪拌反應8h，然后停止攪拌，保溫4h; 保溫結束后，冷卻至室溫，再用2mol/L NaOH水溶液調節pH=7.0，所得淡黃色粘稠液體即為 增強劑J2。
[0022] 由上述合成反應可知，上述貝利特硫鋁酸鹽水泥增強劑J2分子結構通式如下：
[0023]
[0024] 式中，R為鈉離子，m表示單體在聚合物中的重復單元數，所述貝利特硫鋁酸鹽水泥 增強劑J2的數均分子量為31560,粘度(25°C)為117mPa · S，m = 60。
[0025] 實施例3
[0026] 制備增強劑J3:在裝有電動攪拌器、冷凝管、溫度計及水浴加熱裝置的反應容器 中，加入37 · 86g(0 · 2mol)四乙烯五胺和98 · 06g( 1 · Omol)馬來酸酐，攪拌升溫至65°C，使二者 完全溶解，之后開始按照1.2ml/min的