一种微胶囊型助磨剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及矿粉和水泥助磨剂，尤其涉及一种微胶囊型助磨剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、混凝土水泥和矿粉等胶凝材料的制备过程，需要消耗大量的能量和碳排放较高。以水泥为例，水泥建筑行业中用量最多的胶凝材料，每生产1吨水泥需要消耗约40亿焦耳的能量，同时排放出1吨的co2，水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗电最多、最为关键的过程。通过粉磨，将建筑粉料中的固体颗粒粉磨至适宜的粒度，形成一定的颗粒级配，以增大其水化面积，加速水化速率，满足水泥浆体凝结，硬化要求。在粉磨的前期，固体颗粒较大，比表面能较小，不需要助剂也可以达到细磨效果；而随着粉磨过程中固体颗粒慢慢变细，中后期颗粒的比表面能逐渐增大，部分颗粒表面有较高的静电，容易形成静电吸附包球现象，并具有再次聚结趋势。在粉磨前加入少量的水泥助磨剂，在早强剂电荷屏蔽与表面活性特性双重作用下，能够大幅度降低粉磨过程中形成的静电吸附包球现象，并可以降低粉磨过程中形成的超细颗粒的再次聚结趋势，提高粉磨效率。水泥助磨剂也能显著改善水泥流动性，提高磨机的研磨效果和选粉机的选粉效率，作为一种化学添加剂，助磨剂能改善水泥颗粒分布并激发水化动力，从而提高水泥早期强度和后期强度。此外，在相同有效成分的条件下，提升胶凝材料的强度意味着同等级的混凝土只需更少的胶凝材料用量，这样既可以降低成本又可减少碳排放，因此，通过水泥助磨剂等助剂提升胶凝材料的强度(活性)也一直是业内的重点目标之一。

2、目前，常规的助磨剂为三乙醇胺、二乙醇胺等助磨剂有机物，这类物质在高温和机械粉磨的环境下，助磨剂分子会慢慢分解、挥发和失效，由此产生了助磨剂和含量与粉磨生产过程中的需求量不匹配的问题，即在不需要助磨剂的前期，助磨剂的含量最高，在需要助磨剂的中后期，助磨剂的含量不足的问题，影响了粉磨的效率和效果和减弱了助磨剂对粉料强度的提高作用。且单一醇胺类、醇类化合物助磨剂的功能性官能团较单一，与物料的适用面较窄，限制了助磨效果。

3、中国专利cn110218017a《一种新型改性水泥助磨剂及其制备方法》中公开了一种包括改性三乙醇胺的水泥助磨剂，化学稳定性好，掺加量低，提高了水泥的早期强度和后期强度，但并未研究与粉磨生产过程中的需求量匹配的问题，且其对水泥各龄期的强度增强效果仍需进一步提升。

4、因此，提供一种既能提高水泥各龄期的强度，又能较好地与粉磨生产过程中的需求量匹配，提升混凝土工作性能的微胶囊型助磨剂及其制备方法和应用具有重要意义。

技术实现思路

1、鉴于现有水泥助磨剂存在与粉磨生产过程中的需求量不匹配，对水泥各龄期的强度增强效果仍需进一步提升的问题，本发明提供一种微胶囊型助磨剂及其制备方法和应用，以交联型高分子材料为外壳，由交联增强单体引入增强组分构成，既赋予了微胶囊良好的机械强度，又提供了较好的隔绝和缓慢释放作用，匹配粉磨生产过程对助磨剂的需求，提高了助磨剂的利用率和助磨的效率，无需大掺量加入，也能够有效提升砂浆和混凝土各个龄期的强度，适合大规模推广和工业化生产，对推动建筑行业的可持续发展有积极意义。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

3、一种微胶囊型助磨剂的制备方法，包括以下步骤：

4、s1.制备交联增强单体：将醇胺加入二氯甲烷中，在5℃下溶解均匀，并加入三乙胺，制得反应底液，待用；在二氯甲烷中，加入甲基丙烯酰氯，制备得滴加液，待用；在1h内匀速将滴加液滴入反应底液中，保持搅拌1h，获得交联增强单体粗产物，洗涤、过滤，真空烘干，即得所述交联增强单体；

5、s2.将引发剂和乳化剂溶解于水，加入有机醇胺，以1000-1800r/min的速率搅拌，得到芯液，待用；

6、s3.往有机溶剂加入酯类单体和s1所得交联增强单体，升温至70-90℃，在1000-1800r/min持续搅拌的条件下，滴入芯液，保持搅拌，聚合反应6-10h，冷却至室温，过滤，得到粗产品，洗涤3-5次，即得所述微胶囊型助磨剂。

7、进一步的，s1所述反应底液中醇胺、二氯甲烷、三乙胺的质量比为(149-191):(600-700):(146-267)；s1所述滴加液中二氯甲烷、甲基丙烯酰氯质量比为(400-500):(188-249)。

8、进一步的，s1所述洗涤、过滤为用饱和氯化钠溶液洗涤和过滤粗产物3次；s1所述真空烘干为在30-40℃、10kpa以下的真空烘箱中，烘干5-8h。

9、进一步的，s2所述引发剂为过氧化氢、过硫酸铵和过硫酸钾中的一种或多种；s2所述乳化剂十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种；s2所述醇胺为三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺和三异丙醇胺中的一种或多种。

10、进一步的，s3所述有机溶剂为甲苯；s3所述酯类单体为丙烯酸丁酯、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种或多种。

11、进一步的，s3所述洗涤为用沸点为30-60℃的低沸点石油醚洗涤。

12、进一步的，所述交联增强单体、引发剂、乳化剂、有机醇胺、有机溶剂、酯类单体和水的质量比为(5-10):(0.05-0.5):(0.2-1.2):(12-18):(80-120):(20-30):(0.5-20)。

13、本发明的另一目的在于提供一种微胶囊型助磨剂。

14、一种微胶囊型助磨剂，根据前述任一项所述的制备方法制备得到。

15、本发明的另一目的在于提供一种微胶囊型助磨剂的应用。

16、一种上述的微胶囊型助磨剂在水泥混凝土中的应用。

17、进一步的，在制备水泥时加入微胶囊型助磨剂，掺量为0.04-0.08％。

18、与现有技术相比，本发明具有如下优点及有益效果：

19、本发明提供一种微胶囊型助磨剂的制备方法，针对传统的微胶囊的机械强度不足，以交联型高分子材料为外壳，由交联增强单体引入可水解的增强组分构成，既赋予了微胶囊良好的机械强度，又能较好地隔绝内部助磨剂与外部环境，使之在一定温度和环境下稳定存在，具有隔离、低吸水保护和缓慢释放的效果，有助于助磨剂稳定保存，匹配粉磨生产过程对助磨剂的需求，即在粉磨的作用下，本发明的微胶囊型助磨剂可保证前期不释放，在中后期缓慢破裂，能在研磨过程中持续为体系提供助磨剂，有效避免研磨前期助磨剂消耗较大，后期助磨效果差的问题，提高了助磨剂的利用率和助磨的效率。同时通过微胶囊型助磨剂缓慢释放醇胺，醇胺中的氮元素有良好的配位作用，可加快水泥(矿粉)水化产物的溶解和转移，促进水泥(矿粉)的水化，使本发明的微胶囊型助磨剂无需大掺量加入，也能够有效提升砂浆和混凝土各个龄期的强度，适合大规模推广和工业化生产，对推动建筑行业的可持续发展有积极意义。

技术特征：

1.一种微胶囊型助磨剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.一种根据权利要求1所述的微胶囊型助磨剂的制备方法，其特征在于，s1所述反应底液中醇胺、二氯甲烷、三乙胺的质量比为(149-191):(600-700):(146-267)；s1所述滴加液中二氯甲烷、甲基丙烯酰氯质量比为(400-500):(188-249)。

3.一种根据权利要求1所述的微胶囊型助磨剂的制备方法，其特征在于，s1所述洗涤、过滤为用饱和氯化钠溶液洗涤和过滤粗产物3次；s1所述真空烘干为在30-40℃、10kpa以下的真空烘箱中，烘干5-8h。

4.一种根据权利要求1所述的微胶囊型助磨剂的制备方法，其特征在于，s2所述引发剂为过氧化氢、过硫酸铵和过硫酸钾中的一种或多种；s2所述乳化剂十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种；s2所述有机醇胺为三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺和三异丙醇胺中的一种或多种。

5.一种根据权利要求1所述的微胶囊型助磨剂的制备方法，其特征在于，s3所述有机溶剂为甲苯；s3所述酯类单体为丙烯酸丁酯、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种或多种。

6.一种根据权利要求1所述的微胶囊型助磨剂的制备方法，其特征在于，s3所述洗涤为用沸点为30-60℃的低沸点石油醚洗涤。

7.一种根据权利要求1所述的微胶囊型助磨剂的制备方法，其特征在于，所述交联增强单体、引发剂、乳化剂、有机醇胺、有机溶剂、酯类单体和水的质量比为(5-10):(0.05-0.5):(0.2-1.2):(12-18):(80-120):(20-30):(0.5-20)。

8.一种微胶囊型助磨剂，其特征在于，根据权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到。

9.一种根据权利要求8所述的微胶囊型助磨剂在水泥混凝土中的应用。

10.一种根据权利要求9所述的微胶囊型助磨剂在水泥混凝土中的应用，其特征在于，在制备水泥时加入微胶囊型助磨剂，掺量为0.04-0.08％。

技术总结本发明提供一种微胶囊型助磨剂及其制备方法和应用，该制备方法，包括以下步骤：S1.将醇胺加入二氯甲烷中，并加入三乙胺，制得反应底液，待用；在二氯甲烷中，加入甲基丙烯酰氯，制备得滴加液，待用；在1h内匀速将滴加液滴入反应底液中，保持搅拌1h，洗涤、过滤，真空烘干，即得所述交联增强单体；S2.将引发剂和乳化剂溶解于水，加入醇胺，搅拌，得到芯液，待用；S3.往有机溶剂加入酯类单体交联增强单体，升温，在持续搅拌的条件下，滴入芯液，聚合反应，冷却，过滤，洗涤，即得所述微胶囊型助磨剂。该微胶囊型助磨剂能够匹配粉磨生产过程对助磨剂的需求，有效提升砂浆和混凝土各个龄期的强度，对推动建筑行业的可持续发展有积极意义。技术研发人员：周治国,黄褔仁,吴英哲,邵强,张金龙,钟开红受保护的技术使用者：广州市建筑科学研究院集团有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6