有機(jī)硅改性高分子水泥助磨劑合成研究

梁英(石家莊市海森化工有限公司，河北 石家莊 051130)

有機(jī)硅改性高分子水泥助磨劑合成研究

梁英(石家莊市海森化工有限公司，河北 石家莊 051130)

水泥作為我國建筑工事的主要基礎(chǔ)材料之一，具有用途廣、用量大的特點(diǎn)。隨著我國各種建筑工程項(xiàng)目的不斷增多，對(duì)水泥的需求也越來越大，水泥生產(chǎn)的規(guī)模也不斷擴(kuò)大。但由于生產(chǎn)工藝還存在一定的不足，導(dǎo)致了水泥生產(chǎn)能耗較高而利用率卻很低的不良現(xiàn)象。因此，為了在保證質(zhì)量的同時(shí)提高水泥的利用效率，一些企業(yè)開始利用有機(jī)硅改性高分子作用原理進(jìn)行水泥助磨劑的研發(fā)。基于上述背景，本文將在初步了解有機(jī)硅改性高分子特性的基礎(chǔ)上，借鑒相關(guān)學(xué)者的研究成果，進(jìn)行有機(jī)硅改性高分子水泥助磨劑的合成研究。

有機(jī)硅；改性高分子；水泥助磨劑；合成研究

當(dāng)前，水泥助磨劑在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛。一些常用的水泥助磨劑雖然對(duì)于降低生產(chǎn)能耗、提高能量利用率具有一定的積極作用，但是由于合成物的來源和制成技術(shù)等問題，使這些助磨劑具有綜合成本高、穩(wěn)定性差的不足。因此，為了更好的應(yīng)對(duì)這些問題，生產(chǎn)出中國制造的成本適中、穩(wěn)定性較高的水泥助磨劑已經(jīng)成為水泥生產(chǎn)的必然趨勢。

1 有機(jī)硅改性高分子的特性

1.1 穩(wěn)定性較好

有機(jī)硅高分子是一種半有機(jī)、半無機(jī)的高分子化合物，因此擁有機(jī)聚合物和無機(jī)聚合物的雙重特性，具有耐高低溫、耐氣候老化、耐臭氧、電氣絕緣、無毒無味、生理惰性等多種優(yōu)異性能[1]。有機(jī)硅改性高分子不僅結(jié)合了上述高分子的優(yōu)點(diǎn)，還具有梳型分子結(jié)構(gòu)，多種功能基因團(tuán)使得分子的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，而且分子能夠錨固在水泥顆粒的表面，具有較好的分散性。

1.2 表面活性較高

有機(jī)硅改性高分子是對(duì)經(jīng)過有機(jī)硅高分子化學(xué)改性或共混改性（包括接枝共聚、嵌段共聚、交替共聚、無視共聚等方式）而形成的新的高分子聚合物的一種統(tǒng)稱[2]。通過這些化學(xué)反應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)分子的靈活設(shè)計(jì)，進(jìn)行有針對(duì)性的功能基團(tuán)選擇，使分子結(jié)構(gòu)的性能更好、有機(jī)硅的表面活性更高。這與其他水泥助磨劑相比具有更明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。

1.3 環(huán)保作用顯著

有機(jī)硅改性高分子聚合物是一種可以循環(huán)利用的綠色原料，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和使用的清潔化，且過程中不會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的廢氣、廢水或廢渣等固體廢棄物。這一特性使有機(jī)硅改性高分子水泥助磨劑的研發(fā)更加符合我國節(jié)約能源和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求[3]。

2 有機(jī)硅改性高分子在水泥助磨劑研發(fā)中的應(yīng)用原理

水泥助磨劑指的是在水泥熟料的粉磨過程中加入的少量液體或固體的物質(zhì)，以提高粉磨效率或降低能耗，同時(shí)又不會(huì)損害水泥性能的化學(xué)添加劑外加物質(zhì)的統(tǒng)稱。那么，有機(jī)硅改性高分子是如何發(fā)揮這種水泥助磨劑作用的呢？下文將就此進(jìn)行有機(jī)硅改性高分子的作用原理分析。

有機(jī)硅改性干份子聚合物（因多個(gè)相近長度的線型支鏈相間連接在一個(gè)主鏈上而形成的聚合物，因形狀像梳子而得名。常用端基為雙鍵的大分子單體與其他烯類單體共聚制備，是一種構(gòu)筑控制聚合物）具有梳型的分子結(jié)構(gòu)[4]。

（1）有機(jī)硅改性高分子聚合物具有有效消除和減少團(tuán)聚的作用，將水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的能量能夠更多的用于水泥顆粒的粉碎，使顆粒更加均勻細(xì)膩，從而實(shí)現(xiàn)提高水泥粉磨效率、降低水泥能耗的目標(biāo)。

因?yàn)橛休^長的聚醚側(cè)鏈，且短鏈中包含著Si-O鍵和羥基、羧基等多種功能基團(tuán)，使其能夠很容易的吸附在水泥顆粒的表面。這時(shí)，分子中的負(fù)電荷就會(huì)使數(shù)你顆粒之間因產(chǎn)生靜電而出現(xiàn)排斥現(xiàn)象，起到顆粒分散的作用，對(duì)于防止裂紋界面的愈合發(fā)揮效用。而且，由于Si-O鍵具有極高的表面活性和分散性，可以有效的降低水泥顆粒表面的自由能，為長的聚醚側(cè)鏈能夠發(fā)揮更大的空間位阻效果，進(jìn)一步增強(qiáng)水泥顆粒的分散性能，起到加速裂紋擴(kuò)展的作用。

（2）有機(jī)硅改性高分子聚合物具有激發(fā)和誘導(dǎo)水泥混合材料的水化活性，增強(qiáng)水泥使用效果，延長水泥使用壽命的作用。

有機(jī)硅改性高分子的負(fù)電荷所產(chǎn)生的靜電排斥效應(yīng)可以結(jié)合長聚醚側(cè)鏈的空間位阻效應(yīng)，對(duì)于降低水界面張力、促進(jìn)水泥顆粒之間的潤滑效果發(fā)揮著重要的作用。能夠使水充分的進(jìn)入到水泥顆粒之間的微小空隙中去，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水泥流動(dòng)性的改善。

有機(jī)硅改性高分子水泥助磨劑的研發(fā)不僅能夠使水泥助磨劑在發(fā)揮改善水泥顆粒分布并激發(fā)水化動(dòng)力、提高水泥早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度等作用，還有利于改善水泥生產(chǎn)過程中的粉磨工藝，而且對(duì)于降低能量消耗、提高能量的使用效率具有重要的作用。綜上所述，運(yùn)用有機(jī)硅改性高分子進(jìn)行水泥助磨劑的研發(fā)具有一定的科學(xué)理論依據(jù)。

3 結(jié)語

通過本文對(duì)有機(jī)硅改性高分子水泥助磨劑的合成研發(fā)探究，使我們初步了解了有機(jī)硅改性高分子特性，并證實(shí)了有機(jī)硅改性高分子聚合物在水泥助磨劑合成研發(fā)中應(yīng)用的合理性。但這只是就理論而言?；趯?duì)我國企業(yè)當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和技術(shù)研究實(shí)力的考慮，具體的有機(jī)硅改性高分子水泥助磨劑合成研發(fā)工作還需要國家有關(guān)部門給予資金和技術(shù)方面的扶持。同時(shí)也需要虛心借鑒國外相關(guān)研究的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，在適度借鑒中逐漸提高我國有機(jī)硅改性高分子水泥助磨劑合成研發(fā)能力，建立具有高技術(shù)水平和專業(yè)優(yōu)勢的自主研發(fā)隊(duì)伍。

[1]鄭嬌玲,李偉峰,沈曉冬等.梳型聚合物水泥助磨劑的合成及應(yīng)用[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2015,37(1):32-37.

[2]陶昊,黃建國,施劍林等.水泥助磨劑的研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào),2013,27(17):105-109.

[3]許永東,陳小平,趙秋勇等.水泥助磨劑研究現(xiàn)狀及展望[J].材料導(dǎo)報(bào),2013,27(z1):314-316,338.

[4]王劍鋒,王棟民,李端樂等.水泥助磨劑分子結(jié)構(gòu)對(duì)其助磨性能的影響[J].硅酸鹽學(xué)報(bào),2013,(8):1111-1115.

梁英（1972-），男，漢族，籍貫：河北景縣，職稱：工程師，本科學(xué)歷，研究方向：主要從事精細(xì)化工品生產(chǎn)與研究。