一種醋酸三乙醇胺酯及其製備與應用的製作方法

2023-09-22 04:24:55 2

專利名稱：：一種醋酸三乙醇胺酯及其製備與應用的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種醋酸三乙醇胺酯及其製備方法與在水泥粉磨生產中的應用。技術背景在水泥生產中，粉磨是一個重要的環節。目前,我國大多數水泥企業都是使用球磨機來粉磨水泥熟料，不但能耗大，效率低，而且粉磨產品的粗顆粒多，粒度分布不合理,影響了水泥質量。為提高粉磨效率、降低能耗、改善水泥產品性能，採用水泥助磨劑是一種可行的、具有經濟效益的方式。目前,絕大多數的水泥生產廠家都使用助磨劑，但應用效果卻不盡人意。國內常用的助磨增強劑主要是由三乙醇胺與其它助劑復配而成，雖然有一定的助磨效果，使水泥早期強度有所提高，但後期強度較差，而且三乙醇胺價格較貴，使用成本過高。經檢索，，在水泥粉磨生產中用醋酸三乙醇胺酯替代常用的三乙醇胺類助磨劑以增強助磨效果的研究論文及專利還未見報導。
發明內容針對現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種醋酸三乙醇胺酯及其製備方法與在水泥粉磨生產中的應用。本發明所述醋酸三乙醇胺酯，由單醋酸三乙醇胺酯、雙醋酸三乙醇胺酯和三醋酸三乙醇胺酯共同組成，其特徵在於所述醋酸三乙醇胺酯以如下方法製得在反應容器內加入設定量的三乙醇胺，攪拌並加入其摩爾比15倍量的醋酸或醋酸酐，同時加入1/101/20三乙醇胺摩爾量的催化劑和15倍三乙醇胺摩爾量的脫水劑，加熱反應容器，逐漸升溫至10(TC14(TC，回流脫水，直至不再有水脫出止，減壓回收脫水劑及未反應的醋酸，反應容器中的剩餘物即為醋酸三乙醇胺酯。上述進一步優選的方式是所述醋酸三乙醇胺酯以如下方法製得在反應容器內加入設定量的三乙醇胺，攪拌並加入其摩爾比35倍量的醋酸或醋酸酐，同時加入1/121/17三乙醇胺摩爾量的催化劑和23倍三乙醇胺摩爾量的脫水劑，加熱反應容器，逐漸升溫至12(TC14(TC，回流脫水，直至不再有水脫出止，減壓回收脫水劑及未反應的醋酸，反應容器中的剩餘物即為醋酸三乙醇胺酯。其中上述催化劑優選氨基磺酸或濃硫酸；上述脫水劑是苯、甲苯、二甲苯或是它們任意體積比的混合物。本發明所述醋酸三乙醇胺酯作為水泥助磨增強劑在水泥粉磨生產中的應用，其特徵在於所述醋酸三乙醇胺酯作為水泥助磨增強劑的添加量是水泥總重量的0.006-0.02%。進一步優選的方式是所述醋酸三乙醇胺酯作為水泥助磨增強劑的添加量是水泥總重量的0.01-0.015%。本發明的有益效果和特點(1)以三乙醇胺、醋酸(醋酸酐)，在10(TC14(TC、催化劑作用下脫水反應製備醋酸三乙醇胺酯，方法簡便，成本低、產率高，易於實施。(2)試驗結果表明，醋酸三乙醇胺酯是一種新型水泥助磨增強劑，其可單獨用於水泥粉磨過程中，對水泥具有良好的助磨增強效果，且用量少、無腐蝕，成本低，能有效提高水泥質量，進一步降低水泥生產成本。(3)本發明的醋酸三乙醇胺酯可與水以任意比例混合，pH6.0-7.0。(4)本發明的醋酸三乙醇胺酯可替代常用的三乙醇胺類助磨劑，與常用三乙醇胺類助磨劑相比，在同等條件下本發明的醋酸三乙醇胺酯能顯著增加水泥比表面積，提高水泥強度，且無腐蝕性。具體實施例方式為了更好的理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅限於下面的實施例。實施例1醋酸三乙醇胺酯的製備在500ml四口反應瓶中，加入三乙醇胺29.83g(0.20mol)，二甲苯60.Oml(O.50mol)、醋酸54.04g(0.90mol)、氨基磺酸1.25g,攪拌均勻後，加熱反應瓶，逐漸升溫至13(TC14(TC，回流脫水，直至不再有水脫出止，將反應裝置改為減壓蒸餾，蒸出二甲苯57.5ml和未反應的醋酸10.50g，經鑑定，反應瓶中剩餘物62.30g即為本發明所述產物——醋酸三乙醇胺酯。實施例2醋酸三乙醇胺酯的製備在1000ml四口反應瓶中，加入三乙醇胺82.93g(0.50mol，含量90.0%),二甲苯90.0ml(0.76mol)，加熱回流，脫去三乙醇胺中的水8.3g;冷卻後，向反應瓶中加醋酸90.lg(1.50mol)、濃硫酸5.0g，攪拌均勻後，逐漸升溫至12(TC130。C，回流脫水，直至不再有水脫出止，將反應裝置改為減壓蒸餾，蒸出二甲苯87.0ml,水和未反應的醋酸20.0g，經鑑定，反應瓶中剩餘物104.0g即為本發明所述產物——醋酸三乙醇胺酯。實施例3醋酸三乙醇胺酯作為水泥助磨增強劑在水泥粉磨生產中的應用醋酸三乙醇胺酯作為水泥助磨增強劑的添加量是水泥總重量的0.01%,以常規方式進行水泥粉磨生產。實施例4醋酸三乙醇胺酯作為水泥助磨增強劑在水泥粉磨生產中的應用醋酸三乙醇胺酯作為水泥助磨增強劑的添加量是水泥總重量的0.02%,以常規方式進行水泥粉磨生產。實施例4醋酸三乙醇胺酯在水泥粉磨中的應用性能評價以三乙醇胺為參比項，在不同的添加量下，醋酸三乙醇胺酯與水泥熟料和石膏在閉路磨機內粉磨一定的時間，通過檢測分析粉體的比表面積、粒徑分布、中值粒徑和均勻性係數，同時檢測水泥的早期強度，說明了改性後的三乙醇胺對水泥的助磨增強效果。l.試驗用水泥熟料水泥熟料的化學和物相特徵見表一表一、水泥熟料的化學和物相特徵tableseeoriginaldocumentpage52.經鄂式破碎機破碎的熟料和石膏分別計量後混合入磨(熟料95%,石膏5%)，醋酸三乙醇胺酯和三乙醇胺分別按照0.006%、0.01%、0.015%和0.02%，的摻加量在入磨前添加，然後在0500mmX500mm試驗磨中對應每種摻量分別粉磨30rain。粉磨後的粉體進行特性測試，比表面積測試依據GB/T8074-2008勃氏法，粒度分布用Nikon金像ME-600雷射粒度儀測試，水泥早期強度的測定按照GB/T17671-1999施行。3.水泥粉磨後的性能評價(1)比表面積比表面積是衡量顆粒粗細的指標，測試結果見表二表二、粉磨30min不同摻加量對應水泥的比表面積tableseeoriginaldocumentpage5由表二可看出在相同的助磨時間下，添加O.006%0.015%醋酸三乙醇胺酯的水泥比表面積比相應的三乙醇胺的高到十個百分點。摻量0.01%時，兩者的比表面積極其接近。(2)粒徑分布、中值粒徑和均勻性係數顆粒粒徑分布是影響水泥性能的重要參數，它比比表面積更能反映顆粒的分散情況，不同的粒徑分布比例直接影響水泥的化學和力學特性。為了便於下面的測試在基於比表面積相同的條件下，取添加量0.01%。三乙醇胺與醋酸三乙醇胺酯對粒徑分布的貢獻見表三表三、三乙醇胺與醋酸三乙醇胺酯對粒徑分布的貢獻tableseeoriginaldocumentpage5由表三可以看出助磨時間為30min時，對於早期強度有影響〈10Pffl的顆粒，醋酸三乙醇胺酯中的比三乙醇胺中的多；而對於影響後期強度332Mm顆粒三乙醇胺中的含量卻明顯降低。利甩RRSB方程得到均勻性係數n，此參數表示粒度分布的寬窄程度。n值越小，粒度分布範圍越廣，反之就越窄。但如何選擇均勻性係數n值，大家的觀點有所不同，根據西方發達國家水泥粉磨的作法認為，n值越接近l對提高水泥性能是有利的。在助磨時間為30fflin時，兩種助磨劑所對應的n值都趨向於l。從表三中Ds。數據看出，也是醋酸三乙醇胺酯助磨劑的效果好，它使水泥的D5。由21.98陶減小到19.52Mm，減少了10.70%。(3)早期強度水泥的早期強度對比見表四表四、水泥的早期強度對比助磨劑(0.01%)空白三乙醇胺醋酸三乙醇胺酯3天抗壓強度，MPa31.332.632.97天抗壓強度，MPa40.840.742.328天抗壓強度，MPa50.550.954.5由表四證實醋酸三乙醇胺酯的增強效果明顯優於三乙醇胺。以上數據說明，醋酸三乙醇胺酯對水泥具有良好的助磨增強效果，且用量少、成本低，其PH:6.0-7.0，無腐蝕作用。權利要求1.一種醋酸三乙醇胺酯，由單醋酸三乙醇胺酯、雙醋酸三乙醇胺酯和三醋酸三乙醇胺酯共同組成，其特徵在於所述醋酸三乙醇胺酯以如下方法製得在反應容器內加入設定量的三乙醇胺，攪拌並加入其摩爾比1～5倍量的醋酸或醋酸酐，同時加入1/10～1/20三乙醇胺摩爾量的催化劑和1～5倍三乙醇胺摩爾量的脫水劑，加熱反應容器，逐漸升溫至100℃～140℃，回流脫水，直至不再有水脫出止，減壓回收脫水劑及未反應的醋酸，反應容器中的剩餘物即為醋酸三乙醇胺酯。2.根據權利要求1所述的醋酸三乙醇胺酯，其特徵在於所述醋酸三乙醇胺酯以如下方法製得在反應容器內加入設定量的三乙醇胺，攪拌並加入其摩爾比35倍量的醋酸或醋酸酐，同時加入1/121/17三乙醇胺摩爾量的催化劑和23倍三乙醇胺摩爾量的脫水劑，加熱反應容器，逐漸升溫至12(TC14(rC，回流脫水，直至不再有水脫出止，減壓回收脫水劑及未反應的醋酸，反應容器中的剩餘物即為醋酸三乙醇胺酯。3.根據權利要求1或2所述的醋酸三乙醇胺酯，其特徵在於所述催化劑是氨基磺酸或濃硫酸。4.根據權利要求1或2所述的醋酸三乙醇胺酯，其特徵在於所述脫水劑是苯、甲苯、二甲苯或是它們任意體積比的混合物。5.權利要求1或2所述醋酸三乙醇胺酯作為水泥助磨增強劑在水泥粉磨生產中的應用，其特徵在於所述醋酸三乙醇胺酯作為水泥助磨增強劑的添加量是水泥總重量的0.006-0.0216.根據權利要求5所述的應用，其特徵在於所述醋酸三乙醇胺酯作為水泥助磨增強劑的添加量是水泥總重量的0.01-0.015%。全文摘要本發明公開了一種醋酸三乙醇胺酯，由單醋酸三乙醇胺酯、雙醋酸三乙醇胺酯和三醋酸三乙醇胺酯共同組成，其以三乙醇胺、醋酸(醋酸酐)為原料，在100℃～140℃、催化劑作用下脫水反應製得；本發明還公開了所述醋酸三乙醇胺酯作為水泥助磨增強劑在水泥粉磨生產中的應用，其添加量是水泥總重量的0.006-0.02％。本發明的醋酸三乙醇胺酯對水泥具有良好的助磨增強效果，且用量少、無腐蝕，成本低，能有效提高水泥質量，進一步降低水泥生產成本，與常用三乙醇胺類助磨劑相比，在同等條件下本發明的醋酸三乙醇胺酯能顯著增加水泥比表面積，提高水泥強度。文檔編號C07C213/06GK101665439SQ200910018488公開日2010年3月10日申請日期2009年9月29日優先權日2009年9月29日發明者彬王,楓王,王明剛申請人:山東大學