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(guó)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(guó)各種建筑工程項(xiàng)目的不斷增多，對(duì)水泥的需求也越來(lái)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(lái)源和制成技術(shù)等問(wèn)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(wèn)題，生產(chǎn)出中國(guó)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(shì)。

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(wú)機(jī)的高分子化合物，因此擁有機(jī)聚合物和無(wú)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(wú)毒無(wú)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(guò)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(wú)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(guò)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(shì)。

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(guò)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(guó)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(guò)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(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(rùn)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(guò)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(yǔ)

通過(guò)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(shì)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(guó),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(lè)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。