三异丙醇胺在水泥助磨剂中的应用

  异丙醇胺于20世纪80年代开始工业化生产，生产和消费大多分布在在德国、美国、英国等国家。由于异丙醇胺具有独特的物理、化学性质，在发达国家有着极为广泛的应用。

  异丙醇胺根据羟基的构成划分为一异丙醇胺〔1-氨基-2-丙醇，简称MIPA〕、二异丙醇胺〔1、1′亚氨基-2-丙醇，简称DIPA〕及三异丙醇胺〔1，1，1″氨基-2-丙醇,简称TIPA〕三种同系物产品。属烷醇胺类物质，是一种具有胺基和醇性羟基的醇胺化合物，由于它的分子中既含有氨基，又含有羟基，因此具有胺和醇的综合性能，具有广泛的工业用途，是一种重要的基础性化工原料。

  在水泥助磨剂领域，早期用于水泥助磨剂的醇胺类化合物主要是三乙醇胺，由于三异丙醇胺的分散性和后期强度均优于三乙醇胺，随着水泥行业的发展和竞争的加剧，三异丙醇胺在水泥助磨剂中的应用得到了飞速发展。

  三异丙醇胺在水泥助磨剂中的应用，其特征是该水泥助磨剂中含有三异丙醇胺、三乙醇胺、助剂和水。所说的助剂是羧酸、木素磺酸盐、烷基磺酸盐中的一种或一种以上。根据配方要求，三异丙醇胺加特殊的比例水，然后加入其它原料在釜中常温常压下搅拌，直至产品各项指标合格后出料。三异丙醇胺添加量根据配方要求约为总原料的20%～60% 。添加法有两种：一是三异丙醇胺在水泥粉磨工艺中直接加入：因温度较低时（

  在水泥及水泥混凝土应用中，三异丙醇胺与三乙醇胺相比，在分散性、各龄期增强、应用条件上具有如下优势：

  1、分散性更好：应用在水泥助磨剂中时，起到助磨剂作用的根本原理是二者作为表面活性剂所具有的分散性，因三异丙醇胺的烷链和羟基异构的空间立体结构，而使得三异丙醇胺的分散性优于三乙醇胺；而分散性是水泥的重要指标，在实际应用中，三异丙醇胺对水泥的提产效果要优于三乙醇胺，且对水泥的流动性改善也优于三乙醇胺。

  2、早期增强性能：二者都是早强剂，但三乙醇胺扭转了水泥的早期凝结特性，进而达到早强的效果，而三异丙醇胺是通过促进早期凝结特性达到早强的效果。具体说就是三乙醇胺促进铝酸盐的早期水化，延缓硅酸盐的水化，提高了早强，但缩短了凝结时间；三异丙醇胺通过促进较难水化的铁酸盐的水化及分散性达到提高水泥矿物的水化程度，来提升早期强度。

  3、后期增强性能：三乙醇胺主要对早期强度有所促进，而三异丙醇胺通过促进难水化矿物的水化和提高水泥的分散性，大幅度的提升水泥的后期强度，国外试验表明在后期强度可提高3个兆帕以上，甚至5－12个兆帕。

  4、应用稳定性很高：三乙醇胺的应用对其掺量有明显的限制，当掺量超过0.1％达到超量时，有时会产生闪凝现象，影响水泥的凝结特性；三异丙醇胺的掺量范围为0.001％到0.2％，而随着掺量的增加，会逐渐提高增强效果。

  在石油价格持续上涨和对乙烯系列新产品需求增加的双重作用下，乙醇胺的价格持续上涨，异丙醇胺价格与乙醇胺价格差距大大缩小，乙醇胺逐渐失去其价格上的优势，随世界各国对环境问题的日益重视，乙醇胺的应用正逐步受到限制，如发达国家的《污染物排放及转移登记制度》将乙醇胺列为有害于人体健康的物质而限制使用，从而加快了乙醇胺的替代步伐。

  异丙醇胺的生产技术按反应原理可划分为间歇式低压低浓度氨水法、连续高压高浓度氨水法、连续高压超临界合成法。国外公司基本以连续高压高浓度氨水法为主，国内公司大多以间歇式低压低浓度氨水法为主，与国外先进工艺相比，其生产效率低、能耗高、产品纯度低，不少厂家被迫停产。南京红宝丽股份有限公司采用的连续高压超临界合成法可生产全系列异丙醇胺产品，该公司年产2万吨异丙醇胺项目于2006年初建成投产，通过江苏省科技厅和国家经贸委项目验收，产品纯度高，色泽纯正，质量稳定性高，工艺达到国际领先水平。而且生产中做到了各系列产品比例可依据市场需求控制产出。产品远销美国、欧洲、中东、日本等多个国家和地区，从而扭转了中国净进口国的局面，为我国水泥、医药、农药、表面活性剂等重要化工产业升级提供了可靠的原料保障。

  目前异丙醇胺产品因没行业标准和国家标准，企业按自定标准生产，因产品规格不统一，各企业检测的新方法不同，其它有机物（包括一异丙醇胺、二异丙醇胺、高沸物、同分异构体等）在水泥中的具体影响没有相关的研究及报道，诸多因素制约着产品的大范围的应用。就拿广泛应用于水泥助磨剂及混凝土外加剂的三异丙醇胺水溶液为例，因没有统一的产品质量标准，造成产品质量良莠不齐，目前市场上有以下两种生产的基本工艺为代表的产品：

  ①总含量大于85％、三异丙醇胺及其它有机物含量比例不严控的商品级；②主含量大于85％、其它有机物含量不控制的三异丙醇胺；

  以高纯度三异丙醇胺加去离子水稀释、主含量大于85％、其它有机物含量少并严控的三异丙醇胺。

  关于产品检验测试，应用较多的是化学滴定法和气相色谱法两种。化学滴定法采用的是与三异丙醇胺类同的一种产品含量的分析测定——即三乙醇胺的国家标准；气相色谱法利用物料固有特性，如沸点等参数之间的差异做多元化的分析检测，可一次性获取各有机物含量，涉及的是一个纯粹的物理过程。目前国际上普遍采用气相色谱法检测，该法可有效检测出主产品含量、其它有机含量、同分异构体及高沸物含量数据，并依据相应检验测试的数据添加使用，以确定保证产品质量的稳定及生产所带来的成本的有效控制。现将两种检测的新方法的优缺点作如下说明：

  (1)、化学滴定法测定过程较为烦琐，且时间比较久，做一个样需要的时间接近1小时，对生产中要求在极短的时间内及时掌握产品质量状况的过程控制不利，而气相色谱法所需的时间不到20分钟。

  (2)、化学滴定法中对三异丙醇胺的分析是先采用酸酐将其中的一异丙醇胺和二异丙醇胺转化成酰胺以起到掩蔽作用，再利用滴定法测其中的三异丙醇胺含量。这里需要指出的是，有机物间的化学反应很复杂，易产生一些副反应和副产物，这就增加了测定的不易重复性。而且化学滴定法还不能同时检测出三异丙醇胺产品中含有的一异丙醇胺和二异丙醇胺的含量，气相色谱法利用的则是产品中所存在的一异丙醇胺、二异丙醇胺及三异丙醇胺固有的物性，在确保组分不被分解的情况下，利用它们的物性差异做多元化的分析检测，并且一次性获取它们各自的含量，重复性好。

  (3)、从安全环保角度考虑，气相色谱法仅使用极少的无水乙醇作溶剂，样品量及产生的废弃物极少，对安全和环境无碍，分析操作人员工作强度较小。而化学滴定法使用较多的化学试剂特别有对人体有影响的酸酐，还有腐蚀性的酸碱物质等，会产生较多的废弃物，存在一定的安全和环境隐患。

  (4)、化学滴定法操作容易掌握且成本低、费用少；气相色谱法检测迅速、能处理大批样品，但仪器价格昂贵、操作比较复杂。

  随着水泥新标准的实施，环境问题的日益重视，行业竞争的逐步规范，三乙醇胺在水泥助磨剂领域的主导地位已经逐渐为三异丙醇胺所代替，异丙醇胺具有广阔的发展前途。

株洲攸县：用科学技术创新激活县域发展“新动能”

  关于2024年度第一批中央引导地方科技发展资金项目通讯验收专家名单的公示（公示结束）

  湖南省科学技术厅 湖南省委宣传部关于湖南省培育世界一流湘版科技期刊建设工程2024年项目立项的通知

  关于望城农业科技园食用菌品种选育及优质高效栽培模式示范推广项目调整执行期限的公示（公示结束）

  湖南省人民政府办公厅关于印发《湖南省加快高等院校科技成果转化的若干措施》的通知

  湖南省人力资源和社会保障厅 关于印发《鼓励高层次人才服务企业十条支持措施》通知

  湖南省财政厅湖南省商务厅关于印发《支持中国（湖南）自由贸易试验区加快发展的若干财政政策措施》的通知

  湖南省人民政府关于印发《湖南省推动大规模设备更新和消费品以旧换新实施方案》的通知

  3月20日，走进湖南株洲攸县高新区株洲宏信科技发展有限公司，在该企业科技研究室里，总经理邓程鸿正与科研人员探讨如何逐步优化水泥生料助磨剂的配方和生产的基本工艺，提升产品品质，向市场全面推广。

  众所周知，水泥、水泥混凝土是当前建筑工程中使用最为广泛、用量最大的工程材料。据国家统计局公布的数据，2022年，我国水泥产量21.18亿吨，是世界上产量最大的水泥生产国。

  而水泥生产高污染、高排放、高能耗是行业都会存在的问题，严重制约着水泥行业高水平质量的发展，成为水泥企业迫切地需要解决的问题。

  邓程鸿介绍，水泥外加剂能够改变水泥性能，激发出提产、降耗、控成本的“功效”。只需往水泥中加入0.02%的助磨剂就能使水泥研磨机的产量至少提升15%，降低熟料5%—8%，每吨水泥的生产所带来的成本就能降低5—10元。

  这些年，宏信科技一直以研发项目水泥生料助磨剂为主，目前，他们研制的水泥生料助磨剂，可提高生料磨台时产量3%—10%，吨熟料降低标煤耗2.5—6公斤以上，一条年产100万吨水泥熟料生产线万吨以上，同时减少磨机损耗和改善水泥窑煅烧工况，对经济效益与环境效应非常明显。

  不破不立，横下心的宏信科技，在成立初期就投资建立自己的研发中心，研发技术团队一度占到了总员工数的三分之一，研发投入更是占到了营收的8%以上。这几年，在攸县科工信局、攸县高新区等部门的助力下，宏信科技全面布局，先后投入了研发资金3000多万元，引进了30多名科研人员。

  随着粉体水泥助磨剂退出市场，事先布局的液体水泥助磨剂让宏信科技抢占了先机，不仅实现了水泥外加剂国际高水准产品的国产化，也让中国水泥助磨剂市场从国外产品垄断，逐渐转变为国产产品占据主导地位。由此，宏信科技与同行拉开了差距，且一骑绝尘。

  这几年，宏信科技先后掌握了20多项专利技术，承担和参与了15项国家与行业标准的制订、修订，最终取得水泥外加剂全国销量第一的市场地位。

  如今，宏信科技的6大产品中，4个产品做到了国家顶级水平，2个产品具有世界唯一发明专利，其中混凝土减胶剂属于国家技术成果，是行业内唯一一个国家级“小巨人”企业。

  创新永不止步，眼下，宏信科技仍在加大水泥助磨剂的科研攻关，即将斩获新的成果。

  “现有的阶段性胜利，离不开科工信部门的支持，不仅是在科研资金扶持，更是在人才引进、企院衔接、产品推广上鼎力相助。”邓程鸿说，攸县“一主一特”产业链的逐步扩大，正为科研企业的发展带来了良性循环。

  今年，攸县科工信局正持续加大对“专精特新”中小企业的培育和支持力度，对获得国家级和省级专精特新“小巨人”企业给予一定额度的财政资金奖励。

  仅2022年，攸县下拨科技专项经费170万元，科学技术创新奖励资金60万元。着力推进科学技术创新，递进式培育科技型企业，推动产业集群发展。高新技术产业增加值增速达到24.9%，科技型中小企业达到74家，有效高新技术企业达到56家，瞪羚企业3家，省级企业技术中心认定3家，均创历史新高。

  攸县科工信局负责的人介绍，目前，结合攸县企业知识产权、研发能力、技术人才等情况，建立了全县科技型企业培育库，入库企业100余家。按照“科小—高企—瞪羚企业”进行递进式培育，围绕转变发展方式与经济转型，以科学技术创新带动企业腾飞。

  这两年，在攸县科工信局和其他有关部门的全力支持下，湖南凯峰亚明电缆有限公司等合乎条件的企业纷纷淘汰老旧设备，自主研发或引进新设备或新技术，开发新产品，实行转型升级。

  攸县一田农机有限公司，原是江桥街道一家小型个体农机制造企业，年产值仅几十万元。在攸县科工信局和有关部门指导下，该公司自主研发了一种履带式拖拉机的变速结构，有了改进的旋耕机弧形覆土板装置等27项发明，获得了国家专利，如今，该公司已成长为高新技术企业。

  为提升攸县企业的科学技术水平，攸县科工信局多次组织并且开展企业科学技术创新和产学研合作专题培训，通过开展产学研合作以推进科技成果转化等进行了专题授课，开展高新技术企业、科技型中小企业专题培育会，开展入企调研和惠企政策宣传行动。2020年以来，攸县已有20多家企业在县科工信局和有关部门的帮助下，获得31个科技和工业项目的奖补资金。

  攸县科工信局对农业企业深入调研、与以扶持，依托科技特派员和科技专家服务团，以产学研合作、精准技术服务的方式，助力农企发展。

  眼下，正是春耕热潮。走进攸县宁家坪镇的双凡村，麻鸭嘎嘎，白鹭翩翩；水清草绿，空气香甜。

  返乡创业青年曾甘华女士说，4年前，她放弃深圳优渥的薪资待遇，毅然与丈夫回到家乡创办了“攸县湘下郎生态农业有限公司”。她创业的初衷，就想让大家吃上健康绿色大米，推广家乡麻鸭。但她没有这方面的科技知识，更没有这方面的专家朋友。

  “企业吹哨，部门报到”。县科工信局闻风而动，为她牵线搭桥，联系到湖南省农业科学院张帆博士，并将张帆作为省级科技特派员派驻到该公司进行科技服务。

  在张帆的帮助下，公司实行科学种养：使用“草籽还田”技术，利用优质草籽“根瘤菌”产生的氮磷钾元素，为稻田提供大部分的肥料；采用“稻鸭共生”技术，利用鸭粪肥田，鸭子吃虫子、吃稗草等生态方式，解决病虫害和杂草的部分问题；传授“赤眼蜂”寄生“二化螟、稻纵卷叶螟”虫卵的新技术，实现“以虫治虫”新科技无公害技术种田，解决部分虫害问题。

  科学种植，为该公司解决了难题，现在该公司土地承包达到近千亩。而这，只是科技助力农企发展的一个缩影。

  数据显示，去年攸县共选派科技特派员38名，深入乡村农户、田间地头，举办各类科技培训活动120余场，发放科技资料3.5万份，培训各类专业方面技术人员和农民技术骨干9500人次，推广新技术21项，引进新品种36个。

  2022年，攸县科工信局指导22家农业企业通过了科技型中小企业的评价，有8家农业企业申报了高新技术企业。目前，攸县农业高新技术企业总数达17家。

  科技创新的主战场在企业，而企业要想在竞争中胜出，就应跳出“同质化”困扰，成为行业领域的推动者和引领者。如果错失良机，必然陷入被动，逐渐被迫边缘化。

  产品的研发能力，是衡量企业市场竞争力的一个关键指标，水泥助磨剂就是典型的技术型产品，这便决定了技术和产品的创新至关重要。从成立伊始，宏信科技破釜沉舟专注产品研制，二十年磨一剑，研发出具有自主知识产权的国产化产品，成为行业的龙头。

  不仅如此，伴随着水泥行业的逐步发展，作为供应环节的宏信科技不再满足于仅仅生产超高的性价比的水泥助磨剂产品，而是加大科学技术研发力度，丰富产品结构，实现产品的多元化。

  亦如一田农机，从一家小型个体农机制造企业，通过自主研发，有了自主的专利发明，最终转型为高新技术企业。

  管中窥豹。持续的研发创造新兴事物的能力，已然成为攸县多家高新技术企业的核心优势。而攸县科工信局时刻发挥着“引领者”的作用，指导企业让科学技术创新以应用、市场为导向，遵循“核心技术研发—科研成果转化—市场应用反馈—技术持续改进”的过程，不走偏路、少走弯路。

  高质量发展成为时代重大命题，科学技术创新的重要性和紧迫性愈发凸显，企业只有自身筋骨强劲，才能在市场风浪中站稳脚跟。