CN102482152A - 石膏建筑板 - Google Patents

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Abstract

一种生产石膏建筑板的方法，其中水膨润粘土和对粘土具有优先亲和性的水溶性基础聚合物被加入到水石膏泥浆中，泥浆被允许下沉以便形成板，水溶性基础聚合物基本上含碳，氮和氢并且在聚合物主干和/或在其支链上具有胺组(其可以是第一级，第二级，第三级或第四级)。

Description

石膏建筑板
技术领域
本发明涉及石膏建筑板的生产。
背景技术
石膏建筑板是公知的，并且能够被表面强化，例如灰泥板(其通常是用纸衬片强化)或者石膏板(其可以在表面或接近表面用编制或非编制的加强被强化，或仅仅在其核心处强化)。
石膏板通常由石膏灰泥泥浆(和可选择的纤维强化)经过挤压机或滚柱或皮带中间成形制成。对于表面强化的石膏板，在成形之前石膏泥浆被夹在表面加强之间。在这样的设计中，表面加强或衬片的边缘通常被封在一起。在石膏板成形后，湿的泥浆被允许下沉并且下沉的板被切成想要的长度并且被干燥以便形成最终的板。
人们已经发现存在于一些天然来源的石膏中的水膨润的粘土趋向于增加最终形成灰泥的泥浆需要的水，通过在钙离子中形成凝絮状结构。
美国专利7261772建议在这样的粘土中加入由具有末端不饱和基团的聚醚制成的梳状分支共聚物，例如通过具有聚亚烃基氧化链(polyalkylene oxidechain)的大分子单体的聚醚聚合，与如丙烯酸或甲基丙烯酸的不饱和单体反应。聚亚烃基氧化物通常取自乙烯氧化物，丙烯氧化物，丁烯氧化物或这类物质；例如聚乙二醇或聚丙二醇或它的无规共聚物或嵌段共聚物。上述美国专利建议某些胺类化合物在石膏合成物中是需要的-特别提及的是脂族胺，季胺，烷氧基化胺和胺氧化物。没有提到胺基存在于共聚物重复单元中的胺的使用。
我们以前也提出，在我们的WO2009/068899中，使用具有对粘土而不是上述美国专利中确定的胺类化合物具有优先亲和性的基础水溶性聚合物。在那些提到之中的是聚乙烯醇，聚乙烯基吡咯烷酮和某些溶于冷水的淀粉衍生物。
发明内容
我们发现如果某些对粘土有优先亲和性的基础含氮的水溶性共聚物被用来替代这些胺或基础水溶性共聚物的话，进一步的改进能够被实现。
因此，根据本发明，提供了一种由含有水性膨润粘土的石膏泥浆生产石膏建筑板的方法，其中还在石膏泥浆中加入梳状分支共聚物作为液化剂(如在上面提及的美国专利7261772中所提及的)，和基本含碳，氮和氢并且在主干和/或在支链中具有胺基(其可能是第一级的，第二级的，第三级或第四级的)的亲水的水溶性基础聚合物，水溶性聚合物具有对粘土的优先亲和性。
我们发现在存在于石膏中粘土干预梳状分支聚合物液化剂的作用，降低这些液化剂的剂量利用效率。后者的液化剂优先被吸收到粘土因为后者带有更高的电荷。
我们还进一步发现存在于石膏泥浆中的水溶性基础聚合物能够优先吸附到泥浆中的粘土上，因此，实现如下的两个功能：
1)驱散粘土颗粒，其稍微降低水量；和
2)堵塞通过加入液化剂的方式占用的地点，这些堵塞使得液化剂实现其预期的液化石膏颗粒的功能，石膏颗粒相应地导致进一步降低水量；
根据本发明的共聚物可以带阳离子电荷，带有在主链、支链或侧基内的季铵基团或仲胺基团或叔胺基团。当聚合物包含伯胺基团时，后者在侧基内。
根据本发明使用的第一个优选的含有胺基团的基础聚合物的组是取自每个分子(例如烯键或裂解的杂环)具有单独聚合实体的单体，单体的残余部分被更好地浸透和/或更好地包含像第一基团或第二基团一样的胺。
这样在聚合物时在主干内含有二级胺基团或叔胺基团的聚合物的优选的例子是聚乙烯亚胺类聚合物(其在支链内也含有胺基团)。当这样的聚乙烯亚胺聚合物根据本发明被使用时，优选地，其平均分子量少于大约20,000g/mol，尤其小于3,000。这样的聚合物的结果是除了可以降低水量之外还导致有利的泡沫稳定性。
聚乙烯亚胺典型地具有以下结构，显示聚合物通常包含在主干内的第二
Figure BPA00001498353500031
根据本发明使用的这种基础水溶性聚合物进一步优选的例子是聚乙烯胺，聚烯丙基胺和聚乙烯吡啶，聚乙烯吡啶典型的是在第四级形式。
基础水溶性聚合物可以包含侧胺基或季铵基团，例如这样的聚合物为聚烯代胺，单烯代胺或二烯代胺，例如烯丙胺类聚合物或巴豆基胺，甲代烯丙基胺，苯丙烯盐基胺聚合物或相似物。
基础聚合物的第二优选组包括聚(二丙烯基二烷基铵)卤化物。后者的聚合物优选具有平均分子量小于200千道尔顿，例如不多于100千道尔顿。然而聚(二丙烯基二烷基胺)聚合物是次选项。
优选地，在这种水溶性聚合物中任何阴离子均与石膏相容并导致基本没有与其有害的相互作用。进一步优选地，这类离子不会形成含水形式。在一些实施例中，因此，优选地基础聚合物应该无氯离子，这种聚合物的例子是上面提及的聚乙烯亚胺或聚烯丙基胺。
这种根据本发明使用的基础水溶性聚合物具有对粘土的优先亲和性(相对于梳状分支共聚物)并且能够与粘土结合，因此有助于驱散泥土并阻止与梳状分支共聚物液化剂的有害的相互作用。这个效果有助于提高液化剂的剂量利用效率。本发明的优点是聚氧化烯能够被忽略，因为这类聚合物通常要求与如上描述的胺结合使用。这种结合根据本发明是不需要的。
优选地，根据本发明使用的水溶性聚合物是在冷水中溶解(即，水的温度不高于30℃，例如为20℃)，以便聚合物能够以水溶液的形式提供-因此避免在加入泥浆混合物之前需要额外的步骤将聚合物溶解在热水中。
对应泥浆中的每克粘土，这种水溶性聚合物的优选量是从0.1到2g。
这样的共聚物同时实现一些功能，最显著的功能如下：
1)驱散粘土以便降低需水量，和
2)增加以梳状基共聚物为基础的液化剂的效率以便降低需水量。
梳状基共聚物液化剂优选的量为灰泥总量的0.005-1％。梳状基共聚物可以通过例如美国专利6527850，686988和7070648中描述的方法生产。
水溶性聚合物和/或梳状基共聚物可以均被加入搅拌的水泡沫以便与石膏泥浆混合，这样的水泡沫由含有至少一种发泡剂的泡沫水制成。如上面描述的聚乙烯亚胺是有利的水溶性聚合物，特别是当这样的搅拌的水泡沫被使用时。
当水泡沫以根据本发明的方式使用时，合成的板更轻因为其含有气泡，如众所共知的那样。
存在于这类泡沫内的水是典型的地下水或自来水，其已经被过滤过。其他非有害材料，辅助剂和配料在适当的时候可以出现在制备泡沫的水中。
与搅拌的水泡沫混合的石膏泥浆包括水合的石膏(硫酸钙)，其通常由煅烧石膏获得。泥浆可以包含其他非有害性的矿物材料和/或例如磷酸盐的离子和/或镁离子。水合的硫酸钙可以是例如，无水硫酸钙(硬石膏Ⅱ或Ⅲ)或以阿尔法结晶或贝塔结晶形式的半水硫酸钙(CaSO4.0.5H2O)。
在与上面描述的水泡沫混合之前，石膏典型地与水混合形成泥浆；制备泥浆的水是典型地地下的水或自来水，其已经被过滤过。其他非有害材料，辅助剂和配料可以在适合的时候出现在制备泥浆的水中。
泥浆的pH值典型地是在6.5到9.5范围内，并且泥浆可选择地含有更多的配料，如淀粉，水还原剂，防水剂(例如硅油或蜡)，增强纤维，促凝剂和缓凝剂，变形抑制剂(例如抗下垂剂)，抗收缩添加剂，抗煅烧抑制剂，泡沫稳定剂，流平助剂，杀菌剂，杀真菌剂，pH调节剂，着色剂，阻燃剂和填充料(例如颗粒矿物材料或在一些实施例中以伸展形式的塑料)。
根据本发明的石膏板的生产，泥浆可以含有纤维加强，例如玻璃纤维(典型地切断纤维)。根据本发明生产的石膏板可以具有或不具有表面加强或衬片；当表面加强被使用时，其可以是例如纤维网格布或纤维网。
当石膏建筑板根据本发明被生产时，通过在滚柱和皮带之间挤压或压制优选地形成期望的厚度。
本发明扩展至石膏建筑板，其包含下沉的水石膏泥浆，该泥浆含有水膨润的粘土，梳状基共聚物液化剂和亲水的水溶性基础聚合物，该聚合物基本含有碳，氮和氢并在主干和/或在支链上具有胺基团(其可以是第一级、第二级、第三级或第四级)，水溶性聚合物对粘土具有优先亲和性。
具体实施方式
本发明的某些方面和特征将通过以下样例进行阐述.
实例1
在每个实验中取自已知含有粘土的天然石膏的灰泥200g使用。
40℃称重量的水加入到小的韦林氏搅拌器内并且除了固体添加剂之外，0.1％的柠檬酸钠(w/w灰泥)作为缓凝剂被加入到混合物中，并且搅拌器要运转10秒钟以便溶解缓凝剂。
来自LyondellBasell公司的Ethacryl M(市场上销售的梳状基共聚物是乙氧基丙烯酸酸聚合物)和其他液体添加剂在这个阶段的适当时候被加入。然后，灰泥被撒到溶液上30秒并且保持停留30秒。低速混合时间为10秒。泥浆下沉的直径在1973年，部分1的BS1191的第三部分C.3.1部分中描述的下落盘稠度计上测量。混合的水位被调整以便达到确定由下落直径提供的粘稠度。一旦在58-60mm范围内重复两次，水位被标记为“需水量”。
粘土改性剂是聚DADMAC1(具有接近100K的分子量)；聚DADMAC2(具有100到200K的分子量)；聚DADMAC3(具有400到500K的分子量)；并且，通过对比，硅烷化的部分水解聚乙烯醇-瓦克聚乙烯醇2700(聚乙烯醇)。
在下表1中总结的结果显示通过将梳状基聚合物和带阳离子电荷的聚合物加入到含有粘土的典型的灰泥中实现了有利地降低需水量。需水量的降低＝来自非梳状基聚合物或粘土改性剂控制的需水量-来自给定公式的需水量)
表1
Figure BPA00001498353500051
Figure BPA00001498353500061
上述结果详细资料被概括在附图的图1中。附图的图2是相似的，但是显示不同量的共聚物(DADMAC)1-即分别为0.1％，0.25％和0.5％。
图2显示需水量的值在共聚物(DADMAC)1为0.25或更多时大大降低。这显示这五个特殊的灰泥中包含超过0.1％量的聚合物，例如至少大约重量的0.2％。其量取决于在灰泥中粘土的量。
实例2
实例1被重复使用公知的含有粘土的第二天然石膏，且Ethacryl被“Mighty 21 EG”代替，其是被卡奥公司销售。
在下表2中总结的结果显示通过将梳状基聚合物和聚乙烯亚胺或聚丙胺加入到含有粘土的典型的灰泥中实现有利地降低需水量。
表2
Figure BPA00001498353500062
Figure BPA00001498353500071
上述结果详细资料被概括在附图的图3中。图3显示需水量的值在含粘土的施工中包含显示的量的特定聚合物时大大降低。

Claims (9)

1.一种生产石膏建筑板的方法，该方法包括：
(a)提供含有水膨润粘土的水石膏泥浆，其中还将梳状基共聚物液化剂和对粘土具有优先亲和性的水溶性基础聚合物加入石膏泥浆中；
(b)允许水石膏泥浆的层下沉以便形成板，其中所述的水溶性聚合物基本含碳，氮和氢并且在聚合物的主干和/或在聚合物的支链上具有胺组。
2.根据权利要求1所述的方法，其中基础聚合物取自一个或多个单体，每个单体具有例如烯键或裂解杂环每单体分子的单聚合体。
3.根据权利要求2所述的方法，其中基础聚合物包括聚乙烯亚胺或聚丙烯胺。
4.根据权利要求1所述的方法，其中聚合物带阳离子电荷。
5.根据权利要求4所述的方法，其中聚合物包括聚(二烯丙基烷基卤化铵)。
6.根据权利要求1至5中任意一权利要求所述的方法，其中聚合物溶解在冷水中。
7.根据权利要求1至6任意一权利要求所述的方法，其中梳状基共聚物液化剂包括聚烷氧基化丙烯酸聚合物(polyalkoxylated acrylic)或甲基丙烯酸聚合物。
8.根据权利要求1至7任意一权利要求所述的方法，其中泥浆被加入隔开的表面加强中间以便形成夹在中间的结构并且泥浆被允许在表面加强之间下沉。
9.根据权利要求8所述的方法，其中泥浆包含纤维加强。
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