CN103974921A - 用于石膏制品的化学添加剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种组合物、石膏板和它们的制备方法以及DHA作为抗下垂添加剂在石膏制品中的应用。所述石膏板包括由所述组合物制备的凝固石膏；而所述组合物包括石膏和抗形变添加剂，其中所述抗形变添加剂包括选自脱氢抗坏血酸、脱氢抗坏血酸盐和半脱氢抗坏血酸的至少一种。由所述组合物制成的凝固石膏显示出更好的抗下垂或抗形变性能。即使是在高湿度条件下，本发明的石膏制品也难以变形，从而具有较强的稳定性，因而提升石膏制品的质量，以满足客户需求。

Description

用于石膏制品的化学添加剂

技术领域

本发明涉及石膏制品，尤其涉及石膏组合物、石膏板和它们的制备方法，以及脱氢抗坏血酸（DHA）作为抗下垂添加剂在石膏制品中的应用。

背景技术

在现代建筑领域，石膏（主要成分二水硫酸钙）是建筑行业所用的主要材料。实例包括用于形成建筑中天花板和墙的石膏板、和在吊顶天花板/墙上的加工面使用的常规灰浆。

在制备石膏制品的过程中，将烧石膏（半水硫酸钙和/或无水硫酸钙）和水的混合物进行浇铸，其中烧石膏（灰浆）经水化形成凝固石膏，其包括结晶水化石膏基质(二水硫酸钙)，使石膏制品具有较高的结构强度。因而石膏制品具有重量轻和强度高的优势从而广泛用于建筑产品。

然而，如果石膏制品长时间处于高湿度条件下，会出现变形表现，在工业上有时称为下垂或潮湿变形。表现出该变形的石膏制品在安装后会体现出差的美学感受，并且会需要昂贵的修补工作来纠正。因而如何克服凝固石膏的抗形变能力差的问题是建筑行业研究的焦点，并已取得一定的成果。

例如公开号为CN101747014A的中国专利申请公开了通过向烧石膏中添加硼酸作为添加剂来提高石膏制品的抗下垂性的方法。英国专利GB1481788A公开了使用没食子酸（Gallic acid）作为抗下垂添加剂以提高石膏板的抗下垂性。英国专利GB1226333A公开了含有酒石酸的预浇铸石膏灰浆片、板和块，其具有比不含酒石酸的类似制品更大的耐塑性流动性。还已知可使用磷酸盐，如美国专利US6342284所公开的。

发明内容

针对现有的石膏制品在湿度条件下易发生下垂和蠕变，抗形变性能差，从而导致稳定性差的缺陷，本发明提供了一种石膏组合物和石膏板及石膏板的制备方法。所述组合物包括抗形变添加剂，由所述组合物制成的石膏板在湿度和高温条件下具有良好的抗形变能力，尤其是抗下垂能力，从而提高了石膏制品的稳定性。

本发明所提供了一种石膏组合物、石膏板以及它们的制备方法，以及DHA作为抗下垂添加剂在石膏制品中的应用。

所述组合物包括石膏和抗形变添加剂；所述抗形变添加剂包括选自脱氢抗坏血酸、脱氢抗坏血酸盐和半脱氢抗坏血酸（MDHA，也称为单脱氢抗坏血酸，其具有与半脱氢抗坏血酸相同的组成）的至少一种。本申请的组合物中提及的所述石膏是半水石膏（半水硫酸钙）。

本发明还提供了一种形成组合物的方法，包括：将石膏粉末和抗形变添加剂与水混合，以及搅拌所述混合物，其中所述抗形变添加剂包括选自脱氢抗坏血酸、脱氢抗坏血酸盐和MDHA中的至少一种。

任选地，所述组合物还包括选自石膏、淀粉、发泡剂、促凝剂、分散剂以及其他在石膏板和灰浆制造领域技术人员已知的中的一种或更多种组分，作为辅助添加剂。

本发明还提供了一种石膏板，包括石膏、淀粉、发泡剂（任选）、分散剂、促凝剂和抗形变添加剂，以及石膏板和灰浆制造领域技术人员已知的材料，其中所述抗形变添加剂包括选自脱氢抗坏血酸、脱氢抗坏血酸盐和MDHA中的至少一种。本申请的最终石膏板中提及的所述石膏为二水石膏（二水硫酸钙）。

本发明还提供了一种形成石膏板的方法，包括以下步骤：将石膏、水、淀粉、发泡剂（可选择添加的）、促凝剂、分散剂和抗形变添加剂混合，其中所述抗形变添加剂包括选自脱氢抗坏血酸、脱氢抗坏血酸盐和MDHA中的至少一种；搅拌所述混合物形成浆料；将浆料置于两个衬垫之间形成夹层结构；基于夹层结构形成第一板；在硬化过程之后，将第一板切割成多个具有期望长度的第二板；干燥所述多个第二板以蒸发多余的水。

浆料通常沉积在衬垫（例如纸张、包含聚合物和/或玻璃纤维等的非织造垫等）上，并用另一个衬垫覆盖，从而使得浆料被两个衬垫夹在中间。然后该夹层结构经过一对用于确定板的厚度的成形板或辊。在这之后，该结构沿输送线通行，以提供时间使灰泥浆料水化和硬化。切割硬化的结构以提供多个期望长度的板，并且将其传送到干燥系统以使多余的水蒸发。

本发明还提供了DHA作为抗下垂添加剂在石膏制品中的应用。

任选地，所述抗形变添加剂是脱氢抗坏血酸。

任选地，所述组合物和石膏制品中，抗形变添加剂相对于石膏的质量百分比为0.01～5.0%，优选抗形变添加剂的含量的最小值为0.1%。优选抗形变添加剂的含量的最大值为1.0%。

与现有技术相比，组合物和石膏制品及其制备方法具有以下优点。在本发明中，所述石膏板包括由所述组合物制成的凝固石膏；而所述组合物包括了半水石膏和抗形变添加剂，其中所述抗形变添加剂包括选自脱氢抗坏血酸、脱氢抗坏血酸盐和MDHA中的至少一种。由所述组合物制成的凝固石膏相比于现有技术显示出更好的抗形变性能，有效提高石膏制品的抗形变能力。即使是在高湿度条件下，本发明的石膏制品也难以变形，具有较强的稳定性，从而提升石膏制品质量，以满足对于高稳定性的要求。

具体实施方式

正如背景技术所述，凝固石膏具有重量轻和结构强度高的优势，并且广泛应用于建筑行业的石膏制品中。然而实际使用中发现，当以凝固石膏为主要成分的石膏制品暴露于高湿度时会出现下垂或蠕变，即现有的石膏制品在高湿条件下具有差的抗形变能力。该表现影响石膏制品的美观，无法满足石膏制品标准。

为了解决现有石膏抗形变能力差和稳定性差的缺陷，本发明提供了一种组合物和由该组合物制成的石膏制品以及它们的制备方法。与现有技术相比，由本发明的组合物制成的石膏板的抗形变能力（具体表现为抗下垂能力）得到显著提升。

本发明的组合物包括：石膏、水和抗形变添加剂。所述抗形变添加剂包括选自脱氢抗坏血酸、脱氢抗坏血酸盐和MDHA中的至少一种。组合物中提及的所述石膏为半水石膏（半水硫酸钙）。

具体地，抗形变添加剂是脱氢抗坏血酸（DHA）。脱氢抗坏血酸（C6H6O6）的化学式如下所示：

其中，在所述组合物中，所述抗形变添加剂相对于所述半水石膏的质量比为0.01%～5.0%，优选为0.1%～1.0%。

为了提高由所述组合物制成的石膏板的质量，所述组合物还可包括选自发泡剂、分散剂、促凝剂和淀粉中的一种或多种添加剂。所述组合物的制备方法包括：将石膏粉末和抗形变添加剂按照特定比例置入水中混合；并搅拌混合物，其中所述抗形变添加剂包括选自脱氢抗坏血酸、脱氢抗坏血酸盐和MDHA中的至少一种。如此便可获取本发明所述的组合物，并且操作过程简单，因而可工业大规模推广。

本发明还提供了一种由上述组合物制成的石膏板，石膏制品的组分尤其包括淀粉、发泡剂、分散剂、促凝剂，和抗形变添加剂，所述抗形变添加剂包括选自脱氢抗坏血酸、脱氢抗坏血酸盐和MDHA中的至少一种。最终石膏板中提及的所述石膏为二水石膏。

其中，成品可为石膏板，并且石膏板的外围可包覆衬垫，例如纸张、含聚合物和/或玻璃纤维的非织造垫等，以形成具有特定形状及用途的石膏制品。

在所述石膏板的制备工艺中，首先将石膏、淀粉、发泡剂、促凝剂、分散剂、抗形变添加剂，以及石膏板和灰浆制造领域技术人员已知的材料，在水中混合并且搅拌混合物以形成浆料，其中抗形变添加剂选自脱氢抗坏血酸、脱氢抗坏血酸盐和MDHA中的至少一种；然后浆料通常沉积在衬垫（例如纸张、包含聚合物和/或玻璃纤维的非织造垫等）上，并用另一个衬垫覆盖，从而使得浆料被两个衬垫夹在中间。然后该夹层结构经过一对用于确定板的厚度的成形板或辊。在这之后，该结构沿输送线通行，以提供时间使灰浆浆料水化和硬化。切割硬化的结构以提供多个期望长度的板，并且将其传送到干燥系统以使多余的水蒸发。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面用发明的具体实施方案，进一步阐述本发明组合物和石膏制品及石膏制品的制备方法以及本发明获取的石膏制品优异的抗下垂性能。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用不同于在此描述的其它方式来实施。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

实施例

I.实施例和对比例制备过程如下：

将特定量的添加剂粉末（此处添加剂仅为下表1中示出的实施例和对比例中的添加剂），和500g经煅烧的半水硫酸钙粉末与350g水混合并搅拌混合物15秒以产生多个含相应不同添加剂的浆料。

将获取的浆料倒入各模具（各模具相同）中，经12小时后制备各自尺寸为400×400×10mm的石膏板。取出成型的石膏板，并依次在50～70℃下干燥10～15小时，然后在30～50℃下干燥20～30小时，以制备多块对应待测试的不同添加剂的石膏板样品。将得到的石膏板在20℃的温度和相对湿度为50%RH条件下放置24小时后，切割成320×40×10mm，用于抗下垂测试。

II.抗下垂测试过程：

测试环境：恒温20±0.5℃；相对湿度：93±3%RH。

然后将各块石膏板水平放置在2个支撑物上，并且两个支撑物之间的距离为300mm。在石膏板的中心部分放置一块金属承重块（其质量如下表1所示），从而加快下垂过程。在24小时期间，采用激光位移计（型号：Keyence IL-065）不间断测试石膏板样品中心部分的下垂量，并记录24小时后各块石膏板样品的最终下垂量。

实施例和对比例中的组分及实施例和对比例对应的石膏板的测试数据如表1所示：

表1：石膏板样品的抗下垂测试数据表

添加剂含量为：各实施例中添加剂的质量/半水硫酸钙的质量

III.测试结果分析：由24小时下垂变位（如表1所示），可以发现引入0.1wt%的DHA显著提高增强了石膏样品的抗下垂性能。

同样，基于含有DHA作为添加剂的石膏板的特别好的抗下垂性能，含有与作为其前体的DHA结构相似的脱氢抗坏血酸盐和MDHA的石膏板也显示出相当好的抗下垂性。如实施例1中所记载的，与现有的石膏制品相比，含有包含选自脱氢抗坏血酸、脱氢抗坏血酸盐和MDHA中的至少一种的抗形变添加剂的石膏制品具有显著改善的抗下垂性能，而且在其中抗形变添加剂相对于半水石膏的质量比为0.01～5.0%范围的由所述抗形变添加剂制得的石膏制品具有相当高的抗下垂性能，且在该范围内，抗形变添加剂相对于半水石膏的质量比优选为0.1～1.0%。

本发明还提供了DHA作为石膏制品中的抗下垂添加剂的应用。任何形式的包括DHA的抗下垂添加剂，和所述添加剂在抑制石膏制品下垂行为中的应用均在本发明的保护范围内。

上述公开的优选的实施方案不应被理解为用来限定本发明，任何本领域技术人员在本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种石膏组合物，包括石膏和抗形变添加剂，其中所述抗形变添加剂包括选自脱氢抗坏血酸、脱氢抗坏血酸盐和半脱氢抗坏血酸中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述抗形变添加剂是脱氢抗坏血酸。

3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中所述抗形变添加剂相对于所述石膏的质量比为0.01％～5％。

4.一种形成组合物的方法，包括：

将石膏粉末和抗形变添加剂与水混合；以及

搅拌所述混合物，

其中所述抗形变添加剂包括选自脱氢抗坏血酸、脱氢抗坏血酸盐和半脱氢抗坏血酸中的至少一种。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述抗形变添加剂相对于所述石膏粉末的质量比为0.01～5.0％。

6.一种石膏板，包括：

石膏、淀粉、分散剂、促凝剂、抗形变添加剂，和任选的发泡剂，

其中所述抗形变添加剂包括选自脱氢抗坏血酸、脱氢抗坏血酸盐和半脱氢抗坏血酸中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的石膏板，其中所述抗形变添加剂是脱氢抗坏血酸。

8.根据权利要求6或7所述的石膏板，其中所述抗形变添加剂相对于所述石膏的质量比为0.01％～5.0％。

9.一种形成石膏板的方法，包括：

将石膏、水、淀粉、促凝剂、分散剂、抗形变添加剂和任选的发泡剂混合，其中所述抗形变添加剂包括选自脱氢抗坏血酸、脱氢抗坏血酸盐和半脱氢抗坏血酸中的至少一种；

搅拌所述混合物以形成浆料；

将所述浆料置于两个衬垫之间以形成夹层结构；

基于所述夹层结构形成第一板；

在硬化过程之后，将所述第一版切割为多个具有期望长度的第二板；

干燥所述多个第二板以蒸发多余的水。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述抗形变添加剂相对于所述石膏的质量比为0.01％～5.0％。

11.一种使用DHA的方法，其中所述DHA用作石膏制品中的抗下垂添加剂。