CN104773971B - 一种石膏缓凝剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石膏建筑材料领域，公开了一种石膏缓凝剂，其由如下质量百分比的组分制成：蛋白组分原料20‑30％、碱类物质3‑5％、磷酸二氢钠7.5‑15％、有机酸、酸酐或酯3.75‑7.5％、乙酸苯乙酯0.01‑0.05％、苯甲酸钠0.05‑0.1％、二异丙基乙胺0.2‑0.8％和水50‑65％；本发明也公开了制备所述石膏缓凝剂的方法，本发明用于调节建筑石膏的凝结时间，具有成本低、缓凝效果好、强度损失小的特点。

Description

一种石膏缓凝剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及石膏建筑材料领域，尤其涉及一种石膏缓凝剂及其制备方法。

背景技术

石膏作为建筑材料具有许多优良的特性，轻质、硬化体绝热性能和吸音性能好、硬化时体积略有膨胀，可使硬化体表面光滑，干燥时不开裂，装饰性好，可加工性好、生产能耗低等优点。

作为一种优良的绿色建筑材料，石膏广泛用于粉刷石膏、抹灰石膏、石膏制品及其它装饰部件等产品中。在实际应用中，石膏材料与水拌合后凝结时间较短，在几分钟能就能失去流动性，不能满足正常施工的要求。通常在石膏体系中加入缓凝剂调节凝结时间，使石膏浆体较长时间保持塑性。合适的缓凝剂可以推迟石膏材料的初凝时间或者提高初凝和终凝之间的时间差，使其达到适合的范围，同时能够保持石膏制品的强度。

石膏缓凝剂主要用于粉刷石膏、粘结石膏、石膏腻子、石膏制品等制作的石膏建材，主要是用来降低石膏凝结速度。目前常用的缓凝剂主要有三类：有机酸及其可溶盐、碱性磷酸盐以及蛋白质类等缓凝剂。有机酸及其可溶盐类缓凝剂主要有柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钾等，其中研究最多，效果最好的是柠檬酸及其盐。柠檬酸及其盐在掺量很小时即可达到一定的缓凝效果。磷酸盐类缓凝剂主要有六偏磷酸钠、多聚磷酸钠等。

常用的石膏缓凝剂如柠檬酸、酒石酸、磷酸盐等在缓凝效果方面可以实现一定的凝结时间调节，近些年，也有出现骨胶以及天然蛋白质产品，但是仅涉及到简单的组分的物理复合，在石膏制品综合应用性能方面，尤其是石膏制品的强度损失方面还不能令人满意。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中常用缓凝剂在缓凝效果、缓凝时间调节和强度损失等方面的不足，本发明拟设计一种对蛋白类材料进行深度化学加工合成，不是简单的物理复合或者化学改性且原料更为广泛、缓凝效果更好、强度损失更小的石膏缓凝剂。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：本发明公开了一种石膏缓凝剂，原料组成的百分比为：

蛋白组分原料 20-30％，

碱类物质 3-5％，

磷酸二氢钠 7.5-15％，

有机酸、酸酐或酯 3.75-7.5％，

乙酸苯乙酯 0.01-0.05％，

苯甲酸钠 0.05-0.1％，

二异丙基乙胺 0.2-0.8％，

水 50-65％。

其中，含蛋白组分原料为动物角蛋白、工业明胶、豆粕、大米蛋白、玉米蛋白、菌体蛋白、市售蛋白产品或工农医药行业产生的含蛋白组分的下脚料。

碱类物质为氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种之间的混合物。

有机酸、酸酐或酯为乙二胺四乙酸、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸酐、丙烯酸酐、马来酸酐、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯中的一种或几种之间的混合物。

本发明还公开了一种制备上述石膏缓凝剂的方法，其具体步骤如下：

S1、先将蛋白组分原料溶解于水中，加入碱类物质，进行水解反应；

S2、再依次加入磷酸二氢钠、有机酸、酸酐或酯、苯甲酸钠，二异丙基乙胺，加入碱类物质调节pH至碱性范围，加热反应，得到混合料；

S3、最后加入乙酸苯乙酯，冷却并搅拌均匀即得到蛋白类石膏缓凝剂。

其中，所述S1中加入的蛋白组分原料为动物角蛋白、工业明胶、豆 粕、大米蛋白、玉米蛋白、菌体蛋白、市售蛋白产品或工农医药行业产生的含蛋白组分的下脚料。

S1中水解反应的具体步骤为：先将20-30％的蛋白组分原料溶解于50-65％的水中，加入2-3％碱类物质，在60-80℃下保温2-4h，进行水解反应。

S2中得到混合料的具体步骤为：依次加入7.5-15％的磷酸二氢钠、3.75-7.5％有机酸、酸酐或酯、0.05-0.1％苯甲酸钠，0.2-0.8％二异丙基乙胺，加入碱类物质，调节pH值至7-10，在80-90℃下保温3-6h，得到混合料。

其中，S1和S2中加入的碱类物质为氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种之间的混合物；且S2中加入碱类物质调节pH至碱性范围的具体方式为逐滴加入碱类物质。

S2中加入的有机酸、酸酐或酯为乙二胺四乙酸、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸酐、丙烯酸酐、马来酸酐、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯中的一种或几种之间的混合物。

应用本发明，具有如下有益效果：

1)从凝结时间和强度损失两个宏观指标来看，本发明相对于其他无机盐类缓凝剂具有凝结时间长、强度损失小的优点；

2)本发明的缓凝时间不因掺量的变化发生突变现象，而且缓凝的时间的增长也比较缓慢，可以根据操作时间任意调节石膏的凝结时间；

3)本发明的含蛋白组分原料成本低且选择范围广、易于获得。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细描述。

实施例1

本实施例公开了一种石膏缓凝剂，原料组成的质量百分比是：动物角蛋白20％、氢氧化钠3.44％、磷酸二氢钠7.5％、丙烯酸甲酯3.75％、乙酸苯乙酯0.01％、苯甲酸钠0.05％和二异丙基乙胺0.2％和水65％。

本实施例还公开了这种石膏缓凝剂的制备方法，在配置有搅拌器、温 度计的500ml三口烧瓶内加入动物角蛋白和去离子水，搅拌升温至60℃后，加入氢氧化钠，调节pH值为8.5，保温水解3h；之后依次加入磷酸二氢钠、丙烯酸甲酯、苯甲酸钠，二异丙基乙胺，再加入氢氧化钠，调节pH值至7，升温至90℃，保温反应3h；保温结束后加入乙酸苯乙酯，冷却至40℃以下，搅拌即得到石膏缓凝剂。

实施例2

本实施例公开了一种石膏缓凝剂，原料组成的质量百分比是：工业明胶30％、氢氧化钾3.15％、磷酸二氢钠7.5％、乙二胺四乙酸7.5％、乙酸苯乙酯0.05％、苯甲酸钠0.1％和二异丙基乙胺0.2％和水51.5％。

本实施例还公开了这种石膏缓凝剂的制备方法，在配置有搅拌器、温度计的500ml三口烧瓶内加入工业明胶和去离子水，搅拌升温至80℃后，加入氢氧化钾，调节pH值为8，保温水解4h；之后依次加入磷酸二氢钠、乙二胺四乙酸、苯甲酸钠，二异丙基乙胺，再加入氢氧化钾，调节pH值至10，同时升温至60℃，保温3h；保温结束后加入乙酸苯乙酯，冷却至40℃以下，搅拌即得到石膏缓凝剂。

实施例3

本实施例公开了一种石膏缓凝剂，原料组成的质量百分比是：玉米蛋白25％、氢氧化钙4％、磷酸二氢钠7.5％、马来酸酐7.5％、乙酸苯乙酯0.05％、苯甲酸钠0.1％和二异丙基乙胺0.8％和水54.15％。

本实施例还公开了这种石膏缓凝剂的制备方法，在配置有搅拌器、温度计的500ml三口烧瓶内加入玉米蛋白和去离子水，搅拌升温至65℃后，加入

氢氧化钾，调节pH值为8.5，保温水解3h；之后依次加入磷酸二氢钠、马来酸酐、苯甲酸钠，二异丙基乙胺，再加入氢氧化钙，调节pH值至7，同时升温至85℃，保温4.5h；保温结束后加入乙酸苯乙酯，冷却至40℃以下搅拌即得到石膏缓凝剂。

实施例4-10如下表所示：

为了更好的对比本发明的实施例与市售产品的缓凝效果和强度损失，以常用的柠檬酸和骨胶缓凝剂做对比，缓凝剂的加入量均为0.05％(质量百分比)，石膏标稠需水量为0.52，按照按照GB/T17669.4和GB/T17669.3进行凝结时间、强度性能测试，结果如下表所示:

应用本发明，具有如下有益效果：

1)从凝结时间和强度损失两个宏观指标来看，本发明相对于其他无机盐类缓凝剂具有凝结时间长、强度损失小的优点；

2)本发明的缓凝时间不因掺量的变化发生突变现象，而且缓凝的时间的增长也比较缓慢，可以根据操作时间任意调节石膏的凝结时间；

3)本发明的含蛋白组分原料成本低且选择范围广、易于获得。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种石膏缓凝剂，其特征在于，所述石膏缓凝剂由如下质量百分比的组分制成：

蛋白组分原料20-30％，

碱类物质3-5％，

磷酸二氢钠7.5-15％，

有机酸、酸酐或酯3.75-7.5％，

乙酸苯乙酯0.01-0.05％，

苯甲酸钠0.05-0.1％，

二异丙基乙胺0.2-0.8％，

水50-65％。

2.根据权利要求1所述的石膏缓凝剂，其特征在于，所述蛋白组分原料为动物角蛋白、工业明胶、豆粕、大米蛋白、玉米蛋白、菌体蛋白、市售蛋白产品或工农医药行业产生的含蛋白组分的下脚料。

3.根据权利要求1或2所述的石膏缓凝剂，其特征在于，所述碱类物质为氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种之间的混合物。

4.根据权利要求1或2所述的石膏缓凝剂，其特征在于，所述有机酸、酸酐或酯为乙二胺四乙酸、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸酐、丙烯酸酐、马来酸酐、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯中的一种或几种之间的混合物。

5.一种制备如权利要求1所述的石膏缓凝剂的方法，其特征在于其具体步骤如下：

S1、先将蛋白组分原料溶解于水中，加入碱类物质，进行水解反应；

S2、再依次加入磷酸二氢钠、有机酸、酸酐或酯、苯甲酸钠，二异丙基乙胺，加入碱类物质调节pH至碱性范围，加热反应，得到混合料；

S3、最后加入乙酸苯乙酯，冷却并搅拌均匀即得到蛋白类石膏缓凝剂。

6.根据权利要求5所述的制备石膏缓凝剂的方法，其特征在于，所述S1中水解反应的具体步骤为：先将20-30％的蛋白组分原料溶解于50-65％的水中，加入2-3％碱类物质，在60-80℃下保温2-4h，进行水解反应。

7.根据权利要求5所述的制备石膏缓凝剂的方法，其特征在于，所述S2中得到混合料的具体步骤为：依次加入7.5-15％的磷酸二氢钠、3.75-7.5％有机酸、酸酐或酯、0.05-0.1％苯甲酸钠，0.2-0.8％二异丙基乙胺，加入碱类物质，调节pH值至7-10，在80-90℃下保温3-6h，得到混合料。

8.根据权利要求5-7任意一项所述的制备石膏缓凝剂的方法，其特征在于，所述S1和S2中加入的碱类物质为氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种之间的混合物。

9.根据权利要求5或7所述的制备石膏缓凝剂的方法，其特征在于，所述S2中加入碱类物质调节pH至碱性范围的具体方式为逐滴加入碱类物质。

10.根据权利要求8所述的制备石膏缓凝剂的方法，其特征在于，所述S1中加入的蛋白组分原料为动物角蛋白、工业明胶、豆粕、大米蛋白、玉米蛋白、菌体蛋白、市售蛋白产品或工农医药行业产生的含蛋白组分的下脚料；S2中加入的有机酸、酸酐或酯为乙二胺四乙酸、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸酐、丙烯酸酐、马来酸酐、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯中的一种或几种之间的混合物。