CN106007604B - 一种用于制作高分子材料制品的粉状石膏及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石膏粉及其制作技术领域，尤其涉及一种用于制作高分子材料制品的粉状石膏及其制备方法，本发明的粉状石膏是将以天然石膏、和/或工业副产石膏为组分的原料进行脱水处理至恒重后，再添加或不添加辅料进行高压研磨，所得的粉状石膏至少具有粒径≤600目和无自由水的特点，其具有力学性能优、生物相容性好的特点，能够满足高分子材料的应用要求，同时可解决工业副产石膏的资源浪费问题，除此外，本发明的制备方法简单，设备要求低，操作性强，生产时间短，成本低，可批量处理。

Description

一种用于制作高分子材料制品的粉状石膏及其制备方法
技术领域
本发明涉及石膏粉及其制作技术领域，尤其涉及一种用于制作高分子材料制品的粉状石膏及其制备方法。
背景技术
石膏资源是我国的优势非金属矿产之一，分布广泛，多年来主要应用于水泥行业作水泥调凝剂和矿化剂，近几年，通过对其性能的不断研究，将石膏制作成粉体材料成为一种新趋势，这主要是因为粉体材料便于运输、储存。
目前天然石膏、工业副产石膏的粉体产品，其细度大多在100-200目，多用于生产建筑领域的石膏墙体材料和砂浆类产品。
如专利申请号为201410740667.5公开的《生态型高强改性石膏粉》，由工业脱硫或天然石膏粉、矿渣粉、聚乙烯醇、烧制明矾石粉、三聚氰胺、硼砂按一定配比混合制成可满足建筑用料条件的改性石膏粉。
又如专利申请号为201510482062.5公开的《一种现浇墙体材料》，由防水垫层材料和磷石膏墙体材料两部分组成，其中磷石膏墙体材料主要由磷石膏粉、粉煤灰、水泥、缓凝剂、减水剂、引气剂制成，利用磷石膏粉的浆体结构、流动性能，提高耐水性能。
由此可见，目前市面上的石膏产品的应用领域较窄，影响了天然石膏或工业副产石膏的综合利用效果，也制约了湿法磷酸产业的发展，还增大石膏废渣的环境压力和处理废渣的经济压力。
如今，将石膏粉体产品用于化工、农业等领域成为石膏应用的主攻方向，但是目前技术尚未成熟，这主要由于现有石膏粉体与基体界面之间的粘合性能、力学性能、相容性能不稳定，及石膏自身活性低。在现有技术中，常将硬石膏、建筑石膏等通过表面改性、煅烧等技术进行加工再利用，但传统方法能耗大、成本高、耗时长，所以不利于石膏制品的发展。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种制作高分子材料制品的粉状石膏及其制备方法。
具体通过以下方案得以实现：
一种用于制作高分子材料制品的粉状石膏，粉状石膏至少具有以下特点：粒径≤600目和无自由水。
所述用于制作高分子材料制品的粉状石膏，其粒径为600-3000目。
所述用于制作高分子材料制品的粉状石膏，其粒径为1200-3000目。
其制备方法为：将石膏进行脱水处理至恒重后，再添加或不添加辅料进行高压研磨，使得粉状石膏的粒径≤600目。
所述石膏，其形态为二水石膏、α石膏、β石膏、无水石膏中的任意一种或几种。
所述石膏为天然石膏、和/或工业副产石膏，其中，工业副产石膏为磷石膏、脱硫石膏、氟石膏中的任意一种或几种。
所述脱水处理，其温度为40-100℃，进一步优选，40-80℃。
所述辅料，其加入量≤原料用量的0.1％，进一步优选，其加入量为原料用量的0.05％。
所述辅料为硬脂酸、硬脂酸盐、石蜡、钡镉稳定剂、钡锌稳定剂中的一种或几种。
所述硬脂酸盐为硬脂酸钠、硬脂酸钙、硬脂酸钾、硬脂酸锌、硬脂酸铁中的一种或几种。
所述将石膏进行脱水处理至恒重，该步骤完成后，向恒重的石膏中加入助剂，并送入转速为200r/min-500r/min的搅拌机中搅拌，所述助剂按重量份配比包括：7份-13份粘土粉、9份-20份粉煤灰、3份-10份聚丙烯酸钠、6份-9份甲基纤维素。
所述助剂按重量份配比包括：11份粘土粉、20份粉煤灰、7份聚丙烯酸钠、6份甲基纤维素。
所述步骤(2)中助剂，其添加量为原料用量的3-10％。
本发明的有益效果
本发明的粉状石膏产品性能优，具有强度高、活性好的特点，本发明通过将原料研磨至粒径≤600目的粉状，一方面提高了产品比表面积，另一方面使得产品在应用过程中的分散性较好；本发明通过将产品脱去自由水，降低了产品混水率及水含量，有效解决了石膏制品凝结膨胀率的问题；本发明所得产品通过无自由水和粒径相结合，最终提高了晶体表面自由能，结合本发明所得产品的2h抗折强度的特点，进一步提升了产品力学性能和生物相容性；同时本发明将多种粒径且无自由水的粉末状石膏及石膏种类相配合，进一步改善了石膏制品的物料相容性能，使得粉状石膏符合高分子材料领域的物料使用要求，通过将本发明所得的粉状石膏与硬脂酸钠或硅烷混合制得混合料，将混合料用作填料制成PVC材料，检测所制PVC材料的裂断伸长率和撕裂强度，数据显示：与单独的粉状石膏用作填料相比，混合料用作填料制备的PVC材料的裂断伸长率和撕裂强度变化浮动较小，且两性能均较优，说明本发明的粉状石膏物料相容性优，进而改善了天然石膏或工业副产石膏的综合利用情况，尤其解决了工业副产石膏的资源浪费问题，同时，工业副产石膏的利用率的提高，有效地防止了石膏带来的环境污染问题及缓解了石膏的堆放压力。
本发明通过脱水处理，使得石膏致密结构变得疏松，再通过高压粉磨技术，提高了粒子表面能，再进一步通过工艺参数控制，有效防止了粉体聚结现象。
本发明方法粉磨时间短，并且与传统方法相比，本发明脱水处理的温度在100℃以内，而传统方法常采用煅烧，其温度约为150℃以上，相比之下，本发明方法的能耗较小；本发明还通过在研磨过程中添加辅料，提高研磨性能，使得石膏易发生分解或融解，有利于石膏中离子或游离基的分离。
此外，本发明的制备方法简单，设备要求低，操作性强，生产时间短，成本低，可批量处理，进而提高了粉状石膏的经济实用性。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
一种用于制作高分子材料制品的粉状石膏，称取30kg的二水态脱硫石膏为原料，将其置于温度为100℃的条件下进行烘干至恒重，加入3kg的助剂进行混合，其中，助剂按重量配比为：7kg粘土粉、17kg粉煤灰、9kg聚丙烯酸钠、9kg甲基纤维素，再送入转速为300r/min的搅拌机中进行搅拌5min，然后将其送入高压磨粉机中进行粉磨，即得粉状石膏。
经检测，该粉状石膏检测结果如表1所示：
表1：
细度 600目 1200目 3000目
过筛率(％) 95 93 95
2h抗折强度(MPa) 2.6 3.8 4.6
2h抗压强度(MPa) 4.5 5.3 6.1
实施例2
一种用于制作高分子材料制品的粉状石膏，称取30kg的α态磷石膏为原料，将其置于温度为60℃的条件下进行烘干至恒重，加入0.9kg的助剂进行混合，其中，助剂按重量配比为：11kg粘土粉、20kg粉煤灰、7kg聚丙烯酸钠、6kg甲基纤维素，再送入转速为500r/min的搅拌机中进行搅拌8min，然后将其送入高压磨粉机中进行粉磨，即得粉状石膏。
经检测，该粉状石膏检测结果如表2所示：
表2：
实施例3
一种用于制作高分子材料制品的粉状石膏，称取30kg的二水态天然石膏为原料，将其置于温度为40℃的条件下进行烘干至恒重，加入1.5kg的助剂进行混合，其中，助剂按重量配比为：10kg粘土粉、9kg粉煤灰、5kg聚丙烯酸钠、7kg甲基纤维素，再送入转速为200r/min的搅拌机中进行搅拌8min，然后将其送入高压磨粉机中进行粉磨，即得粉状石膏。
经检测，该粉状石膏检测结果如表3所示：
表3：
细度 600目 1200目 3000目
过筛率(％) 94 95 96
2h抗折强度(MPa) 2.6 3.9 4.4
2h抗压强度(MPa) 4.2 5.3 6.0
实施例4
一种用于制作高分子材料制品的粉状石膏，称取由15kg的α态氟石膏和15kg的β态磷石膏组成的混合料为原料，将其置于温度为80℃的条件下进行烘干至恒重，加入2.4kg的助剂进行混合，其中，助剂按重量配比为：8kg粘土粉、15kg粉煤灰、10kg聚丙烯酸钠、8kg甲基纤维素，再送入转速为200r/min的搅拌机中进行搅拌10min，然后将其送入高压磨粉机中进行粉磨，即得粉状石膏。
经检测，该粉状石膏检测结果如表4所示：
表4：
细度 600目 1200目 3000目
过筛率(％) 95 95 96
2h抗折强度(MPa) 2.7 3.9 4.5
2h抗压强度(MPa) 4.4 5.5 6.3
实施例5
一种用于制作高分子材料制品的粉状石膏，称取由15kg的二水态脱硫石膏和15kg的无水态磷石膏组成的混合料为原料，将其置于温度为70℃的条件下进行烘干至恒重，加入0.9kg的助剂进行混合，其中，助剂按重量配比为：13kg粘土粉、11kg粉煤灰、3kg聚丙烯酸钠、6kg甲基纤维素，再送入转速为400r/min的搅拌机中进行搅拌10min，然后将其送入高压磨粉机中进行粉磨，即得粉状石膏。
经检测，该粉状石膏检测结果如表5所示：
表5：
细度 600目 1200目 3000目
过筛率(％) 93 96 95
2h抗折强度(MPa) 2.4 3.6 4.3
2h抗压强度(MPa) 4.3 5.8 6.3
实施例6
在实施例1的基础上，在高压磨粉机进行粉磨过程中加入9g硬脂酸钠。
经检测，该粉状石膏检测结果如表6所示：
表6：
细度 600目 1200目 3000目
过筛率(％) 93 94 95
2h抗折强度(MPa) 2.7 3.9 5.0
2h抗压强度(MPa) 4.5 6.0 6.9
实施例7
在实施例3的基础上，在高压磨粉机进行粉磨过程中加入30g钡镉稳定剂。
经检测，该粉状石膏检测结果如表7所示：
表7：
实施例8
在实施例1的基础上，在高压磨粉机进行粉磨过程中加入9g硬脂酸和6g石蜡。
经检测，该粉状石膏检测结果如表8所示：
表8：
细度 600目 1200目 3000目
过筛率(％) 95 95 95
2h抗折强度(MPa) 2.7 4.0 5.5
2h抗压强度(MPa) 4.7 6.2 7.0
实施例9
在实施例4的基础上，在高压磨粉机进行粉磨过程中加入6g硬脂酸钙、9g钡镉稳定剂、8g钡锌稳定剂。
经检测，该粉状石膏检测结果如表9所示：
表9：
细度 600目 1200目 3000目
过筛率(％) 92 95 94
2h抗折强度(MPa) 2.8 3.7 5.4
2h抗压强度(MPa) 4.6 5.8 6.5
实施例10
在实施例5的基础上，在高压磨粉机进行粉磨过程中加入10g钡镉稳定剂、12g钡锌稳定剂。
经检测，该粉状石膏检测结果如表10所示：
表10：
试验例1
取实施例1、实施例2、实施例3所得的粉状石膏，按以下方法进行实验：
A、分别取实施例1、实施例2、实施例3所得的粉状石膏用作PVC材料的生产填料，将填料与与聚氯乙烯均按质量比为10:3进行混料，经挤出、定型等工序制得聚氯乙烯材料；
B、将实施例1所得的粉状石膏与硬脂酸钠按10:1的重量比混合，得混合料，将该混合料与与聚氯乙烯均按质量比为10:3进行混料，经挤出、定型等工序制得聚氯乙烯材料；
C、将实施例2所得的粉状石膏与硅烷按10:1的重量比混合，得混合料，将该混合料与与聚氯乙烯均按质量比为10:3进行混料，经挤出、定型等工序制得聚氯乙烯材料；
D、将实施例3所得的粉状石膏分别与硅烷、硬脂酸钠按10:1的重量比混合，得混合料，将该混合料与与聚氯乙烯均按质量比为10:3进行混料，经挤出、定型等工序制得聚氯乙烯材料；
再将所制得的聚氯乙烯材料通过传统方法检测断裂伸长率、撕裂强度，其结果如表6所示：
表6：
试验例2
将实施例3、实施例8、实施例10所得的粉状石膏应用于涂料材料中，将粉状石膏、颜料、树脂按质量比为30:6:7的比例进行调配后，按照GB/T1727-92《漆膜一般制备法》制备式样，并且按照GB/T 6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》对漆膜硬度和GB/T1732-93《漆膜耐冲击测定法》对漆膜冲击强度进行检测，其结果如表5所示：
表5：

Claims (8)

1.一种用于制作高分子材料制品的粉状石膏，其特征在于，粉状石膏至少具有以下特点：粒度≥600目和无自由水；
其制备方法为：将石膏进行脱水处理至恒重后，再添加或不添加辅料进行高压研磨，使得粉状石膏的粒度≥600目；
所述将石膏进行脱水处理至恒重，该步骤完成后，向恒重的石膏中加入助剂，并送入转速为200r/min-500r/min的搅拌机中搅拌，所述助剂按重量份配比包括：7份-13份粘土粉、9份-20份粉煤灰、3份-10份聚丙烯酸钠、6份-9份甲基纤维素。
2.如权利要求1所述的用于制作高分子材料制品的粉状石膏，其特征在于，所述粉状石膏，其粒度为600-3000目。
3.如权利要求1或2所述的用于制作高分子材料制品的粉状石膏，其特征在于，所述粉状石膏，其粒度为1200-3000目。
4.如权利要求1所述的用于制作高分子材料制品的粉状石膏，其特征在于，所述石膏，其形态为二水石膏、α石膏、β石膏、无水石膏中的任意一种或几种。
5.如权利要求1所述的用于制作高分子材料制品的粉状石膏，其特征在于，所述辅料，其加入量≤原料用量的0.1％。
6.如权利要求1或5所述的用于制作高分子材料制品的粉状石膏，其特征在于，所述辅料，其加入量为原料用量的0.05％。
7.如权利要求6所述的用于制作高分子材料制品的粉状石膏，其特征在于，所述辅料为硬脂酸、硬脂酸盐、石蜡、钡镉稳定剂、钡锌稳定剂中的一种或几种。
8.如权利要求1所述的用于制作高分子材料制品的粉状石膏，其特征在于，所述助剂按重量份配比包括：11份粘土粉、20份粉煤灰、7份聚丙烯酸钠、6份甲基纤维素。
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Title
硬石膏在PVC电缆料中的应用;潘静懿;《塑料制作》;20111231;第82页第1、2节 *

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