CN106632762B - 一种同时增强石膏制件机械强度和吸水性的外加剂的合成 - Google Patents

一种同时增强石膏制件机械强度和吸水性的外加剂的合成 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种同时增强石膏制件强度和吸水性的外加剂的合成方法，此外加剂为低磺化度的高分子聚乙烯醇硫酸钠，是通过将水解度在97％‑78％间的聚乙烯醇溶于N,N‑二甲基甲酰胺中，再用氯磺酸磺化此部分水解的聚乙烯醇到磺化度为10％‑15％，再将产物中和所制得。将此产品应用于石膏制件的制作过程中，可同时改善石膏制件的强度和吸水性。以半水石膏质量计，聚乙烯醇硫酸钠的掺量为0.05‑0.3wt.％时，可有效增大石膏制件的机械强度和吸水性。

Description

一种同时增强石膏制件机械强度和吸水性的外加剂的合成
【技术领域】
本发明涉及合成一种低磺化度的高分子聚乙烯醇硫酸钠外加剂，将其添加到半水石膏中能同时增强石膏制件的机械强度和吸水性，属于合成高分子有机化合物应用技术领域。
【背景技术】
天然石膏由于条件的难易可分别制备出α-半水石膏和β-半水石膏，因两种半水石膏的晶型不同，其性能相差甚异，价格较高的α-半水石膏水化后的石膏具有高强度、低吸水的特点，β-半水石膏正好与之相反。在石膏外加剂没有发展起来之前，调制符合模具使用要求的石膏主要是通过改变水膏比及两种半水石膏混合比例来实现的，但此方法制造工艺较为繁琐、复杂且成本高，后逐渐被外加剂的使用所代替。由于β-半水石膏价廉且改性较为困难，因此外加剂改性β-半水石膏更具商业价值和意义。
从外加剂的发展至今，主要有萘系减水剂、磺化三聚氰胺、木质素磺酸盐、聚羧酸减水剂等，其对石膏制件的改性并不理想，只是单一方面地提高了石膏的机械强度或者吸水性。
模具石膏要求石膏制件的机械强度和吸水性都高，而目前能够提高石膏制件的机械强度和吸水性的添加剂很少；因为一般能够提高石膏制件机械强度的外加剂会降低石膏制件吸水性。
我们通过研究发现接有磺酸基的大分子和部分水解的聚乙烯醇均可同时提高石膏制件的机械强度和吸水性，因此适合石膏制件的外加剂大分子上接有磺酸基、酯键和乙烯醇单元对石膏性能的改善是非常有利的。
我们发现，低磺化度的聚乙烯醇硫酸钠提高石膏制件机械强度和吸水性的程度分别要高于含磺酸基大分子和部分水解的聚乙烯醇提高石膏制件机械强度和吸水性的程度，而高磺化度的聚乙烯醇硫酸钠则不能。因此控制磺化度较为重要，而磺化反应最关键的是过度磺化并造成大分子的降解；另外大分子的物性也使得膜式磺化难以用于大分子磺化。通常是用吡啶做缚酸剂来减弱反应。例如应用于胶体滴定中的标准阴离子滴定试剂高磺化度聚乙烯醇硫酸钾(磺化度大于90％)，其是先通过吡啶与氯磺酸发生反应，再与完全水解的聚乙烯醇继续反应，最后中和所制聚乙烯醇硫酸钾；其与本发明所合成的聚乙烯醇硫酸钠区别在于磺化度、分子结构与合成方法(一步法)的不同。
本发明基于细致的构效关系研究结果，对分子结构进行设计，低温下用氯磺酸磺化一定水解度的聚乙烯醇，可制备出同时含有磺酸基的聚乙烯醇硫酸钠。
本发明的合成方法具有合成工艺更为简单、可节省生产成本、纯度更高等优点，所制备的聚乙烯醇硫酸钠产品颜色浅、杂质少，其将会更有利于聚乙烯醇硫酸钠的工业化生产和广泛应用。
【发明内容】
[要解决的技术问题]
本发明的目的是提供一种可同时增强石膏制件机械强度和吸水性的外加剂低磺化度的聚乙烯醇硫酸钠的合成方法，与吡啶氯磺酸法相比，其具有反应工艺简单、便于操作和控制，可节省生产成本，产品纯度高的优点。
[技术方案]
本发明是通过下述技术方案实现的：将水解度在97％-78％间的聚乙烯醇加热溶于N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌冷却至反应温度后于一定时间内匀速滴加氯磺酸，继续老化1小时后终止反应，用25wt.％的NaOH溶液中和反应体系pH至7.0，反应液经离心后再用少量90％的乙醇洗涤所得固体，干燥粉碎后即得米白色颗粒状产品。在上述给定的范围内，本领域技术人员可通过调节氯磺酸用量及反应温度来控制聚乙烯醇硫酸钠的磺化度。所得产品按以下方法使用和检测使用效果。
将所得聚乙烯醇硫酸钠以β-半水石膏(可以用于其它石膏配方中，但应用β-半水石膏的性价比最高)质量的0.05-0.3wt.％加入到按水膏比(以β-半水石膏为原料时为0.6-0.75，其它石膏的水膏比可由本领域技术人员实验得到)计算所需的水中配制成溶液(推荐使用的水膏比为0.7，用于其它石膏时需要调整水膏比)，在0.5min内将β-半水石膏均匀缓慢地加入到此溶液中，放置0.5min后，均匀搅拌1min后注模，终凝后拆模，石膏制件于温度22℃、相对湿度98％下养护24h后，45℃下烘干至恒重，并测量其抗折、抗压强度和吸水性。强度测定参照GB1640-1992，陶瓷模具用石膏粉物理性能测定方法【3】；吸水率的测定方法如下：称量测完抗折强度的另一半石膏制件质量(m1)，并浸没于水中20min后(水面约高于试件2cm)，拭去石膏制件表面多余的自由水，称其质量(m2)。吸水率计算公式如下：
磺化度测定方法参考【1】；聚乙烯醇的水解度的控制可通过调节催化剂浓度、水解反应温度和反应时间来实现，水解度测定方法参考【2】。磺化度具体测定方法如下：分别移取10mL浓度为0、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mg/mL的硫酸根标准溶液，再加入10mL 1mol/L盐酸和1mL 2％明胶溶液，摇匀后煮沸30min，冷却至室温后加2mL氯化钡-明胶溶液，迅速震摇1min，超声5min，静置10min后，用紫外分光光度计测定其在360nm下的吸光度，并绘制吸光度-硫酸根浓度标准曲线；配制硫酸根浓度在0.05-0.5mg/mL的待测聚乙烯醇硫酸钠溶液，测定其在360nm处的吸光度并对比标准曲线求得待测聚乙烯醇硫酸钠中硫酸根浓度，从而计算出磺化度，计算公式如下：
其中，S为待测聚乙烯醇硫酸钠的磺化度；H为聚乙烯醇的水解度；nSO4 2-为待测聚乙烯醇硫酸钠中硫酸根的摩尔量；m为待测聚乙烯醇硫酸钠的质量。
水解度具体测定方法如下：称取一定质量的聚乙烯醇于250mL三角瓶中，加入100mL水和3滴酚酞溶液，若显粉红色，则加入5mL 0.1mol/L盐酸，加热溶解后冷却至室温，并用0.1mol/L氢氧化钠溶液滴定至粉红色后，加入20mL 0.5mol/L氢氧化钠溶液，盖上三角瓶，摇匀，回流煮沸40min。加入20mL 0.5mol/L盐酸，再用0.5mol/L氢氧化钠溶液滴定过量的盐酸至粉红色终点。水解度计算公式如下：
其中，H为待测聚乙烯醇的水解度；x为待测聚乙烯醇中残留乙酸根所对应的乙酸含量；V1为滴定试样消耗的氢氧化钠溶液的体积；V0为滴定空白消耗的氢氧化钠溶液的体积；C为氢氧化钠溶液的浓度；m为待测聚乙烯醇的质量；wvm为待测聚乙烯醇中挥发分含量；wNaAc为待测聚乙烯醇中乙酸钠含量。
挥发分含量的测定：取一定质量的聚乙烯醇于已恒重的称量瓶中，称量，在105℃下加热3h后，冷却至室温，再次称量。计算公式如下：
其中，m0为称量瓶的质量；m1为称量瓶与试样的质量；m2为加热后称量瓶与试样的质量。
乙酸钠含量的测定：称取一定质量的聚乙烯醇于三角瓶中，加入100mL水加热溶解，冷却，加入15-20滴次甲基蓝+二甲基黄混合指示剂，然后用0.1mol/L盐酸滴定，当体系颜色由绿色变成淡紫色时即为终点。乙酸钠含量计算公式如下：
其中，V3为试样消耗盐酸的体积；V1为空白消耗盐酸的体积；C为盐酸的浓度；m为试样质量。
[有益效果]
本发明通过控制磺化一定水解度的聚乙烯醇氯磺酸的用量合成了低磺化度的高分子聚乙烯醇硫酸钠，其反应工艺简单、节省生产成本，产品纯度高、颜色浅；将其添加到半水石膏中，可代替含磺酸基大分子和一定水解度的聚乙烯醇，更加有效地增强石膏制件的机械强度和吸水性。
参考文献：
【1】.Zhang J,Liu Y-j,Park H-s,etc.Antitumor activity of sulfatedextracellular polysaccharides of Ganoderma lucidum from the submergedfermentation broth.Carbohydrate Polymers,2012,87(2):1539-1544
【2】.GB/T12010.2-2010，塑料-聚乙烯醇材料(PVAL).第2部分:性能测定.2010
【3】.GB/T1640-1992，陶瓷模用石膏粉物理性能测试方法，1993
【具体实施方式】
下面结合具体的实施例对本发明作进一步的描述。
实施例一：
将1kg水解度为78％、分子量为7×104的聚乙烯醇加热溶于12L的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌冷却至30℃于1h内匀速滴加0.06L的氯磺酸；继续老化1小时后终止反应，用25wt.％的NaOH溶液中和至pH 7.0，经提纯、干燥后得到磺化度为10％，分子量为8×104的聚乙烯醇硫酸钠。将其以β-半水石膏质量的0.1％加入到按水膏比0.6计算所需的水中配制成溶液，在0.5min内将β-半水石膏均匀缓慢地加入到此溶液中，放置0.5min后，均匀搅拌1min后注模，终凝后拆模，石膏制件于温度22℃、相对湿度98％下养护24h后，45℃下烘干至恒重，并测量其抗折、抗压强度和吸水性。空白石膏制件的抗折强度为6.85MPa，抗压强度为18.83MPa，吸水率为30.55％；掺有聚乙烯醇硫酸钠的石膏制件的抗折强度为8.21MPa，抗压强度为21.25MPa，吸水率为32.08％；相比于空白石膏，其抗折强度增大了20％，抗压强度增大了13％，吸水率提高了5％。
实施例二
将1kg水解度为88％、分子量为10×104的聚乙烯醇加热溶于12L的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌冷却至50℃于1h内匀速滴加0.12L的氯磺酸；继续老化1小时后终止反应，用25wt.％的NaOH溶液中和至pH 7.0，经提纯、干燥后得到磺化度为11％，分子量为12×104的聚乙烯醇硫酸钠。将其以β-半水石膏质量的0.3％加入到按水膏比0.65计算所需的水中配制成溶液，在0.5min内将β-半水石膏均匀缓慢地加入到此溶液中，放置0.5min后，均匀搅拌1min后注模，终凝后拆模，石膏制件于温度22℃、相对湿度98％下养护24h后，45℃下烘干至恒重，并测量其抗折、抗压强度和吸水性。空白石膏制件的抗折强度为6.51MPa，抗压强度为15.06MPa，吸水率为31.49％；掺有聚乙烯醇硫酸钠的石膏制件的抗折强度为7.23MPa，抗压强度为15.81MPa，吸水率为33.38％；相比于空白石膏，其抗折强度增大了11％，抗压强度增大了5％，吸水率提高了6％。
实施例三
将1kg水解度为97％、分子量为11×104的聚乙烯醇加热溶于12L的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌冷却至40℃于1.5h内匀速滴加0.15L的氯磺酸；继续老化1小时后终止反应，用25wt.％的NaOH溶液中和至pH 7.0，经提纯、干燥后得到磺化度为15％，分子量为15×104的聚乙烯醇硫酸钠。将其以β-半水石膏质量的0.1％加入到按水膏比0.7计算所需的水中配制成溶液，在0.5min内将β-半水石膏均匀缓慢地加入到此溶液中，放置0.5min后，均匀搅拌1min后注模，终凝后拆模，石膏制件于温度22℃、相对湿度98％下养护24h后，45℃下烘干至恒重，并测量其抗折、抗压强度和吸水性。空白石膏制件的抗折强度为5.14MPa，抗压强度为11.85MPa，吸水率为35.43％；掺有聚乙烯醇硫酸钠的石膏制件的抗折强度为6.64MPa，抗压强度为13.50MPa，吸水率为36.83％；相比于空白石膏，其抗折强度增大了29％，抗压强度增大了14％，吸水率提高了4％。
实施例四
将1kg水解度为85％、分子量为1×104的聚乙烯醇加热溶于12L的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌冷却至35℃于1.5h内匀速滴加0.13L的氯磺酸；继续老化1小时后终止反应，用25wt.％的NaOH溶液中和至pH 7.0，经提纯、干燥后得到磺化度为13％，分子量为2×104的聚乙烯醇硫酸钠。将其以β-半水石膏质量的0.15％加入到按水膏比0.75计算所需的水中配制成溶液，在0.5min内将β-半水石膏均匀缓慢地加入到此溶液中，放置0.5min后，均匀搅拌1min后注模，终凝后拆模，石膏制件于温度22℃、相对湿度98％下养护24h后，45℃下烘干至恒重，并测量其抗折、抗压强度和吸水性。空白石膏制件的抗折强度为4.81MPa，抗压强度为10.31MPa，吸水率为38.24％；掺有聚乙烯醇硫酸钠的石膏制件的抗折强度为5.96MPa，抗压强度为11.38MPa，吸水率为41.30％；相比于空白石膏，其抗折强度增大了24％，抗压强度增大了10％，吸水率提高了8％。
实施例五
将1kg水解度为79％、分子量为5×104的聚乙烯醇加热溶于12L的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌冷却至40℃于1.5h内匀速滴加0.09L的氯磺酸；继续老化1小时后终止反应，用25wt.％的NaOH溶液中和至pH 7.0，经提纯、干燥后得到磺化度为10％，分子量为6×104的聚乙烯醇硫酸钠。将其以β-半水石膏质量的0.05％加入到按水膏比0.7计算所需的水中配制成溶液，在0.5min内将β-半水石膏均匀缓慢地加入到此溶液中，放置0.5min后，均匀搅拌1min后注模，终凝后拆模，石膏制件于温度22℃、相对湿度98％下养护24h后，45℃下烘干至恒重，并测量其抗折、抗压强度和吸水性。空白石膏制件的抗折强度为5.29MPa，抗压强度为12.50MPa，吸水率为34.88％；掺有聚乙烯醇硫酸钠的石膏制件的抗折强度为6.23MPa，抗压强度为13.50MPa，吸水率为36.27％；相比于空白石膏，其抗折强度增大了18％，抗压强度增大了8％，吸水率提高了4％。
实施例六
将1kg水解度为90％、分子量为8×104的聚乙烯醇加热溶于12L的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌冷却至45℃于1h内匀速滴加0.18L的氯磺酸；继续老化1小时后终止反应，用25wt.％的NaOH溶液中和至pH 7.0，经提纯、干燥后得到磺化度为15％，分子量为10×104的聚乙烯醇硫酸钠。将其以β-半水石膏质量的0.1％加入到按水膏比0.65计算所需的水中配制成溶液，在0.5min内将β-半水石膏均匀缓慢地加入到此溶液中，放置0.5min后，均匀搅拌1min后注模，终凝后拆模，石膏制件于温度22℃、相对湿度98％下养护24h后，45℃下烘干至恒重，并测量其抗折、抗压强度和吸水性。空白石膏制件的抗折强度为6.35MPa，抗压强度为14.75MPa，吸水率为31.69％；掺有聚乙烯醇硫酸钠的石膏制件的抗折强度为7.74MPa，抗压强度为16.94MPa，吸水率为34.23％；相比于空白石膏，其抗折强度增大了22％，抗压强度增大了15％，吸水率提高了8％。
实施例七
将1kg水解度为93％、分子量为3×104的聚乙烯醇加热溶于12L的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌冷却至30℃于2h内匀速滴加0.15L的氯磺酸；继续老化1小时后终止反应，用25wt.％的NaOH溶液中和至pH 7.0，经提纯、干燥后得到磺化度为12％，分子量为4×104的聚乙烯醇硫酸钠。将其以β-半水石膏质量的0.2％加入到按水膏比0.6计算所需的水中配制成溶液，在0.5min内将β-半水石膏均匀缓慢地加入到此溶液中，放置0.5min后，均匀搅拌1min后注模，终凝后拆模，石膏制件于温度22℃、相对湿度98％下养护24h后，45℃下烘干至恒重，并测量其抗折、抗压强度和吸水性。空白石膏制件的抗折强度为7.03MPa，抗压强度为19.06MPa，吸水率为30.70％；掺有聚乙烯醇硫酸钠的石膏制件的抗折强度为8.08MPa，抗压强度为20.19MPa，吸水率为31.93％；相比于空白石膏，其抗折强度增大了15％，抗压强度增大了6％，吸水率提高了4％。
实施例八
将1kg水解度为95％、分子量为7×104的聚乙烯醇加热溶于12L的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌冷却至50℃于1h内匀速滴加0.19L的氯磺酸；继续老化1小时后终止反应，用25wt.％的NaOH溶液中和至pH 7.0，经提纯、干燥后得到磺化度为14％，分子量为9×104的聚乙烯醇硫酸钠。将其以β-半水石膏质量的0.15％加入到按水膏比0.75计算所需的水中配制成溶液，在0.5min内将β-半水石膏均匀缓慢地加入到此溶液中，放置0.5min后，均匀搅拌1min后注模，终凝后拆模，石膏制件于温度22℃、相对湿度98％下养护24h后，45℃下烘干至恒重，并测量其抗折、抗压强度和吸水性。空白石膏制件的抗折强度为4.65MPa，抗压强度为10.63MPa，吸水率为39.06％；掺有聚乙烯醇硫酸钠的石膏制件的抗折强度为5.86MPa，抗压强度为11.94MPa，吸水率为41.79％；相比于空白石膏，其抗折强度增大了26％，抗压强度增大了12％，吸水率提高了7％。
实施例九
将1kg水解度为78％、分子量为12×104的聚乙烯醇加热溶于12L的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌冷却至35℃于2h内匀速滴加0.1L的氯磺酸；继续老化1小时后终止反应，用25wt.％的NaOH溶液中和至pH 7.0，经提纯、干燥后得到磺化度为12％，分子量为14×104的聚乙烯醇硫酸钠。将其以β-半水石膏质量的0.25％加入到按水膏比0.7计算所需的水中配制成溶液，在0.5min内将β-半水石膏均匀缓慢地加入到此溶液中，放置0.5min后，均匀搅拌1min后注模，终凝后拆模，石膏制件于温度22℃、相对湿度98％下养护24h后，45℃下烘干至恒重，并测量其抗折、抗压强度和吸水性。空白石膏制件的抗折强度为5.45MPa，抗压强度为11.94MPa，吸水率为33.98％；掺有聚乙烯醇硫酸钠的石膏制件的抗折强度为6.22MPa，抗压强度为12.81MPa，吸水率为37.04％；相比于空白石膏，其抗折强度增大了14％，抗压强度增大了7％，吸水率提高了9％。
实施例十
将1kg水解度为83％、分子量为9×104的聚乙烯醇加热溶于12L的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌冷却至45℃于2h内匀速滴加0.1L的氯磺酸；继续老化1小时后终止反应，用25wt.％的NaOH溶液中和至pH 7.0，经提纯、干燥后得到磺化度为11％，分子量为10×104的聚乙烯醇硫酸钠。将其以β-半水石膏质量的0.15％加入到按水膏比0.7计算所需的水中配制成溶液，在0.5min内将β-半水石膏均匀缓慢地加入到此溶液中，放置0.5min后，均匀搅拌1min后注模，终凝后拆模，石膏制件于温度22℃、相对湿度98％下养护24h后，45℃下烘干至恒重，并测量其抗折、抗压强度和吸水性。空白石膏制件的抗折强度为5.09MPa，抗压强度为12.38MPa，吸水率为37.67％；掺有聚乙烯醇硫酸钠的石膏制件的抗折强度为6.46MPa，抗压强度为14.00MPa，吸水率为40.68％；相比于空白石膏，其抗折强度增大了27％，抗压强度增大了13％，吸水率提高了8％。
实施例十一
将1kg水解度为97％、分子量为4×104的聚乙烯醇加热溶于12L的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌冷却至40℃于1.5h内匀速滴加0.2L的氯磺酸；继续老化1小时后终止反应，用25wt.％的NaOH溶液中和至pH 7.0，经提纯、干燥后得到磺化度为14％，分子量为5×104的聚乙烯醇硫酸钠。将其以β-半水石膏质量的0.2％加入到按水膏比0.65计算所需的水中配制成溶液，在0.5min内将β-半水石膏均匀缓慢地加入到此溶液中，放置0.5min后，均匀搅拌1min后注模，终凝后拆模，石膏制件于温度22℃、相对湿度98％下养护24h后，45℃下烘干至恒重，并测量其抗折、抗压强度和吸水性。空白石膏制件的抗折强度为6.39MPa，抗压强度为15.25MPa，吸水率为32.98％；掺有聚乙烯醇硫酸钠的石膏制件的抗折强度为7.61MPa，抗压强度为16.50MPa，吸水率为34.94％；相比于空白石膏，其抗折强度增大了19％，抗压强度增大了8％，吸水率提高了6％。
实施例十二
将1kg水解度为83％、分子量为6×104的聚乙烯醇加热溶于12L的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌冷却至40℃于2h内匀速滴加0.11L的氯磺酸；继续老化1小时后终止反应，用25wt.％的NaOH溶液中和至pH 7.0，经提纯、干燥后得到磺化度为13％，分子量为7×104的聚乙烯醇硫酸钠。将其以β-半水石膏质量的0.05％加入到按水膏比0.7计算所需的水中配制成溶液，在0.5min内将β-半水石膏均匀缓慢地加入到此溶液中，放置0.5min后，均匀搅拌1min后注模，终凝后拆模，石膏制件于温度22℃、相对湿度98％下养护24h后，45℃下烘干至恒重，并测量其抗折、抗压强度和吸水性。空白石膏制件的抗折强度为5.36MPa，抗压强度为12.00MPa，吸水率为37.34％；掺有聚乙烯醇硫酸钠的石膏制件的抗折强度为6.32MPa，抗压强度为13.06MPa，吸水率为38.46％；相比于空白石膏，其抗折强度增大了18％，抗压强度增大了9％，吸水率提高了3％。
实施例十三
将1kg水解度为80％、分子量为6×104的聚乙烯醇加热溶于12L的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌冷却至35℃于1h内匀速滴加0.12L的氯磺酸；继续老化1小时后终止反应，用25wt.％的NaOH溶液中和至pH 7.0，经提纯、干燥后得到磺化度为13％，分子量为7×104的聚乙烯醇硫酸钠。将其以混合半水石膏(mα-H：mβ-H＝6:4；α-H为α-半水石膏，β-H为β-半水石膏)质量的0.1％加入到按水膏比0.6计算所需的水中配制成溶液，在0.5min内将混合半水石膏均匀缓慢地加入到此溶液中，放置0.5min后，均匀搅拌1min后注模，终凝后拆模，石膏制件于温度22℃、相对湿度98％下养护24h后，45℃下烘干至恒重，并测量其抗折、抗压强度和吸水性。空白石膏制件的抗折强度为6.68MPa，抗压强度为16.88MPa，吸水率为32.46％；掺有聚乙烯醇硫酸钠的石膏制件的抗折强度为7.66MPa，抗压强度为17.88MPa，吸水率为33.13％；相比于空白石膏，其抗折强度增大了15％，抗压强度增大了6％，吸水率提高了2％。
实施例十四
将1kg水解度为92％、分子量为2×104的聚乙烯醇加热溶于12L的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌冷却至45℃于1.5h内匀速滴加0.14L的氯磺酸；继续老化1小时后终止反应，用25wt.％的NaOH溶液中和至pH 7.0，经提纯、干燥后得到磺化度为12％，分子量为3×104的聚乙烯醇硫酸钠。将其以α-半水石膏质量的0.15％加入到按水膏比0.6计算所需的水中配制成溶液，在0.5min内将α-半水石膏均匀缓慢地加入到此溶液中，放置0.5min后，均匀搅拌1min后注模，终凝后拆模，石膏制件于温度22℃、相对湿度98％下养护24h后，45℃下烘干至恒重，并测量其抗折、抗压强度和吸水性。空白石膏制件的抗折强度为8.09MPa，抗压强度为24.50MPa，吸水率为26.57％；掺有聚乙烯醇硫酸钠的石膏制件的抗折强度为8.90MPa，抗压强度为26.19MPa，吸水率为27.66％；相比于空白石膏，其抗折强度增大了10％，抗压强度增大了7％，吸水率提高了4％。
【附图说明】
图1是以氯磺酸磺化一定水解度的聚乙烯醇制备聚乙烯醇硫酸钠的反应方程式；
图2是实施例五中的聚乙烯醇硫酸钠的红外光谱图。

Claims (9)

1.一种同时增强石膏制件强度和吸水性的外加剂的合成方法，此外加剂为低磺化度的高分子聚乙烯醇硫酸钠，是通过将水解度在97％-78％间的聚乙烯醇溶于N,N-二甲基甲酰胺中，再用氯磺酸磺化此部分水解的聚乙烯醇到磺化度为10％-15％，再将产物中和所制得；将此外加剂加入到半水石膏中，可同时增强石膏制件的机械强度和吸水性。
2.按权利要求1所述的一种同时增强石膏制件强度和吸水性的外加剂的合成方法，其特征是，所述的合成方法是：将1kg上述部分水解的聚乙烯醇加热溶于12L的N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌冷却至反应温度后匀速滴加聚乙烯醇质量5％-15％的氯磺酸，氯磺酸的量由所需要的磺化度决定；继续老化1小时后终止反应，用25wt.％的NaOH溶液中和反应体系pH至7.0，反应液经离心后再用少量90％的乙醇洗涤所得固体，干燥粉碎后即得米白色颗粒状产品；将此外加剂加入到半水石膏中，可同时增强石膏制件的机械强度和吸水性。
3.按权利要求2所述的一种同时增强石膏制件强度和吸水性的外加剂的合成方法，其特征是，所述的部分水解的聚乙烯醇的分子量为1×104-12×104。
4.按权利要求2所述的一种同时增强石膏制件强度和吸水性的外加剂的合成方法，其特征是，所述反应温度为30-50℃，氯磺酸滴加时间为1-2h；继续老化1小时后终止反应，用25wt.％的NaOH溶液中和至pH 7.0，经提纯、干燥后得到产品；所得产品的磺化度为10％-15％，分子量为2×104-15×104。
5.按权利要求4所述的一种同时增强石膏制件强度和吸水性的外加剂的合成方法，其特征是，所述聚乙烯醇的水解度为83％-93％、分子量为4×104-8×104，氯磺酸的用量为聚乙烯醇质量的8％-12％，反应温度为35-45℃，氯磺酸滴加时间为1.5h。
6.按权利要求4所述的一种同时增强石膏制件强度和吸水性的外加剂的合成方法，其特征是，所述产品的磺化度为12％-14％，分子量为5×104-10×104。
7.按权利要求2所述的一种同时增强石膏制件强度和吸水性的外加剂的合成方法，其特征是，所述的半水石膏为β-半水石膏；水膏比为0.6-0.75；以β-半水石膏质量计的聚乙烯醇硫酸钠的掺量为0.05-0.3wt.％。
8.按权利要求7所述的一种同时增强石膏制件强度和吸水性的外加剂的合成方法，其特征是，所述水膏比为0.7。
9.按权利要求7所述的一种同时增强石膏制件强度和吸水性的外加剂的合成方法，其特征是，所述以β-半水石膏质量计的聚乙烯醇硫酸钠的掺量为0.1-0.15wt.％。
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