CN108706943A - 一种建筑用石膏粉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建筑用石膏粉，属于化工领域。本发明引入丙烯酸、丙烯酸甲酯，再加入甲基丙烯磺酸钠、甲基烯基聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段醚发生共聚，将四者结合，通过引发剂聚合形成聚羧酸大分子物质，其中聚合后聚氧丙烯基团增强了分子的疏水性，且具有抑泡消泡作用，使得合成的聚羧酸大分子支链化程度更高，结构的稳定性增强，加聚合物加入石膏粉中，通过改善后期石膏的孔隙率及平均孔径，增强石膏强度。本发明解决了目前石膏粉抗压强度低、分散性能差的问题。

Description

一种建筑用石膏粉
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种建筑用石膏粉。
背景技术
石膏的应用由来已久，但是早期只是简单地用来制粉笔、做腻子、做豆腐和做简单工艺品等，缺少深入地研究开发，因而也就没有引起人们的重视。上世纪70年代后期，大量消费石膏的建筑、建材及其他相关工业对石膏的需求急剧增加，石膏引起了人们越来越多的重视。近年来，伴随着石膏制品业的发展，各种不同用途的石膏粉也相继得到推广，特别是在建材行业，随着高层建筑的不断增多和国家墙改工作的逐步深入，石膏粉已成为建材市场的紧俏产品。
建筑石膏粉的生产有多种工艺。按加热方式，分为间接加热工艺和直接加热工艺；按煅烧脱水速度，分为慢速煅烧工艺和快速煅烧工艺；按出料方式，可分为间歇生产工艺和连续生产工艺。在二十世纪六十年代之前，以传统慢烧型的间歇炒锅和外烧式回转窑为主。六十年代后期，对上述设备进行了技术改造，七十年代，将间歇炒锅发展成为连续炒锅，八十年代后又发展成了锥形炒锅；回转窑也从外烧式发展成内烧式煅烧；为推动建筑石膏粉工业的技术进步，提高石膏建材制品生产线的运行速度，近年来又发展出了气流式快速煅烧工艺。总的来看，石膏煅烧工艺是沿着从间歇出料到连续出料、从间接加热到直接加热、从慢速脱水到快速脱水的趋势逐步发展的。目前建筑石膏的主要矿物成份为β半水石膏和可溶性无水石膏，含少量的二水石膏和难溶性无水石膏，强度较低，分散性能较差。因此，生产出一种效果更好的石膏粉有很大的市场需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前石膏粉抗压强度低、分散性能差的问题，提供一种建筑用石膏粉。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种建筑用石膏粉，其特征在于，按重量份数计包括如下组分：200~300份石膏粉基料、20~30份缓凝活性物、15~20份减水活性剂、30~50份混合掺料；
所述石膏粉基料的制备方法，包括如下步骤：
取硬石膏活化，得活化物，取活化物按质量比100~200：1~3加入FDN减水剂，球磨，得球磨物，按质量份数计，取100~200份球磨物、3~5份草酸钠、1~3份十二水合硫酸铝钾、1~3份硫酸钠、2~4份明矾混合，得混合基料，煅烧，冷却至室温，研磨粉碎过200目筛，收集过筛颗粒，即得石膏粉基料。
所述活化物的活化条件为：于150~200℃活化20~30min；混合基料的煅烧条件为：于200~300℃煅烧1~3h。
所述缓凝活性物的制备方法，包括如下步骤：
取青霉素废菌渣干燥，粉碎过100目筛，收集过筛颗粒，取过筛颗粒按质量比1~3：4~7加入浓度为0.03mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌混合20~30min，超声，离心，取上清液按质量比3~5：1~3：2~4加入柠檬酸、多聚磷酸钠混合，即得缓凝活性物。
所述超声条件为：于400W、45~55℃超声3~5min。
所述减水活性剂的制备方法包括如下步骤：
取丙烯酸按质量比30~40：40~50加入丙烯酸甲酯混合，得混合基料，取甲基丙烯磺酸钠按质量比6~9：8~10：30~50加入甲基烯基聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段醚、蒸馏水搅拌混合30~40min，得搅拌混合物，取混合基料按质量比70~80：15~20加入搅拌混合物，再加入混合基料质量2~5%的过硫酸铵，于60~70℃搅拌混合3~4h，冷却至室温，得冷却物，调节pH至7~7.3，即得减水活性剂。
所述混合掺料的制备方法包括如下步骤：
取聚丙烯纤维按质量比2~4：8~13加入二甲苯混合，再加入聚丙烯纤维质量2~5%的过氧化苯甲酰，通入氮气保护，升温至45~50℃搅拌混合，再升温至80~90℃保温，减压蒸馏，得减压蒸馏物，取减压蒸馏物按质量比3~6：2~5加入丙烯酸溶液，于70~75℃搅拌混合，冷却至室温，得冷却物a，取冷却物a按质量比1~3：9~12加入丙酮抽提，取抽提物干燥，得干燥物，取干燥物加入水镁石纤维混合，即得混合掺料。
所述干燥物与水镁石纤维的质量比为1~3：2~5。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明煅烧明矾的成分是活性氧化铝和硫酸钾，经过煅烧使惰性氧化铝具有活性，故煅烧明矾的加入相当于加入了硫酸钾和部分的矿渣活性物，两者复合作用，对硬石膏的活性是双重激发，硫酸钠的加入为硬石膏提供了高浓度的硫酸根环境，在硫酸根的环境下，提升了硬石膏溶解度，利于二水石膏晶核的形成，加入十二水合硫酸铝钾使硬石膏粉产生膨胀，提高了石膏粉的水化凝结和力学性能；
（2）本发明加入青霉素废菌丝体中含有蛋白质类物质，经改性后所得物质中主要含有蛋白质和氨基酸等，主要包含肽键、氨基和羧基等官能团，这些官能团溶于水后可以形成胶体，该胶体与石膏粉中的钙离子结合，阻止水化，加入柠檬酸分子含有羟基和羧基，当柠檬酸加入到建筑石膏中，在水的作用下其中的羟基和羧基，与石膏粉中的Ca2+形成络合物，一方面可以降低溶液的过饱和度，另一方面，该络合物覆盖在半水石膏晶体表面，阻碍晶体的长大，凝结时间延长，多聚磷酸钠加入到建筑石膏粉后与石膏溶解产生的 Ca2+形成难溶的磷酸钙，随着反应进行，溶液中Ca2+浓度降低，溶液过饱和度降低，从而抑制晶体形，三者协同对石膏的晶体形成保护，其对形貌影响相对较小，使得后期石膏粉的强度损失减小；
（3）本发明引入丙烯酸、丙烯酸甲酯，再加入甲基丙烯磺酸钠、甲基烯基聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段醚发生共聚，将四者结合，通过引发剂聚合形成聚羧酸大分子物质，其中聚合后聚氧丙烯基团增强了分子的疏水性，且具有抑泡消泡作用，使得合成的聚羧酸大分子支链化程度更高，结构的稳定性增强，加聚合物加入石膏粉中，通过改善后期石膏的孔隙率及平均孔径，增强石膏强度，阴离子型的聚羧酸减水剂与石膏粉中的钙离子发生螯合而产生吸附，亲水性的接枝侧链则产生空间位阻斥力作用，使得分散性能得到提高；
（4）本发明用丙烯酸化学接枝法对聚丙烯纤维进行表面进行修饰以增强其与石膏粉基体间的界面结合，所得的纤维的直径小、比表面积大，掺加到石膏粉中后，均匀分布于体系中，后期水化能形成三维无规支撑网络，起到桥联作用，提高了料浆的均质性，同时与料浆的化学键合、机械啮合作用强，使得料浆离析、泌水所需克服的摩擦阻力大，而水镁石纤维具有较好的力学性能、抗碱性能，与石膏基体相容性较好，其主要以纤维的拔出、桥联等形式使微裂纹能量得以耗散， 降 低裂纹尖端应力集中程度，减缓石膏裂纹的产生和扩展，有利于自修复。
具体实施方式
石膏粉基料：取硬石膏于150~200℃活化20~30min，得活化物，取活化物按质量比100~200：1~3加入FDN减水剂，球磨40~50min，得球磨物，按质量份数计，取100~200份球磨物、3~5份草酸钠、1~3份十二水合硫酸铝钾、1~3份硫酸钠、2~4份明矾混合，得混合基料，再于200~300℃煅烧1~3h，冷却至室温，研磨粉碎过200目筛，收集过筛颗粒，即得石膏粉基料。
缓凝活性物：取青霉素废菌渣干燥，粉碎过100目筛，收集过筛颗粒，取过筛颗粒按质量比1~3：4~7加入浓度为0.03mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌混合20~30min，于400W、45~55℃超声3~5min，离心，取上清液按质量比3~5：1~3：2~4加入柠檬酸、多聚磷酸钠混合，即得缓凝活性物。
减水活性剂：取丙烯酸按质量比30~40：40~50加入丙烯酸甲酯混合，得混合基料，取甲基丙烯磺酸钠按质量比6~9：8~10：30~50加入甲基烯基聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段醚、蒸馏水搅拌混合30~40min，得搅拌混合物，取混合基料按质量比70~80：15~20加入搅拌混合物，再加入混合基料质量2~5%的过硫酸铵，于60~70℃搅拌混合3~4h，冷却至室温，得冷却物，调节pH至7~7.3，即得减水活性剂。
混合掺料：取聚丙烯纤维按质量比2~4：8~13加入二甲苯混合，再加入聚丙烯纤维质量2~5%的过氧化苯甲酰，通入氮气保护，升温至45~50℃搅拌混合40~50min，再升温至80~90℃保温30~40min，减压蒸馏，得减压蒸馏物，取减压蒸馏物按质量比3~6：2~5加入丙烯酸溶液，于70~75℃搅拌混合1~2h，冷却至室温，得冷却物a，取冷却物a按质量比1~3：9~12加入丙酮抽提，取抽提物干燥，得干燥物，取干燥物按质量比1~3：2~5加入水镁石纤维混合，即得混合掺料。
一种建筑用石膏粉，按质量份数计，包括200~300份石膏粉基料、20~30份缓凝活性物、15~20份减水活性剂、30~50份混合掺料混合，冷冻干燥，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒物，即得建筑用石膏粉。
实施例1
石膏粉基料：取硬石膏于150℃活化20min，得活化物，取活化物按质量比100：1加入FDN减水剂，球磨40min，得球磨物，按质量份数计，取100份球磨物、3份草酸钠、1份十二水合硫酸铝钾、1份硫酸钠、2份明矾混合，得混合基料，再于200℃煅烧1h，冷却至室温，研磨粉碎过200目筛，收集过筛颗粒，即得石膏粉基料。
缓凝活性物：取青霉素废菌渣干燥，粉碎过100目筛，收集过筛颗粒，取过筛颗粒按质量比1：4加入浓度为0.03mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌混合20min，于400W、45℃超声3min，离心，取上清液按质量比3：1：2加入柠檬酸、多聚磷酸钠混合，即得缓凝活性物。
减水活性剂：取丙烯酸按质量比30：40加入丙烯酸甲酯混合，得混合基料，取甲基丙烯磺酸钠按质量比6：8：30加入甲基烯基聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段醚、蒸馏水搅拌混合30min，得搅拌混合物，取混合基料按质量比70：15加入搅拌混合物，再加入混合基料质量2%的过硫酸铵，于60℃搅拌混合3h，冷却至室温，得冷却物，调节pH至7，即得减水活性剂。
混合掺料：取聚丙烯纤维按质量比2：8加入二甲苯混合，再加入聚丙烯纤维质量2%的过氧化苯甲酰，通入氮气保护，升温至45℃搅拌混合40min，再升温至80℃保温30min，减压蒸馏，得减压蒸馏物，取减压蒸馏物按质量比3：2加入丙烯酸溶液，于70℃搅拌混合1h，冷却至室温，得冷却物a，取冷却物a按质量比1：9加入丙酮抽提，取抽提物干燥，得干燥物，取干燥物按质量比1：2加入水镁石纤维混合，即得混合掺料。
一种建筑用石膏粉，按质量份数计，包括200份石膏粉基料、20份缓凝活性物、15份减水活性剂、30份混合掺料混合，冷冻干燥，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒物，即得建筑用石膏粉。
实施例2
石膏粉基料：取硬石膏于200℃活化30min，得活化物，取活化物按质量比200：3加入FDN减水剂，球磨50min，得球磨物，按质量份数计，取200份球磨物、5份草酸钠、3份十二水合硫酸铝钾、3份硫酸钠、4份明矾混合，得混合基料，再于300℃煅烧3h，冷却至室温，研磨粉碎过200目筛，收集过筛颗粒，即得石膏粉基料。
缓凝活性物：取青霉素废菌渣干燥，粉碎过100目筛，收集过筛颗粒，取过筛颗粒按质量比3：7加入浓度为0.03mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌混合30min，于400W、55℃超声5min，离心，取上清液按质量比5：3：4加入柠檬酸、多聚磷酸钠混合，即得缓凝活性物。
减水活性剂：取丙烯酸按质量比40：50加入丙烯酸甲酯混合，得混合基料，取甲基丙烯磺酸钠按质量比9：10：50加入甲基烯基聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段醚、蒸馏水搅拌混合40min，得搅拌混合物，取混合基料按质量比80：20加入搅拌混合物，再加入混合基料质量5%的过硫酸铵，于70℃搅拌混合4h，冷却至室温，得冷却物，调节pH至7.3，即得减水活性剂。
混合掺料：取聚丙烯纤维按质量比4：13加入二甲苯混合，再加入聚丙烯纤维质量5%的过氧化苯甲酰，通入氮气保护，升温至50℃搅拌混合50min，再升温至90℃保温40min，减压蒸馏，得减压蒸馏物，取减压蒸馏物按质量比6：5加入丙烯酸溶液，于75℃搅拌混合2h，冷却至室温，得冷却物a，取冷却物a按质量比3：12加入丙酮抽提，取抽提物干燥，得干燥物，取干燥物按质量比3：5加入水镁石纤维混合，即得混合掺料。
一种建筑用石膏粉，按质量份数计，包括300份石膏粉基料、30份缓凝活性物、20份减水活性剂、50份混合掺料混合，冷冻干燥，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒物，即得建筑用石膏粉。
实施例3
石膏粉基料：取硬石膏于175℃活化25min，得活化物，取活化物按质量比150：2加入FDN减水剂，球磨45min，得球磨物，按质量份数计，取150份球磨物、4份草酸钠、2份十二水合硫酸铝钾、2份硫酸钠、3份明矾混合，得混合基料，再于250℃煅烧2h，冷却至室温，研磨粉碎过200目筛，收集过筛颗粒，即得石膏粉基料。
缓凝活性物：取青霉素废菌渣干燥，粉碎过100目筛，收集过筛颗粒，取过筛颗粒按质量比2：6加入浓度为0.03mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌混合25min，于400W、50℃超声4min，离心，取上清液按质量比4：2：3加入柠檬酸、多聚磷酸钠混合，即得缓凝活性物。
减水活性剂：取丙烯酸按质量比35：45加入丙烯酸甲酯混合，得混合基料，取甲基丙烯磺酸钠按质量比7：9：40加入甲基烯基聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段醚、蒸馏水搅拌混合35min，得搅拌混合物，取混合基料按质量比75：17加入搅拌混合物，再加入混合基料质量3%的过硫酸铵，于65℃搅拌混合3h，冷却至室温，得冷却物，调节pH至7，即得减水活性剂。
混合掺料：取聚丙烯纤维按质量比3：11加入二甲苯混合，再加入聚丙烯纤维质量3%的过氧化苯甲酰，通入氮气保护，升温至47℃搅拌混合45min，再升温至85℃保温35min，减压蒸馏，得减压蒸馏物，取减压蒸馏物按质量比4：3加入丙烯酸溶液，于73℃搅拌混合1h，冷却至室温，得冷却物a，取冷却物a按质量比2：11加入丙酮抽提，取抽提物干燥，得干燥物，取干燥物按质量比2：3加入水镁石纤维混合，即得混合掺料。
一种建筑用石膏粉，按质量份数计，包括250份石膏粉基料、25份缓凝活性物、17份减水活性剂、40份混合掺料混合，冷冻干燥，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒物，即得建筑用石膏粉。
对比例1：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少石膏粉基料。
对比例2：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少缓凝活性物。
对比例3：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少减水活性剂、混合掺料。
对比例4：武汉市某公司生产的建筑用石膏粉。
分别将上述实施例与对比例的石膏粉进行性能测试，测试结果见表1。
表1：
综合上述，本发明的建筑用石膏粉相比于市售产品效果，值得大力推广使用。

Claims (7)

1.一种建筑用石膏粉，其特征在于，按重量份数计包括如下组分：200~300份石膏粉基料、20~30份缓凝活性物、15~20份减水活性剂、30~50份混合掺料；
所述石膏粉基料的制备方法，包括如下步骤：
取硬石膏活化，得活化物，取活化物按质量比100~200：1~3加入FDN减水剂，球磨，得球磨物，按质量份数计，取100~200份球磨物、3~5份草酸钠、1~3份十二水合硫酸铝钾、1~3份硫酸钠、2~4份明矾混合，得混合基料，煅烧，冷却至室温，研磨粉碎过200目筛，收集过筛颗粒，即得石膏粉基料。
2.根据权利要求1所述的建筑用石膏粉，其特征在于，所述活化物的活化条件为：于150~200℃活化20~30min；混合基料的煅烧条件为：于200~300℃煅烧1~3h。
3.根据权利要求1所述的建筑用石膏粉，其特征在于，所述缓凝活性物的制备方法，包括如下步骤：
取青霉素废菌渣干燥，粉碎过100目筛，收集过筛颗粒，取过筛颗粒按质量比1~3：4~7加入浓度为0.03mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌混合20~30min，超声，离心，取上清液按质量比3~5：1~3：2~4加入柠檬酸、多聚磷酸钠混合，即得缓凝活性物。
4.根据权利要求3所述的建筑用石膏粉，其特征在于，所述超声条件为：于400W、45~55℃超声3~5min。
5.根据权利要求1所述的建筑用石膏粉，其特征在于，所述减水活性剂的制备方法包括如下步骤：
取丙烯酸按质量比30~40：40~50加入丙烯酸甲酯混合，得混合基料，取甲基丙烯磺酸钠按质量比6~9：8~10：30~50加入甲基烯基聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段醚、蒸馏水搅拌混合30~40min，得搅拌混合物，取混合基料按质量比70~80：15~20加入搅拌混合物，再加入混合基料质量2~5%的过硫酸铵，于60~70℃搅拌混合3~4h，冷却至室温，得冷却物，调节pH至7~7.3，即得减水活性剂。
6.根据权利要求1所述的建筑用石膏粉，其特征在于，所述混合掺料的制备方法包括如下步骤：
取聚丙烯纤维按质量比2~4：8~13加入二甲苯混合，再加入聚丙烯纤维质量2~5%的过氧化苯甲酰，通入氮气保护，升温至45~50℃搅拌混合，再升温至80~90℃保温，减压蒸馏，得减压蒸馏物，取减压蒸馏物按质量比3~6：2~5加入丙烯酸溶液，于70~75℃搅拌混合，冷却至室温，得冷却物a，取冷却物a按质量比1~3：9~12加入丙酮抽提，取抽提物干燥，得干燥物，取干燥物加入水镁石纤维混合，即得混合掺料。
7.根据权利要求6所述的建筑用石膏粉，其特征在于，所述干燥物与水镁石纤维的质量比为1~3：2~5。
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