CN109053014B - 一种石膏专用增强耐水剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石膏专用增强耐水剂，属于石膏外加剂及石膏深加工技术领域。该增强耐水剂包括以下重量份数配比的原料：硫酸铝10份、硫酸铝钠0.3～20份、硬脂酸钠2～5份、硅酸钠2～5份、氢氧化钙1～3份、水25～70份。本发明通过在建筑石膏粉或高强石膏粉制备的石膏制品表面喷涂石膏专用增强耐水剂，能够在石膏制品表面形成一层与石膏基体相容性好的水硬性水化产物，改变了石膏基体表层的产物性质和孔隙结构，从而使得石膏制品的强度和软化系数大幅度提高，尤其适用于面层石膏抹灰、石膏砌块、石膏板等石膏制品的表面增强和耐水处理。

Description

一种石膏专用增强耐水剂

技术领域

本发明属于石膏外加剂及石膏深加工的技术领域，具体涉及一种石膏专用增强耐水剂。

背景技术

作为一种传统的无机建筑材料，石膏制品具有保温隔热、调湿、轻质、隔音、防火、加工方便等优点而被广泛应用于建筑建材、装饰装修、模具加工等领域。由于石膏制品的强度主要靠二水硫酸钙晶体的相互紧密搭接而产生，而二水硫酸钙本身溶解度较大和硬化体中孔隙较多，容易造成石膏制品强度较低和耐水性差，尤其是当石膏制品受潮后强度更是大幅度下降且易翘曲变形，从而使其发展和应用收到限制。

目前，提高石膏制品强度和耐水性的途径主要有：一)在石膏制品表面涂覆或浸渍憎水物质或涂刷防水涂料，该方法简单易行，但要求涂覆层与石膏基体要有良好的稳定性，以防止后期涂层变形剥落而影响强度和防水效果；二)在石膏中矿渣或火山灰质以形成水硬性水化产物提高制品的软化系数，该方法容易使制品的白度降低并影响其装饰效果；三)在石膏中掺加水乳性的防水剂以改善其防水系数，这类防水剂常存在使用时掺量大、对石膏强度影响大、防水性能差的缺陷。

我国有关石膏增强耐水方面的文献有：1)陈宗达用硬酯酸、聚乙烯醇、水泥、硼酸盐、半水石膏、促进剂、交联剂等制成脱硫石膏砌块用防水剂；2)王东等用重量组分为15～30％的有机硅聚合物、20～30％的硅藻土、30～50％的白炭黑和5～10％的偏高岭土制备出石膏专用粉末防水剂；3)仇颖莹等用含油污泥与酵母浸膏、蛋白胨、琼脂、硫酸铵溶液、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾及硫酸锰经混合搅拌、发酵，混匀制得微生物改性液，再将甲基硅酸醇钠、去离子水、松香酸聚氧乙烯酯、甘油、聚乙烯醇及过硫酸钾放入由氮气保护的反应釜中搅拌反应，用氟化硅将置换反应釜中气体，收集反应后的出料物，将其与微生物改性液混合均匀，进行超声振荡和杀菌消毒后制得复合改性石膏防水剂；4)丁贵宝按照聚乙烯醇3～7份、丙烯酸丁酯4～9份、偏高岭土12～15份、丙烯酸乳液2～5份、异氰酸酯3～6份、酵母浸膏5～9份、有机硅憎水剂1～5份、聚氧乙烯烷基胺4～9份、聚萘磺酸盐7～10份、缓凝剂9～15份和石英砂18～25份制备出了石膏墙体专业防水剂；5)陈洋等用50～60份β～半水磷石膏、30～40份复配乳液、2～5份水泥、0.1～0.3份高效减水剂、0.1～0.3份盐类防水剂及0.01～0.1份发泡剂制备出疏水防水型石膏墙体材料；6)袁明用石膏粉80～90份、硫酸铝钾20～30份、硼砂20～40份、硫酸钾20～30份、氢氧化铝20～30份、碳酸钙6～10份、硫酸钙6～10份、氯化钙6～10份和硅酸钾6～10份，通过配料、生磨、烧结、熟磨、检测包装工艺制备出一种石膏增强剂。

以上文献主要对石膏制品的耐水性和强度具有一定作用，但存在有机组分含量大、制备工艺复杂、与石膏基体长期相容性差而影响其稳定性等问题。

发明内容

为克服以上问题，本发明提供一种石膏专用增强耐水剂，该石膏专用增强耐水剂能够在石膏制品表面形成一层与石膏基体相容性好的水硬性水化产物，改变了石膏基体表层的产物性质和孔隙结构，从而使得石膏制品的强度和软化系数大幅度提高，尤其适用于面层石膏抹灰、石膏砌块、石膏板等石膏制品的表面增强和耐水处理。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种石膏专用增强耐水剂，以重量份数计包括：硫酸铝10份、无水硫酸铝钠0.3～20份、硬脂酸钠2～5份、硅酸钠2～5份、氢氧化钙1～3份、水25～70份。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术方案进一步实现。

前述的石膏专用增强耐水剂，以重量份数计包括：硫酸铝10份、无水硫酸铝钠4份、硬脂酸钠3份、硅酸钠3份、氢氧化钙2份、水38份。

前述的石膏专用增强耐水剂，所述的无水硫酸铝钠取用时以十二水合硫酸铝钠的形式取用、称量，无水硫酸铝钠换算成十二水合硫酸铝钠的重量份数为0.57～38份。

前述的石膏专用增强耐水剂，所述硅酸钠的模数n为2.6～2.8。

前述的石膏专用增强耐水剂，按照以下方法制备：

(1)将0.3～20份重量的无水硫酸铝钠溶于1～45份80～90℃的第一份水中制备硫酸铝钠溶液；

(2)按照重量份数，将硫酸铝10份、硬脂酸钠2～5份、硅酸钠2～5份、氢氧化钙1～3份加入到80～90℃的上述硫酸铝钠溶液中，并加入0～40份的第二份水，搅拌均匀，冷却至常温，即得石膏专用增强耐水剂；

所述的第一份水和第二份水的重量份数总和为25～70份。

前述的石膏专用增强耐水剂，按照以下方法制备：

(1)采用硫酸铝+硫酸钠法制备硫酸铝钠溶液：按照增强耐水剂的重量份数配比，将无水硫酸铝钠的重量份数0.3～20份按照式

Na₂SO₄+Al₂(SO₄)₃＝2NaAl(SO₄)₂

分别换算成硫酸铝的重量份数和硫酸钠的重量份数，分别对硫酸铝和硫酸钠按照换算好的重量份数称重，将称重后的硫酸铝完全溶解于25～70份80℃的水中，在得到的硫酸铝溶液中加入称重后的硫酸钠，于80～90℃下反应，制备硫酸铝钠溶液；

(2)按照重量份数，将硫酸铝10份、硬脂酸钠2～5份、硅酸钠2～5份、氢氧化钙1～3份加入到80～90℃的上述硫酸铝钠溶液中，搅拌均匀，冷却至常温，即得石膏专用增强耐水剂。

前述的石膏专用增强耐水剂，用于由建筑石膏粉或高强石膏粉制备的面层石膏抹灰、石膏砌块、石膏板表面的增强耐水处理中。

前述的石膏专用增强耐水剂，用于面层石膏抹灰、石膏砌块、石膏板等石膏制品表面增强耐水处理的方法为：

(1)制备石膏专用增强耐水剂：

a)将0.3～20份重量的无水硫酸铝钠溶于1～45份80～90℃的第一份水中制备硫酸铝钠溶液；

b)按照重量份数，将硫酸铝10份、硬脂酸钠2～5份、硅酸钠2～5份、氢氧化钙1～3份加入到80～90℃的上述硫酸铝钠溶液中，加入0～40份的第二份水并搅拌均匀，冷却至常温，即得石膏专用增强耐水剂；第一份水和第二份水的重量份数总和为25～70份；

或者，步骤(1)采用硫酸铝+硫酸钠法制备硫酸铝钠溶液并进一步制备石膏专用增强耐水剂；

(2)选择石膏基材，对石膏基材表面进行吸尘除尘处理，然后输送至喷涂设备对石膏制品表面进行增强耐水剂的涂刷，涂刷包括第一次的纵向均匀涂刷和第二次的横向均匀涂刷，增强耐水剂的渗透深度为1～10mm；

(3)将有涂层的石膏制品在40～65℃干燥，然后完成堆垛包装工序。

本发明的基本原理是：基于石膏制品的强度形成机理主要靠二水硫酸钙晶体之间的相互紧密堆积而成，二水石膏的溶解性能和孔结构情况直接影响到石膏制品的耐水性能和强度。本发明通过将硫酸铝、硫酸铝钠的水溶液引入到石膏硬化体中，使硫酸铝钠、硫酸铝与石膏反应，在石膏硬化体孔隙中生成部分水硬性水化产物钙矾石，并在石膏制品表面形成了一层致密的增强耐水层，从而提高了石膏制品的密实程度，并降低二水石膏与孔隙水的接触面积，而添加硬脂酸钠、硅酸钠、氢氧化钙可以提高反应产物的稳定性，提高石膏制品的强度性能和软化系数。

与现有技术相比，本发明用无机盐溶液与二水石膏发生反应，生产与石膏基体相容性好的水硬性水化产物钙矾石，改变了石膏制品表面的产物性质和微孔结构，提高制品的耐水性和强度，具有与石膏制品适用性好、增强耐水效果明显的特点。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种石膏专用增强耐水剂，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

实施例1：

本实施例的石膏专用增强耐水剂制备方法及石膏制品的处理方法如下：

1)将硫酸铝钠试剂溶于80℃～90℃的第一份水中，制成硫酸铝钠溶液；

2)将硫酸铝、硬脂酸钠、硅酸钠、氢氧化钙加入到80～90℃的上述硫酸铝钠溶液中，搅拌均匀，并加入第二份水至各溶质完全溶解，冷却至常温，即得石膏专用增强耐水剂溶液；所述的第一份水和第二份水的重量份数总和为25～70份；

3)选用建筑石膏粉制备的面层石膏为基体，对面层石膏抹灰表面进行除尘处理后，对表面均匀涂上一层渗透深度为1～10mm的增强耐水剂溶液；

4)干燥，在40～65℃气氛中对有涂层的石膏制品进行干燥。

按照标准GB/T28627～2012《抹灰石膏》中制备出的面层抹灰石膏制备方法，对增强耐水剂处理后的石膏抹灰面进行外观检验，涂层与石膏制品表面平整，无空鼓、开裂、起皮现象。增强耐水剂组分、涂层厚度与产品强度、软化系数的结果对比见表1。

表1增强耐水剂组分、涂层厚度与产品强度、软化系数性能的结果对比

实施例2：

本实施例的石膏专用增强耐水剂制备方法及石膏制品的处理方法如下：

1)采用硫酸铝+硫酸钠法，即在80℃条件下将硫酸铝完全溶解于25～70份的水后，在所得硫酸铝溶液中加入硫酸钠，在80～90℃下反应，制备硫酸铝钠溶液；

由于Na₂SO₄+Al₂(SO₄)₃＝2NaAl(SO₄)₂，因此，采用硫酸铝+硫酸钠法制备硫酸铝钠溶液时，按照增强耐水剂的重量份数配比，将硫酸铝钠的重量份数按照上式分别换算成硫酸铝的重量份数和硫酸钠的重量份数，分别对硫酸铝和硫酸钠按照换算好的重量份数称重，然后进行溶解、反应制备成硫酸铝钠溶液；

2)将硫酸铝、硬脂酸钠、硅酸钠、氢氧化钙加入到80～90℃的上述硫酸铝钠溶液中，搅拌均匀，冷却至常温即得石膏专用增强耐水剂溶液；

3)选用高强石膏粉制备的石膏砌块为基体，对石膏砌块表面进行除尘处理后，对表面均匀涂上一层渗透深度为1～10mm的增强剂溶液；

4)干燥，在40～65℃气氛中对有涂层的石膏砌块制品进行干燥。

按照标准GC/T698～2010《石膏砌块》中制备出的实心石膏砌块制备方法，对增强耐水剂处理后的石膏砌块表面进行外观检验，涂层与石膏制品表面平整，无空鼓、开裂、起皮现象。增强耐水剂组分、涂层厚度与产品断裂载荷、软化系数的结果对比见表2。

表2增强耐水剂组分、涂层厚度与断裂载荷、软化系数性能的结果对比

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种石膏专用增强耐水剂，其特征在于以重量份数计包括：硫酸铝10份、无水硫酸铝钠0.3～20份、硬脂酸钠2～5份、硅酸钠2～5份、氢氧化钙1～3份、水25～70份。

2.如权利要求1所述的石膏专用增强耐水剂，其特征在于以重量份数计包括：硫酸铝10份、无水硫酸铝钠4份、硬脂酸钠3份、硅酸钠3份、氢氧化钙2份、水38份。

3.如权利要求1或2所述的石膏专用增强耐水剂，其特征在于所述的无水硫酸铝钠取用时以十二水合硫酸铝钠的形式取用、称量，无水硫酸铝钠换算成十二水合硫酸铝钠的重量份数为0.57～38份。

4.如权利要求1或2所述的石膏专用增强耐水剂，其特征在于所述硅酸钠的模数n为2.6～2.8。

5.如权利要求1所述的石膏专用增强耐水剂，其特征在于按照以下方法制备：

(1)将0.3～20份重量的无水硫酸铝钠溶于1～45份80～90℃的第一份水中制备硫酸铝钠溶液；

(2)按照重量份数，将硫酸铝10份、硬脂酸钠2～5份、硅酸钠2～5份、氢氧化钙1～3份加入到80～90℃的上述硫酸铝钠溶液中，并加入0～40份的第二份水，搅拌均匀，冷却至常温，即得石膏专用增强耐水剂；

所述的第一份水和第二份水的重量份数总和为25～70份。

6.如权利要求1所述的石膏专用增强耐水剂，其特征在于按照以下方法制备：

(1)采用硫酸铝+硫酸钠法制备硫酸铝钠溶液：按照增强耐水剂的重量份数配比，将无水硫酸铝钠的重量份数0.3～20份按照式

Na₂SO₄+Al₂(SO₄)₃＝2NaAl(SO₄)₂

分别换算成硫酸铝的重量份数和硫酸钠的重量份数，分别对硫酸铝和硫酸钠按照换算好的重量份数称重，将称重后的硫酸铝完全溶解于25～70份80℃的水中，在得到的硫酸铝溶液中加入称重后的硫酸钠，于80～90℃下反应，制备硫酸铝钠溶液；

(2)按照重量份数，将硫酸铝10份、硬脂酸钠2～5份、硅酸钠2～5份、氢氧化钙1～3份加入到80～90℃的上述硫酸铝钠溶液中，搅拌均匀，冷却至常温，即得石膏专用增强耐水剂。

7.如权利要求1所述的石膏专用增强耐水剂，其特征在于用于由建筑石膏粉或高强石膏粉制备的面层石膏抹灰、石膏砌块、石膏板表面的增强耐水处理中。

8.如权利要求7所述的石膏专用增强耐水剂，其特征在于所述的增强耐水处理的方法为：

(1)制备石膏专用增强耐水剂：

a)将0.3～20份重量的无水硫酸铝钠溶于1～45份80～90℃的第一份水中制备硫酸铝钠溶液；

b)按照重量份数，将硫酸铝10份、硬脂酸钠2～5份、硅酸钠2～5份、氢氧化钙1～3份加入到80～90℃的上述硫酸铝钠溶液中，加入0～40份的第二份水并搅拌均匀，冷却至常温，即得石膏专用增强耐水剂；第一份水和第二份水的重量份数总和为25～70份；

或者，步骤(1)采用硫酸铝+硫酸钠法制备硫酸铝钠溶液并进一步制备石膏专用增强耐水剂；

(2)选择石膏基材，对石膏基材表面进行吸尘除尘处理，然后输送至喷涂设备对石膏制品表面进行增强耐水剂的涂刷，涂刷包括第一次的纵向均匀涂刷和第二次的横向均匀涂刷，增强耐水剂的渗透深度为1～10mm；

(3)将有涂层的石膏制品在40～65℃干燥，然后完成堆垛包装工序。