CN110128856A - 一种石膏材料表面钝化增强剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石膏材料表面钝化增强剂及其制备方法，该增强剂按照重量百分比包括：硅溶胶20wt％～35wt％，硼酸铵溶液7wt％～15wt％，磷酸一氢钠20wt％～35wt％，去离子水14.3wt％～52.7wt％，分散剂0.1wt％～0.2wt％，悬浮剂0.2wt％～0.5wt％。其制备方法包括以下步骤：1)按比例称取各原料；2)将磷酸一氢钠、硅溶胶和去离子水混合搅拌均匀，之后加入硼酸铵溶液得到溶液A；3)向溶液A中加入分散剂和悬浮剂，搅拌均匀即得。该表面钝化增强剂为无机材料，不易老化，与其它材料具有较好的粘结力，可极大的提高石膏材料的性能并促进石膏基产品的运用，且可操作性强。

Description

一种石膏材料表面钝化增强剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种石膏材料表面钝化增强剂及其制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

石膏是一种应用历史悠久的材料。在现代建筑中，特别引入注目的是石膏胶凝材料和石膏制品，因为采用石膏材料与制品对于节约建材资源、提高建筑技术水平有很大的潜力；例如生产1吨石膏胶凝材料所耗燃料比生产1吨水泥少3/4，其建设投资比水泥工业少1/2，石膏工业的设备用钢量比水泥厂低2/3等，且石膏制品具有生产率高、质量轻、耐火、隔音、绝热性能等优点，同时可以大量利用工业副产石膏，节能环保。

然而，石膏材料耐水性差，极大的限制了其在工程中的运用，尤其是在推进装配式建筑的过程中，石膏基预制化部品占有越来越重要的地位，但石膏的耐水性差是石膏制品运用过程中最大的障碍。

为改善石膏材料的耐水性能，国内外学者开展了诸多研究，比如：在石膏中掺入苯基有机硅改性剂、硅烷偶联剂/聚乙烯醇复合防水剂、硅烷偶联剂改性甲基硅醇盐类有机硅防水剂以及石蜡、沥青乳液等。这些添加剂多为有机材料，只能在短时间内降低石膏材料的吸水率，提高软化系数，同时因有机添加剂的吸附性以及与无机材料的相容性导致石膏材料的水化异常，进而使其凝结时间延长、强度降低。显然，内掺有机材料的方法不能有效地提高石膏材料的性能，尤其是自身强度就不高的工业副产石膏。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种石膏材料表面钝化增强剂及其制备方法，该方法全部使用无机材料制备出一种用于石膏材料表面钝化的增强剂，通过表面涂覆，可在不影响材料水化的基础上，进一步提高石膏材料的表面强度并改善耐水性。

技术方案：本发明提供了一种石膏材料表面钝化增强剂，该增强剂按照重量百分比包括以下组分：

其中：

所述的硅溶胶浓度为30wt％～40wt％。

所述的硼酸铵溶液由硼酸加入到氨水中制得，两者的质量比为18～21:3，氨水的含氨量为25wt％～28wt％；硼酸为白色粉末状晶体。

所述的磷酸一氢钠为白色粉末，其1wt％的水溶液pH为8.6～9.4。

所述的分散剂、悬浮剂均为市售液体产品。

本发明还提供了一种石膏材料表面钝化增强剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)按照重量百分比称取以下原料：硅溶胶20wt％～35wt％、硼酸铵溶液7wt％～15wt％、磷酸一氢钠20wt％～35wt％、去离子水14.3wt％～52.7wt％、分散剂0.1wt％～0.2wt％、悬浮剂0.2wt％～0.5wt％；

2)将称取的磷酸一氢钠、硅溶胶和去离子水混合搅拌均匀，之后按比例加入硼酸铵溶液，得到溶液A；

3)向溶液A中按比例加入分散剂和悬浮剂，搅拌均匀即得所述的石膏材料表面钝化增强剂。

本发明的提供的石膏材料表面钝化增强剂可通过涂抹或喷洒于石膏材料成品及制品表面，自然干燥后即可进行下一步工序。

有益效果：本发明利用石膏材料孔隙率高、易渗透、易潮解的特点，以硅溶胶为载体，引入硼酸根离子、磷酸根离子，通过石膏表面溶解以及孔溶液中的钙、硫离子反应生成硼酸钙、磷酸钙钝化物密实孔结构，并原位包裹石膏晶体降低其溶解度的原理提高材料的表面强度及耐水性，同时硅溶胶在石膏材料表面形成一层致密的膜可进一步阻止水分的侵蚀提高材料的耐水性；与现有技术相比，本发明具有以下优势：

1)本发明提供的表面钝化增强剂能够有效地提高石膏材料的表面硬度30％以上，显著降低材料吸水率及溶蚀率，提高软化系数；

2)本发明提供的石膏材料表面钝化增强剂由无机材料组成，使用后石膏材料表面表现为亲水性，便于后续工序与其的粘结，不老化，具有良好的耐久性；

3)本发明提供的石膏材料表面钝化增强剂成本低、制备工艺简单，实用性强；

4)本发明针对石膏材料开发的表面钝化增强剂，可拓宽石膏材料的使用范围并促进工业副产石膏的利用。

具体实施方式

本发明针对石膏材料表面强度低、吸水率大、耐水性差的特点，提供了一种石膏材料表面钝化增强剂及其制备方法，制备出的表面钝化增强剂能够与石膏的水化产物进行反应，密实材料孔隙，增强石膏水化产物节点的结合力，对表面的石膏水化产物进行包裹，提高材料的抗渗性及表面强度，降低石膏在水中的溶解度并阻断水的侵蚀。本发明提供的增强剂具有可操作性强，直接喷洒于材料表面即可；同时表面钝化增强剂为无机材料，不易老化，与其它材料具有较好的粘结力、易于推广、可极大的提高石膏材料的性能并促进石膏基产品的运用。下面结合实施例对本发明进行进一步说明。

实施例1：

一种石膏材料表面钝化增强剂，按照重量百分比包括：硅溶胶20wt％，硼酸铵溶液7wt％，磷酸一氢钠35wt％，去离子水37.7wt％，分散剂0.1wt％，悬浮剂0.2wt％。

其中：

硅溶胶浓度为35wt％；

所述的硼酸铵由氨水和硼酸按18:3的质量比制备而成，其中氨水为含氨28wt％的水溶液，硼酸为白色粉末状晶体。

所述的磷酸一氢钠为白色粉末，其1wt％的水溶液pH为9.0。

所述的分散剂、悬浮剂均为市售的液体产品。

该石膏材料表面钝化增强剂的制备方法如下：

1)在混合容器中加入37.7g的去离子水、35g的磷酸一氢钠和20g的硅溶胶(浓度为35wt％)，搅拌均匀后加入7g的硼酸铵溶液(氨水和硼酸按18:3的质量比制备而成，其中氨水为含氨28wt％的水溶液，硼酸为白色粉末状晶体)，得到溶液A；

2)向溶液A中加入0.1g的分散剂和0.2g的悬浮剂，搅拌均匀即得所述的石膏材料表面钝化增强剂。

实施例2：

一种石膏材料表面钝化增强剂，按照重量百分比包括：硅溶胶35wt％，硼酸铵溶液7wt％，磷酸一氢钠28wt％，去离子水29.3wt％，分散剂0.2wt％，悬浮剂0.5wt％。

其中：

硅溶胶浓度为35wt％；

所述的磷酸一氢钠为白色粉末，其1wt％的水溶液pH为9.0。

所述的硼酸铵溶液由氨水和硼酸按20:3的质量比制备而成，其中氨水为含氨25wt％的水溶液，硼酸为白色粉末状晶体。

所述的分散剂、悬浮剂均为市售的液体产品。

该石膏材料表面钝化增强剂的制备方法如下：

1)在混合容器中加入29.3g的去离子水、28g的磷酸一氢钠和35g的硅溶胶(浓度为35wt％)，搅拌均匀后加入7g的硼酸铵溶液(由氨水和硼酸按20:3的质量比制备而成，其中氨水为含氨25wt％的水溶液，硼酸为白色粉末状晶体)，得到溶液A；

2)向溶液A中加入0.2g的分散剂和0.5g的悬浮剂，搅拌均匀即得所述的石膏材料表面钝化增强剂。

实施例3：

一种石膏材料表面钝化增强剂，按照重量百分比包括硅溶胶20wt％，硼酸铵溶液15wt％，磷酸一氢钠35wt％，去离子水29.4wt％，分散剂0.1wt％，悬浮剂0.5wt％。

其中：

所述的硅溶胶浓度30wt％。

所述的硼酸铵溶液由氨水和硼酸按21:3的质量比制备而成，其中氨水为含氨25wt％的水溶液，硼酸为白色粉末状晶体。

所述的磷酸一氢钠为白色粉末，其1wt％的水溶液pH为9.0。

所述的分散剂、悬浮剂均为市售的液体产品。

该石膏材料表面钝化增强剂的制备方法如下：

1)在混合容器中加入29.4g的去离子水、35g的磷酸一氢钠和20g的硅溶胶(浓度为30wt％)，搅拌均匀后加入15g的硼酸铵溶液(由氨水和硼酸按21:3的质量比制备而成，其中氨水为含氨25wt％的水溶液，硼酸为白色粉末状晶体)，得到溶液A；

2)向溶液A中加入0.1g的分散剂和0.5g的悬浮剂，搅拌均匀即得所述的石膏材料表面钝化增强剂。

实施例4：

一种石膏材料表面钝化增强剂，按照重量百分比包括：硅溶胶30wt％，硼酸铵溶液10wt％，磷酸一氢钠20wt％，去离子水39.6wt％，分散剂0.2wt％，悬浮剂0.2wt％。

其中：

所述的硅溶胶浓度40wt％。

所述的硼酸铵溶液由氨水和硼酸按19:3的质量比制备而成，其中氨水为含氨26wt％的水溶液，硼酸为白色粉末状晶体。

所述的磷酸一氢钠为白色粉末，其1wt％的水溶液pH为9.0。

所述的分散剂、悬浮剂均为市售的液体产品。

该石膏材料表面钝化增强剂的制备方法如下：

1)在混合容器中加入39.6g的去离子水、20wt％的磷酸一氢钠和30g的硅溶胶(浓度为40wt％)，搅拌均匀后加入10g的硼酸铵溶液(由氨水和硼酸按19:3的质量比制备而成，其中氨水为含氨26wt％的水溶液，硼酸为白色粉末状晶体)，得到溶液A；

2)向溶液A中加入0.2g的分散剂和0.2g的悬浮剂，搅拌均匀即得所述的石膏材料表面钝化增强剂。

实施例5：

一种石膏材料表面钝化增强剂，按照重量百分比包括：硅溶胶32wt％，硼酸铵溶液13wt％，磷酸一氢钠25wt％，去离子水29.6wt％，分散剂0.1wt％，悬浮剂0.3wt％。

其中：

所述的硅溶胶浓度32wt％。

所述的磷酸一氢钠为白色粉末，其1wt％的水溶液pH为9.0。

所述的硼酸铵溶液由氨水和硼酸按20:3的质量比制备而成，其中氨水为含氨28wt％的水溶液，硼酸为白色粉末状晶体。

所述的分散剂、悬浮剂均为市售的液体产品。

该石膏材料表面钝化增强剂的制备方法如下：

1)在混合容器中加入29.6g的去离子水、25g的磷酸一氢钠和32g的硅溶胶(浓度为32wt％)，搅拌均匀后加入13g的硼酸铵溶液(由氨水和硼酸按20:3的质量比制备而成，其中氨水为含氨28wt％的水溶液，硼酸为白色粉末状晶体)，得到溶液A；

2)向溶液A中加入0.1g的分散剂和0.3g的悬浮剂，搅拌均匀即得所述的石膏材料表面钝化增强剂。

石膏材料表面钝化增强剂的效果：

采用实施例1～5制备的增强剂分别涂覆于石膏材料表面(石膏材料为磷建筑石膏与水按1:0.5成型的40mm×40mm×160mm的试块)，对各增强剂进行测试，测试结果见表1。

表1表面钝化增强剂测试结果

从表1可知：纯石膏材料(序号1)表面硬度低，泡水后吸水率大、强度降低显著，出现了严重的溶蚀现象；而涂抹本发明制备的增强剂后，石膏材料(序号2～5)表面硬度提升30％以上且基体强度无明显的变化，泡水3d无吸水现象，表面坚硬未溶蚀同时强度也无明显变化；由以上结果可知：该石膏材料表面钝化增强剂具有非常好的运用效果。

Claims (6)

1.一种石膏材料表面钝化增强剂，其特征在于：该增强剂按照重量百分比包括以下组分：

2.如权利要求1所述的一种石膏材料表面钝化增强剂，其特征在于：所述的硅溶胶浓度为30wt％～40wt％。

3.如权利要求1所述的一种石膏材料表面钝化增强剂，其特征在于：所述的硼酸铵溶液由硼酸加入到氨水中制得，两者的质量比为18～21:3，氨水的含氨量为25wt％～28wt％；硼酸为白色粉末状晶体。

4.如权利要求1所述的一种石膏材料表面钝化增强剂，其特征在于：所述的磷酸一氢钠为白色粉末，其1wt％的水溶液pH为8.6～9.4。

5.如权利要求1所述的一种石膏材料表面钝化增强剂，其特征在于：所述的分散剂、悬浮剂均为市售的液体产品。

6.一种如权利要求1所述的石膏材料表面钝化增强剂的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)按照重量百分比称取以下原料：硅溶胶20wt％～35wt％、硼酸铵溶液7wt％～15wt％、磷酸一氢钠20wt％～35wt％、去离子水14.3wt％～52.7wt％、分散剂0.1wt％～0.2wt％、悬浮剂0.2wt％～0.5wt％；

2)将称取的磷酸一氢钠、硅溶胶和去离子水混合搅拌均匀，之后按比例加入硼酸铵溶液，得到溶液A；

3)向溶液A中按比例加入分散剂和悬浮剂，搅拌均匀即得所述的石膏材料表面钝化增强剂。