CN110482901A - 一种用于磷建筑石膏的缓凝型减水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于磷建筑石膏的缓凝型减水剂及其制备方法，由以下重量份比例的成分组成：90～100份聚羧酸系母液或三聚氰胺系母液、9～20份硼砂、0.2～1.0份缓凝剂、0～1.5份的纤维素醚、0.1～0.2份悬浮稳定剂、0.1～1份消泡剂及90～100份水。减水剂的制备方法如下：S1、制备聚羧酸系母液或三聚氰胺系母液；S2、制备纤维素纳米球；S3、然后向聚羧酸系母液或三聚氰胺系母液中依次加入硼砂、缓凝剂、纤维素醚、消泡剂、悬浮稳定剂，搅拌均匀，即得到目标减水剂。本发明本减水剂具有缓凝、减少用水量和耐水的多重效果，添加量少，效果显著，成本低，可用于磷建筑石膏粉及其他工业副产建筑石膏粉中。

Description

一种用于磷建筑石膏的缓凝型减水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于磷建筑石膏的缓凝型减水剂及其制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

磷石膏是湿法生产磷酸过程中产生的工业废渣，每生产1吨磷酸排放磷石膏约4-5吨。目前，将磷石膏通过改性处理制备成磷建筑石膏，并制备成其他石膏制品成为磷石膏资源化处理与处置的有效途径。但是，磷建筑石膏的凝结硬化速度非常块，凝结时间只有几分钟(初凝)到十几分钟(终凝)，加水拌合后很快失去流动性，不能满足正常施工的要求，因此通常采用掺加缓凝型减水剂的方式来调节凝结时间，使石膏浆体能够较长时间内保持塑性，从而满足施工要求。目前常用的建筑石膏缓凝型减水剂是有机酸及可溶性盐，掺量小，缓凝效果好，但是这类缓凝型减水剂会造成石膏制品强度的严重损失，因此一定程度上限制了石膏建材的推广应用。

发明内容

本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种添加量少，兼有缓凝、减水和耐水多重效果的用于磷建筑石膏的缓凝型减水剂及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种用于磷建筑石膏的缓凝型减水剂，由以下重量份比例的成分组成：90～100份聚羧酸系母液或三聚氰胺系母液、9～20份硼砂、0.2～1.0份缓凝剂、0～1.5份的纤维素醚、0.1～0.2份悬浮稳定剂、0.1～1份消泡剂及90～100份水。

进一步的技术方案是，所述悬浮稳定剂为纤维素纳米球。

进一步的技术方案是，所述缓凝剂为缓凝剂、柠檬酸、柠檬酸钠中的一种。

进一步的技术方案是，所述纤维纳米球的直径为10～20nm，其表面基团为羧基和硫酸根。

进一步的技术方案是，所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚、羧甲基纤维素、乙基纤维素中的一种，优选羟丙基甲基纤维素醚。

进一步的技术方案是，所述消泡剂为聚硅氧烷、聚醚类、聚醚改性硅中的一种，优选聚硅氧烷。

进一步的技术方案是，所述聚羧酸系母液由如下原料组分制成：不饱和聚氧乙烯醚、不饱和酸、链转移剂、引发剂和水。

一种用于磷建筑石膏的缓凝型减水剂的制备方法，包括如下步骤：

S1、制备聚羧酸系母液或三聚氰胺系母液；

S2、制备纤维素纳米球；

S3、称取各原料组分，然后向聚羧酸系母液或三聚氰胺系母液中依次加入硼砂、缓凝剂、纤维素醚、消泡剂、悬浮稳定剂，搅拌均匀，即得到目标减水剂。

在石膏材料中加入缓凝型减水剂的量，按质量百分比计，为石膏材料的0.1～1.0％。

进一步的技术方案是，所述聚羧酸系母液的制备方法为：将不饱和聚氧乙烯醚和水加入反应釜中，搅拌至溶解；搅拌均匀后，升温到50～60℃，然后依次加入水、链转移剂、不饱和酸和引发剂，保持温度恒定，加料完毕后，保温继续反应2～3h，用碱溶液中和至pH为7～9，得到聚羧酸系减水剂母液。

进一步的技术方案是，所述纤维纳米球的制备方法如下：

S21、将纤维素纤维加入碱液中溶胀10h，然后将上述溶液过滤，产物水洗多次，直到PH＝7，在50～80℃下干燥至恒重；

S22、将干燥产物加入酸液中充分浸润，溶液在60～90℃下搅拌反应10h，自然冷却后，加入碱溶液将溶液的pH值调至7，即得纤维素纳米球分散液，然后将分散液离心水洗，再冷冻干燥至恒重，即得纤维素纳米球。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的缓凝型减水剂中加入了纤维素纳米球作为悬浮稳定剂，纤维素纳米球表面带负电荷，减水剂分子能定向吸附于石膏颗粒表面，使石膏颗粒表面带负电荷，纤维素纳米球进一步增强了水泥颗粒表面的电负性，形成静电排斥作用，促使石膏颗粒相互分散，实现其良好分散，实现缓凝作用；

(2)本发明的缓凝型减水剂具有缓凝、减水和耐水的多重效果；减水剂用量少，成本低，对磷建筑石膏的影响降低到最小；另外凝结时间也不至于过长，从而保证了施工效率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做更进一步的说明。

一、减水剂制备实施例

实施例1

一种制备缓凝型减水剂的制备方法，步骤如下：

S1、制备聚羧酸系母液：S11、聚羧酸系母液由如下质量百分比的原料组分制成：不饱和聚氧乙烯醚40％、不饱和酸8％、链转移剂1％、引发剂0.2％、碱0.8％、其余为水；S12、将不饱和聚氧乙烯醚和水加入反应釜中，搅拌至溶解；搅拌均匀后，升温到50～60℃，然后依次加入水、链转移剂、不饱和酸和引发剂，保持温度恒定，加料完毕后，保温继续反应2～3小时，用碱溶液中和至pH为7～9，得到聚羧酸系减水剂母液。

S2、制备纤维纳米球：S21、将纤维素纤维加入浓度为2mol/L的碱液中溶胀10h，然后将上述溶液过滤，产物水洗多次直至pH＝7，在50～80℃下干燥至恒重；S22、将干燥产物加入酸液中并充分浸润，溶液在60～90℃下搅拌反应10h，自然冷却后，加入碱溶液将溶液的pH值调至7，即得纤维素纳米球分散液，然后将分散液离心水洗，再冷冻干燥至恒重，即得纤维素纳米球。

S3、称取各原料组分(重量份)：90份的聚羧酸系母液、12份的硼砂、0.2份的缓凝剂、1.0份的羟丙基甲基纤维素醚、0.05份的纤维素纳米球、0.4份的聚硅氧烷、90份的水；然后向聚羧酸系母液中依次加入硼砂、缓凝剂、羟丙基甲基纤维素醚、聚硅氧烷、纤维素纳米球，搅拌均匀，即得到减水剂产品A。

实施例2

一种用于磷建筑石膏的缓凝型减水剂，由下述重量份的成分组成：95份的聚羧酸系母液、14份的硼砂、0.4份的缓凝剂、0.5份的羟丙基甲基纤维素醚、0.09份的纤维素纳米球、0.6份的聚硅氧烷及95份的水。

制备方法同实施例1，即得到减水剂产品B。

实施例3

一种用于磷建筑石膏的缓凝型减水剂，由下述重量份的成分组成：100份的自制的三聚氰胺系母液、16份的硼砂、0.6份的缓凝剂、0.3份的羟丙基甲基纤维素醚、0.15份的纤维素纳米球、0.8份的聚硅氧烷及100份的水。纤维素纳米球的制备方法同实施例1。向三聚氰胺系母液中依次加入硼砂、缓凝剂、羟丙基甲基纤维素醚、聚硅氧烷、纤维素纳米球，搅拌均匀，即得到减水剂产品C。

二、缓凝时间及强度检测试验

以实施例1-3所制得的缓凝型减水剂作为试验样本，分别以产品A、产品B和产品C，同时采用不加入任何缓凝型减水剂作为空白组，减水剂的加入量为磷建筑石膏质量的1.0％，测试结果如表1所示。

表1、缓凝时间及强度(7d)试验结果

从表1可以看出，建筑石膏中加入1％的缓凝型减水剂，凝结时间最长接近30分钟，另外凝结时间也不至于过长，保证了施工效率。另外，力学性能也大幅增长，并且软化系数大幅增长，吸水率显著降低，有效改善了石膏基材料的耐水性能。

以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，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，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但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 (10)

1.一种用于磷建筑石膏的缓凝型减水剂，其特征在于，由以下重量份比例的成分组成：90～100份聚羧酸系母液或三聚氰胺系母液、9～20份硼砂、0.2～1.0份缓凝剂、0～1.5份的纤维素醚、0.1～0.2份悬浮稳定剂、0.1～1份消泡剂及90～100份水。

2.如权利要求1所述的一种用于磷建筑石膏的缓凝型减水剂，其特征在于，所述悬浮稳定剂为纤维素纳米球。

3.如权利要求1所述的一种用于磷建筑石膏的缓凝型减水剂，其特征在于，所述缓凝剂为缓凝剂、柠檬酸、柠檬酸钠中的一种。

4.如权利要求2所述的一种用于磷建筑石膏的缓凝型减水剂，其特征在于，所述纤维纳米球的直径为10～20nm，其表面基团为羧基和硫酸根。

5.如权利要求3所述的一种用于磷建筑石膏的缓凝型减水剂，其特征在于，所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚、羧甲基纤维素、乙基纤维素中的一种，优选羟丙基甲基纤维素醚。

6.如权利要4所述的一种用于磷建筑石膏的缓凝型减水剂，其特征在于，所述消泡剂为聚硅氧烷、聚醚类、聚醚改性硅中的一种，优选聚硅氧烷。

7.如权利要求1所述的一种用于磷建筑石膏的缓凝型减水剂，其特征在于，所述聚羧酸系母液由如下原料组分制成：不饱和聚氧乙烯醚、不饱和酸、链转移剂、引发剂和水。

8.一种用于磷建筑石膏的缓凝型减水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、制备聚羧酸系母液或三聚氰胺系母液；

S2、制备纤维素纳米球；

S3、称取各原料组分，然后向聚羧酸系母液或三聚氰胺系母液中依次加入硼砂、缓凝剂、纤维素醚、消泡剂、悬浮稳定剂，搅拌均匀，即得到目标减水剂。

9.如权利要求7所述的一种用于磷建筑石膏的缓凝型减水剂的制备方法，其特征在于，所述聚羧酸系母液的制备方法为：将不饱和聚氧乙烯醚和水加入反应釜中，搅拌至溶解；搅拌均匀后，升温到50～60℃，然后依次加入水、链转移剂、不饱和酸和引发剂，保持温度恒定，加料完毕后，保温继续反应2～3h，用碱溶液中和至pH为7～9，得到聚羧酸系减水剂母液。

10.如权利要求7所述的一种用于磷建筑石膏的缓凝型减水剂的制备方法，其特征在于，所述纤维纳米球的制备方法如下：

S21、将纤维素纤维加入碱液中溶胀10h，然后将上述溶液过滤，产物水洗多次，直到PH＝7，在50～80℃下干燥至恒重；

S22、将干燥产物加入酸液中充分浸润，溶液在60～90℃下搅拌反应10h，自然冷却后，加入碱溶液将溶液的pH值调至7，即得纤维素纳米球分散液，然后将分散液离心水洗，再冷冻干燥至恒重，即得纤维素纳米球。