CN110981270B - 一种石膏粉体外加剂及微波辐射制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种石膏粉体外加剂，该外加剂不含残余氯、钠、钾离子，不影响石膏初、终凝时间，具有明显塑化、减水功能。在石膏制品中添加0.3%到0.5%能够减水15%‑25%明显提升石膏制品抗压、抗折强度及耐水性。该粉体外加剂是以马来酸酐、三聚氰胺、聚甲醛为原料在微波反应胆中以两步法经微波照射反应制备。该外加剂制备过程无溶剂、无废水、废渣排放，少量废气密闭在微波反应胆中被集中处理。生产过程复合当前环保要求。
Description
技术领域
一种石膏粉体外加剂及微波辐射制备方法，产品属非金属材料，建筑石膏领域功能性添加剂、属密胺类或三聚氰胺类石膏高效减水剂、石膏增强剂。制备方法属化工类，微波粉体化学反应。
背景技术
由于环境压力和循环经济的双重驱动，使工业固废石膏，脱硫石膏、氟石膏、磷石膏等的深层次加工和高档化利用被广泛关注。但石膏高档化利用需要专业的石膏外加剂支持。国内目前专业研发生产石膏添加剂的企业很少。无奈只能选择混凝土添加剂进行尝试或改进。在最常用的减水剂领域就很尴尬和无奈。混凝土减水剂被分为木质素磺酸盐类和萘系、密胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族系等，现在最常用的是聚羧酸系高效减水剂，但这些减水剂在石膏制品中使用却遇到了许多麻烦，木质素磺酸盐类和萘系减水剂只能减水5%而且对石膏种类、产地区别很大。密胺系减水剂含有残余的氯、钾、钠等离子对石膏制品后期产生破坏性影响。而氨基磺酸盐系、脂肪族系、聚羧酸系减水剂对石膏初、终凝时间影响很大。虽然有专用的石膏用聚羧酸减水剂但也只是改进了对石膏初、终凝时间的影响，在生产设备，如纸面石膏板生产线上依旧无法使用。而且减水率、减水效果也无法和混凝土类比。
发明内容
一种石膏粉体外加剂，该外加剂不含残余氯、钠、钾离子，不影响石膏初、终凝时间，具有明显塑化、减水功能。在石膏制品中添加0.3%到0.5%能够减水15%-25%，明显提升石膏制品抗压、抗折强度及耐水性。该粉体外加剂是以马来酸酐、三聚氰胺、聚甲醛为原料在微波反应胆中以两步法经微波照射反应制备。该外加剂制备过程无溶剂、无废水、废渣排放，少量废气密闭在微波反应胆中被集中处理。生产过程复合当前环保要求。
混凝土用密胺或三聚氰胺类减水剂传统的制备分为四步：羟甲基化、磺化、缩聚以及碱性重整。以甲醛溶液为溶剂用Na、K离子调整pH值，在溶剂中进行磺化、缩聚、碱性重组等。这些附带的Na、K、Cl离子对混凝土是没有影响的，但对石膏制品却是致命的。由于在溶液中反应，为了得到粉体产品又经离心脱水，烘干等工艺，造成复杂的二次污染和困难的环保达标。不符合当前环保要求，工艺升级势在必行。
为了得到不含残余氯、钠、钾离子，不影响石膏初、终凝时间，具有高效减水效果的石膏减水剂，同时规模化生产又能复合当下环保要求。选择了对石膏减水效果好的混凝土用密胺类减水剂为雏形，为了满足环保需求选择了无溶剂的微波粉体化学反应工艺。研究了粉体三聚氰胺与马来酸酐在微波辐射环境下的加成反应，的到了1-2-3三聚氰胺马来酸酐合成物，反应条件是三聚氰胺比马来酸酐摩尔比为1:2到1:4，微波辐射量为每公斤物料0.15-0.35kWh同时为了反应彻底需不断搅拌，反应胆中有小于0.2Mp压力。在此基础上近一步加成羟甲基，研究了粉体三聚氰胺与多聚甲醛在微波环境下的粉体加成反应，得到了2-4-6羟甲基1-2-3马来酸酐改性三聚氰胺。反应条件是碱性用饱和氢氧化钙溶液加入量为物料质量的0.5%到0.7%，三聚氰胺比甲醛摩尔比为1:2到1:4多聚甲醛分子量计算取甲醛分子量，微波辐射量为每公斤物料0.15-0.25kWh，同时为了反应彻底需不断搅拌，反应胆中有小于0.2Mp压力。
研发了能够承载一定压力并能在微波腔中旋转接受辐射，在微波环境下搅拌物料的反应胆见图1，可带动反应胆旋转的微波反应器见图1，用该装置分4个步骤①反应胆中加入三聚氰胺与马来酸酐，加入量摩尔比三聚氰胺比马来酸酐为1:2到1:4，混合均匀后待用，②在微波腔中对反应胆照射，辐射量为每公斤物料0.15-0.35KWh。③冷却后，集中处理尾气，上述反应胆中继续加入清澈的氢氧化钙饱和溶液，加入量为物料总质量的0.5%到0.7%混合均匀，加入多聚甲醛粉体，加入量三聚氰胺比甲醛摩尔比为1:2到1:4，混合均匀后待用，④在微波腔中对反应胆照射，辐射量为每公斤物料0.15-0.25KWh。⑤冷却后对上述胆中尾气集中处理，得到一种微黄色粉体，该粉体在石膏制品生产中添加0.3%到0.5%能够减水15%-25%，抗折、抗压强度大幅度提升。
附图说明，图1，微波反应胆示意图、微波反应器示意图
具体实施
实施例：在5000ml反应胆中加入三聚氰胺252g，马来酸酐588g，混合均匀后在辐射功率为1000w的微波腔中对反应胆边照射边旋转12min，冷却后，将放气阀打开，尾气经火焰燃烧，打开反应胆，在反应胆中边搅拌边滴加清澈的氢氧化钙饱和溶液8g，搅拌均匀后加入多聚甲醛粉体180g，混合均匀后在辐射功率为1000w的微波腔中对反应胆边照射边旋转20min，冷却后打开放气阀尾气过火焰处理，打开反应胆得到微黄色粉体。
取石膏按标准分散性制浆，上述粉体以0％、0.3%和0.5%分别添加在1、2和3号粉体
中，对照标准分散性检测水膏比分别是0.66、0.53和0.41在三联模具中分别制样，经抗折检
测分别为，2.6Mp、4.3Mp和6.6Mp。
| 式样编号 | 外加剂加入量％ | 水膏比 | 2d抗折强度 |
| 1 | 0 | 0.66 | 2.6Mp |
| 2 | 0.3％ | 0.53 | 4.3Mp |
| 3 | 0.5％ | 0.41 | 6.6Mp |
以上实施例只是本发明的一个具体方案，并不代表发明全部内容。本发明权利见《权利要求书》。
Claims (1)
1.一种石膏粉体外加剂，其特征在于：由三聚氰胺、马来酸酐及多聚甲醛粉体为原料，氢氧化钙饱和溶液为调节剂，经微波辐射工艺制得，不含残余氯、钠、钾离子，不影响石膏初、终凝时间，所述的石膏粉体外加剂的制备工艺包括如下步骤：①在微波反应器中加入三聚氰胺和马来酸酐并混合均匀，三聚氰胺与马来酸酐的摩尔比为1：2～4，②开启微波辐射上述物料，微波辐射量为每公斤物料0.15～0.35KWh，③辐射完成后，冷却，集中处理尾气，上述反应器中继续加入物料总质量的0.5%～0.7%的氢氧化钙饱和溶液，混合均匀，再加入多聚甲醛粉体混合均匀，三聚氰胺与多聚甲醛粉体的摩尔比为1：2～4，④开启微波辐射上述物料，辐射量为每公斤物料0.15～0.25KWh，⑤辐射完成后，冷却，集中处理尾气，放料，得到石膏粉体外加剂。
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