CN114180877B - 一种耐碱型石膏缓凝剂及其制备方法 - Google Patents

一种耐碱型石膏缓凝剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐碱型石膏缓凝剂,按照质量百分比,由以下组分制备而成:氨基酸33%~47%、酸酐25%~35%、激发剂16%~26%、钢渣6%~12%。制备方法为:将氨基酸、酸酐和水搅拌均匀,加入氢氧化钠和钢渣,控制反应温度和时间得到耐碱型石膏缓凝剂。得到的缓凝剂可以以液体形态直接使用,也可以制成粉状形态使用。该缓凝剂能够在碱性条件下稳定调控建筑石膏的水化速度,延长建筑磷石膏和建筑脱硫石膏的凝结时间。该方法为钢渣的高值化利用开辟了新途径,对促进工业副产石膏的高质量利用具有重要作用。

Description

一种耐碱型石膏缓凝剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐碱型石膏缓凝剂及其制备方法,特别是在碱性条件下该缓凝剂对建筑石膏有优异的缓凝作用。
背景技术
利用工业副产石膏制备建筑石膏生产能耗低,可循环利用,其制品具有质轻、防火、保温、隔音等优点,已成为世界公认且广泛使用的绿色建筑材料。但其凝结硬化快,可操作时间短,大大限制了产品的应用。实际应用中需要添加缓凝剂来调控其水化硬化速度,延长其可操作时间。
目前常用的石膏缓凝剂主要包括有机酸及其可溶盐、碱性磷酸盐、蛋白质类等。其中研究最多,效果最好的是柠檬酸及其盐。柠檬酸及其盐在掺量很小时即可达到较强的缓凝效果。磷酸盐类缓凝剂主要有六偏磷酸钠、多聚磷酸钠等。由于柠檬酸类缓凝剂破坏石膏强度较为明显,现在国内大部分企业选用蛋白类石膏缓凝剂,主要有西卡石膏缓凝剂200P、申辉佳曼缓凝剂等。
由于国家限制开采天然石膏,现在的建筑石膏主要用工业副产石膏(磷石膏、脱硫石膏)生产。由于生产工艺不同,一些建筑石膏(特别是建筑脱硫石膏)中含有氧化钙,或者为了改善产品应用性能往往要在建筑石膏中加入氢氧化钙、水泥、灰钙粉等碱性物质,导致现在的建筑石膏普遍呈现碱性。现有的缓凝剂在碱性条件下适用性差,这导致缓凝剂对建筑石膏的缓凝作用变小,缓凝时间变短,缓凝效果变差。为保证石膏建材产品应用的稳定性,迫切需要一种耐碱性好的缓凝剂产品。
发明内容
针对现有石膏缓凝剂在碱性条件下对建筑石膏的缓凝效果降低的技术缺陷,本发明开发了一种基于氨基酸的缓凝剂制备工艺,通过控制较高的反应温度,并在制备过程中加入钢渣改性,调控反应产物组成,得到了一种耐碱型的石膏缓凝剂,能够在碱性较强的条件下也能对建筑石膏(β半水石膏)保持优异的缓凝作用。
为实现上述目的,本发明提供以下技术方案:一种耐碱型石膏缓凝剂,按照重量百分比,由以下组分物料制成:氨基酸33%~47%、顺丁烯二酸酐25%~35%、氢氧化钠16%~26%和钢渣6%~12%。
上述耐碱型石膏缓凝剂的制备方法:将氨基酸和顺丁烯二酸酐加水混合得到混合液,再加入氢氧化钠和钢渣混合得到悬浊液;将所述悬浊液的pH调至6~10并升温反应得到耐碱型石膏缓凝剂。
作为优选,所述氨基酸为赖氨酸、赖氨酸盐酸盐中的一种或二者的任意组合物。
作为优选,所述反应的温度为90℃~120℃。
作为优选,所述反应的时间为0.5h~2h。
所述加水量以使反应能够顺利进行为限,优选的加水量为氨基酸和顺丁烯二酸酐重量的1~2倍。
在上述方法中,所述钢渣的比表面积为300 m2/kg~600 m2/kg。
在上述方法中,所述钢渣主要化学成分含量为:CaO 32%~42%、SO3 0.1%~ 0.6%、SiO2 8%~18%、Fe2O3 18%~28%、Al2O3 3%~10%、MgO 4%~9%、MnO 1%~6%、f-CaO 2%~5%。
由上述制备方法得到的缓凝剂液体可以直接使用;也可以将缓凝剂液体干燥制成干粉状的粉剂,便于包装、运输,干燥方式优选冷冻干燥。
本发明的技术效果和优点:本发明在缓凝剂制备过程中加入氢氧化钠和钢渣,通过严格控制反应温度与酸酐作用形成缓凝组分;反应过程中的有机产物组分与钢渣中的金属离子、氧化物的协同作用,对工业副产建筑石膏(特别是磷建筑石膏)起到良好的缓凝作用,尤其是在碱性条件下仍然能对建筑石膏保持良好的缓凝作用,缓凝作用甚至还有所增强,这对维持石膏建材产品制备工艺的稳定性和产品的应用性有重要积极作用。本方法通过严格控制反应温度和时间(温度低于90℃,缓凝作用大幅下降,甚至无效果),以及发挥多种材料(有机物料和无机物料)之间的协同组合作用,得到耐碱性缓凝剂组分,能够在碱性条件下稳定调控建筑石膏的水化速度,延长建筑石膏的凝结时间,并为钢渣的高值化利用开辟了新途径。
具体实施方式
为了更好理解本发明的内容,下面结合具体实例作进一步说明。应理解,这些实施例仅用于对本发明进一步说明,而不用于限制本发明的范围。在阅读了本发明的内容后,该领域的技术人员对本发明做出一些非本质的改动和调整,仍属于本发明的保护范围。本发明的实施例和对比例测定方法均按照GB/T 17669.4-1999建筑石膏进行。所用钢渣的比表面积为482 m2/kg,主要化学成分含量为:CaO 38.44%、SO3 0.35%、SiO2 14.17%、Fe2O3 24.38%、Al2O3 6.84%、MgO 5.06%、MnO 2.71%、f-CaO 4.28%。
实施例一
按重量计,将35%的赖氨酸盐酸盐、30%的顺丁烯二酸酐和1.5倍水混合制成混合液,再加入26%氢氧化钠和9%钢渣,调节体系pH到10,在100℃反应2h,冷却至室温后经干燥后得到粉状缓凝剂。其中,加水量按氨基酸和顺丁烯二酸酐的重量计。
实施例二
按重量计,将47%的赖氨酸盐酸盐、26%的顺丁烯二酸酐和1倍水混合制成混合液,再加入20%的氢氧化钠和7%的钢渣,调节体系pH到7,在110℃反应0.5h,冷却至室温后经干燥后得到粉状缓凝剂。其中,加水量按氨基酸和顺丁烯二酸酐的重量计。
实施例三
按重量计,将45%的赖氨酸盐酸盐、29%的顺丁烯二酸酐和1.4倍水混合制成混合液,再加入16%的氢氧化钠和10%的钢渣,调节体系pH到6,在90℃反应1h,冷却至室温后经干燥后得到粉状缓凝剂。其中,加水量按氨基酸和顺丁烯二酸酐的重量计。
实施例四
按重量计,将40%的赖氨酸、33%的顺丁烯二酸酐和2倍水混合制成混合液,再加入21%的氢氧化钠和6%的钢渣,调节体系pH到9,在120℃反应1h,冷却至室温后经干燥后得到粉状缓凝剂。其中,加水量按氨基酸和顺丁烯二酸酐的重量计。
实施例五
按重量计,将33%的赖氨酸盐酸盐、35%的顺丁烯二酸酐和1.5倍水混合制成混合液,再加入20%的氢氧化钠和12%的钢渣,调节体系pH到8,在110℃反应1.5h,冷却至室温后经干燥后得到粉状缓凝剂。其中,加水量按氨基酸和顺丁烯二酸酐的重量计。
对比例一(与实施一对比)
对比例一中,不掺加钢渣,其它物料配比、制备方法和工艺条件均与实施例一相同。
对比例二(与实施二对比)
对比例二中,不掺加钢渣,其它物料配比、制备方法和工艺条件均与实施例二相同。
对比例三(与实施一对比)
按重量计,将40%的赖氨酸盐酸盐、33%的顺丁烯二酸酐和1.5倍水混合制成混合液,再加入27%氢氧化钠,调节体系pH到10,在86℃反应2h,冷却至室温后经干燥后得到粉状缓凝剂。其中,加水量按氨基酸和顺丁烯二酸酐的重量计。
对比例四(与实施五对比)
按重量计,将42%的赖氨酸盐酸盐、37%的顺丁烯二酸酐和1.5倍水混合制成混合液,再加入21%氢氧化钠,调节体系pH到8,在70℃反应1.5h,冷却至室温后经干燥后得粉状到缓凝剂。其中,加水量按氨基酸和顺丁烯二酸酐的重量计。
对比例五
采用国内市售某缓凝剂(蛋白类)进行对比测试。
对比例六
采用市售200P缓凝剂(蛋白类)进行对比测试。
表1 本申请的缓凝剂对建筑石膏的缓凝作用
Figure 810375DEST_PATH_IMAGE001
表1中:建筑石膏列中的P为磷建筑石膏,S为脱硫建筑石膏;在成型水中加入1%的氧化钙其pH为12.2。可见,与其他缓凝剂相比,在碱性条件下由本发明制备得到的耐碱型石膏缓凝剂具有仍然保持优异的缓凝效果,甚至缓凝效果还能提高7%~14%,这对维持石膏制品的应用性能,扩大应用范围有积极作用。

Claims (3)

1.一种耐碱型石膏缓凝剂,其特征在于:按重量百分比,由以下组分物料制成:氨基酸33%~47%、顺丁烯二酸酐25%~35%、氢氧化钠16%~26%和钢渣6%~12%;
所述氨基酸为赖氨酸、赖氨酸盐酸盐中的一种或二者的任意组合物;
所述钢渣的比表面积为300 m2/kg~600 m2/kg;所述钢渣主要化学成分含量为:CaO32%~42%、SO3 0.1%~0.6%、SiO2 8%~18%、Fe2O3 18%~28%、Al2O3 3%~10%、MgO 4%~9%、MnO 1%~6%、f-CaO 2%~5%。
2.权利要求1中任意一种耐碱型石膏缓凝剂的制备方法,其特征在于:将氨基酸和顺丁烯二酸酐加水混合得到混合液,再加入氢氧化钠和钢渣混合得到悬浊液,将所述悬浊液的pH调至6~10并升温反应得到耐碱型石膏缓凝剂;
所述反应的温度为90℃~120℃。
3.根据权利要求2所述的一种耐碱型石膏缓凝剂的制备方法,其特征在于:所述反应的时间为0.5h~2h。
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