CN114315193B - 石膏制品排水除霜剂及其制备方法 - Google Patents

石膏制品排水除霜剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

石膏制品排水除霜剂，由含氢硅油、二甲基硅油、1,1,3,3‑四甲基二硅氧烷、1,1,5,5‑四甲基‑3,3‑二苯基三硅氧烷、二甲基羟基硅油、氢封端苯基硅油、氢封端聚二甲基硅氧烷混合组成。本发明能够通过使石膏制品排出水从而达到除霜效果，具有分散性好，配制方便简单等优点。

Description

石膏制品排水除霜剂及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料外加剂技术领域，特别涉及石膏制品排水除霜剂及其制备方法。
背景技术
工业副产石膏是指工业生产中因化学反应生成的以硫酸钙为主要成分的副产品或废渣。根据其来源的不同可分为脱硫石膏、磷石膏、氟石膏、柠檬酸石膏、钛石膏等种类。脱硫石膏是对烟气进行湿法脱硫净化处理后得到的副产物，主要成分为二水硫酸钙，主要含有未完全反应的碳酸钙、亚硫酸钙、飞灰和可溶性盐(Cl-、Mg2+、Na+)等杂质。磷石膏是化工厂用石灰中和磷灰石经硫酸处理制备磷酸后残存过量的硫酸最终所得的废渣，其主要成分为二水硫酸钙，此外还含有三氧化硫(SO3)、氟化钙(CaF2)、五氧化二磷(P2O5)等杂质。氟石膏主要是用浓硫酸与萤石反应制取氢氟酸所产生的工业废渣，绝大部分为无水石膏，含有一定量的CaCl2、H2SO4以及其他杂质。
工业副产石膏经过干燥、煅烧和研磨等工艺，可制备成建筑石膏。工业副产石膏生产的建筑石膏因其低碳环保和价格优势，逐渐引起了人们的关注。然而，此类建筑石膏在应用上也同样面临着天然石膏遇到的难题，大多数石膏的耐水性不好，淋雨或者遇潮后，内部的可溶性盐被带到表面，在表面形成一层白色的盐，即石膏泛霜。很多使用了防水剂的石膏砌块，会因为石膏泛霜，盐类析出到表面，破坏表面的防水层，从而破坏石膏砌块的结构，影响石膏强度和防水性等问题，同时表面上盐也会降低石膏砌块表面的粘结性能，影响其功能性，这就限制了石膏的使用。
目前对于石膏砌块泛霜的抑制没有十分有效的解决方案。专利“一种抑制脱硫石膏砌块泛霜的处理方法”(专利号CN200810116431.9)利用粉煤灰和灰钙粉制备抑霜剂；专利“硬石膏胶结料防返霜的方法及其防返霜硬石膏胶结料”(专利号CN03125476.4)采用偏高岭土细粉、硅微粉及超细粉煤灰作为抑制盐霜析出的填料。这两种方案都是通过增加石膏砌块的密实度以减少泛霜，但是效果不是很明显，也没从根本上解决泛霜问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供石膏制品排水除霜剂及其制备方法，能够通过使石膏制品排出水从而达到除霜效果，具有分散性好，配制方便简单等优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
石膏制品排水除霜剂，由含氢硅油、二甲基硅油、1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷、二甲基羟基硅油、氢封端苯基硅油、氢封端聚二甲基硅氧烷混合组成。
在一个实施例中，以重量计，所述含氢硅油、二甲基硅油、1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷、二甲基羟基硅油、氢封端苯基硅油、氢封端聚二甲基硅氧烷的含量之比为(0.3～0.5)：(1～2)：(1～2)：(3～5)：(3～5)：(2～3)：(2～3)。
在一个实施例中，所述含氢硅油含氢量在1.55％～2％，常温下粘度在15～40mm2/s。
在一个实施例中，所述二甲基硅油常温下粘度在20～50mm2/s。
在一个实施例中，所述1,1,3,3-四甲基二硅氧烷在常温下密度为0.757g/cm2，混合之前避免与水接触。
在一个实施例中，所述1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷比重0.994。
在一个实施例中，所述氢封端苯基硅油在常温下粘度在1～10mm2/s，含氢量在0.2％～0.6％。
在一个实施例中，所述氢封端聚二甲基硅氧烷含氢量在0.2％～0.6％，常温下粘度在1～10mm2/s。
本发明还提供了所述石膏制品排水除霜剂的制备方法：将各组分混合均匀即得。
本发明所述石膏制品排水除霜剂的应用，将所述排水除霜剂按石膏质量的0.3％～0.5％添加入水中，强力搅拌30s，再加入石膏正常搅拌，浇筑，脱模，初凝后5～10min即可排除大量水，水排完后，正常晾晒。
实际使用时，各组分含量可根据实际工程中不同石膏中杂质的种类、含量以及溶解度等参数来做相应的调整。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、抑制泛霜效果明显，并且掺量极少，成本低。
2、在抑制泛霜的同时可以快速排出石膏砌块内水分，减少晾晒时间，缩短工艺周期。
3、不改变原有工艺流程，操作简便。
4、石膏适应性好，对各种工业副产石膏都有效良好的排水除霜效果。
5、绿色环保，无污染，对人体没有危害。
附图说明
图1是排水除霜剂对石膏制品的作用机理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
本发明提供了一种石膏制品排水除霜剂，按照含氢硅油：二甲基硅油：1,1,3,3-四甲基二硅氧烷：1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷：二甲基羟基硅油：氢封端苯基硅油：氢封端聚二甲基硅氧烷＝(0.3～0.5)：(1～2)：(1～2)：(3～5)：(3～5)：(2～3)：(2～3)的重量配比混合而成。通过不同防水组分的协同作用以其他组分的改性作用获得最佳的防水效果，各组分含量可根据实际工程中石膏的不同来做相应的调整。
制作工艺以及添加过程如下：
1、本发明中按配方把各组分按比例添加好，搅拌均匀，即可制成排水除霜剂，注意密封保存，避光、避水、避酸、避碱。
2、使用时，把排水除霜剂按石膏质量的0.3％～0.5％添加入水中，强力搅拌30s，再加入石膏正常搅拌，浇筑，脱模，初凝后5～10min就有大量的水排除，等水排完，正常晾晒，即完成正常工艺流程。
在本发明的一个实施例中，按含氢硅油：二甲基硅油：1,1,3,3-四甲基二硅氧烷：1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷：二甲基羟基硅油：氢封端苯基硅油：氢封端聚二甲基硅氧烷＝0.5:1:1:5:3:2:3，配制好排水除霜剂。
使用时，把排水除霜剂按石膏质量的0.3％～0.5％添加入水中，强力搅拌30s，再加入石膏正常搅拌，浇筑，脱模，初凝后5～10min就有大量的水排出，等水排完，正常晾晒，即完成正常工艺流程。
实施例1
重量份为建筑石膏粉10000份，水10000份，含氢硅油3份，二甲基硅油6份，1,1,3,3-四甲基二硅氧烷6份，1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷30份，二甲基羟基硅油18份，氢封端苯基硅油12份，氢封端聚二甲基硅氧烷18份，工厂模具中成型，成型为666mm×500mm×120mm的试块，成型18块，随机抽取3块称每块重量计算平均重量，排水后再称量其重量，具体数据见表1。
表1试样的排水前后的质量
Figure BDA0003413153060000041
由表1数据可知可排出了大约8.89％的水分。
实施例2
重量份为建筑石膏粉10000份，水10000份，含氢硅油3份，二甲基硅油6份，1,1,3,3-四甲基二硅氧烷6份，1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷30份，二甲基羟基硅油18份，氢封端苯基硅油12份，氢封端聚二甲基硅氧烷18份，工厂模具中成型，成型为500mm×247mm×200mm的试块，成型24块，随机抽取3块称每块重量计算平均重量，排水后再称量其重量，具体数据见表2。
表2试样的排水前后的质量
Figure BDA0003413153060000051
由表2数据可知大约可排出9.06％的水分。
实施例3
重量份为建筑石膏粉10000份，水10000份，含氢硅油3份，二甲基硅油6份，1,1,3,3-四甲基二硅氧烷6份，1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷30份，二甲基羟基硅油18份，氢封端苯基硅油12份，氢封端聚二甲基硅氧烷18份，工厂模具中成型，成型为666mm×500mm×120mm的试块，成型18块，收集排出的水，记为试样A。
实施例4
重量份为建筑石膏粉10000份，水10000份，含氢硅油6份，二甲基硅油12份，1,1,3,3-四甲基二硅氧烷12份，1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷60份，二甲基羟基硅油36份，氢封端苯基硅油24份，氢封端聚二甲基硅氧烷36份，工厂模具中成型，成型为666mm×500mm×120mm的试块，成型18块，收集排出的水，记为试样B。
实施例5
重量份为建筑石膏粉10000份，水10000份，含氢硅油3份，二甲基硅油6份，1,1,3,3-四甲基二硅氧烷6份，1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷30份，二甲基羟基硅油18份，氢封端苯基硅油12份，氢封端聚二甲基硅氧烷18份，工厂模具中成型，成型为500mm×247mm×200mm的试块，成型24块，收集排出的水，记为试样C。
实施例6
重量份为建筑石膏粉10000份，水10000份，含氢硅油6份，二甲基硅油12份，1,1,3,3-四甲基二硅氧烷12份，1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷60份，二甲基羟基硅油36份，氢封端苯基硅油24份，氢封端聚二甲基硅氧烷36份，工厂模具中成型，成型为500mm×247mm×200mm的试块，成型24块，收集排出的水，记为试样D。
实施例7
收集拌和建筑石膏用水，记为试样E。
表3为实施例3～7中收集水的碱含量。
表3试样的含碱量
Figure BDA0003413153060000061
由表3数据可知，排出的水分可以带出多余的可溶性盐。
实施例8
建筑石膏粉在标准需水量的条件下成型试样F，即重量份为建筑石膏粉100份，水67份。(以下均为重量份)
实施例9
对比实施例8中的试样F，成型加入粉煤灰的试样G，即重量为石膏100份，水65份，粉煤灰15份。
实施例10
对比实施例8中的试样F，成型加入聚乙烯醇的试样H，即重量份为石膏100份，水65份，聚乙烯醇3份。
实施例11
对比实施例8中试样F，成型加入粉煤灰与灰钙粉的试样I，即重量份为石膏粉100份，水65份，粉煤灰6份，2份灰钙粉。
实施例12
对比实施例8中试样F，成型加入电石渣、矿渣粉、骨料和激发剂的试样J，即重量份为石膏粉100份，水67份，电石渣10份，矿渣粉10份，骨料8份，激发剂9份。
实施例13
对比实施例8中试样F，成型加入由硫盐激发剂、减水剂和保水剂的试样K，即重量份为石膏粉100份，水67份，硫盐激发剂7份，减水剂2份，保水剂2份。
实施例14
取含氢硅油5份，二甲基硅油10份，1,1,3,3-四甲基二硅氧烷10份，1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷50份，二甲基羟基硅油30份，氢封端苯基硅油20份，氢封端聚二甲基硅氧烷30份，配制好排水除霜剂。
上述制成的石膏复合排水除霜剂，再与15000份建筑石膏粉和10050份水中制成试样L。
根据实施中材料配比，准确计量各组分，在JS-195A砂浆搅拌机中搅拌2min，石膏分散均匀，导入40mm×40mm×160mm的三联模中成型，成型半个小时后脱模。将脱模后试样在40±2℃恒温箱中烘至重量不在变化，冷却至室温，对绝干试样进行干湿循环实验，10次后，观察每组试样泛霜具体情况见表4。
表4试样的泛霜情况表
Figure BDA0003413153060000071
表中结果显示，与其他类型石膏防泛霜剂相比，采用本发明的石膏排水除霜剂利用排水除去内部盐类的思路在石膏抑制泛霜方面具有显著改进作用。
实施例15
取含氢硅油5份，二甲基硅油10份，1,1,3,3-四甲基二硅氧烷10份，1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷50份，二甲基羟基硅油30份，氢封端苯基硅油20份，氢封端聚二甲基硅氧烷30份，配制好排水除霜剂。
上述制成的石膏复合排水除霜剂，再与15000份建筑石膏粉和10050份水中制成试样M。
根据实施中材料配比，准确计量各组分，在JS-195A砂浆搅拌机中搅拌2min，石膏分散均匀，导入40mm×40mm×160mm的三联模中成型，成型半个小时后脱模。将脱模后试样在40±2℃恒温箱中烘至重量不在变化，冷却至室温，测对绝干试样强度及质量，浸水24h，测表干强度及质量，具体数据见表5、表6、表7。
实施例16
取甲基硅酸钠100份，与15000份建筑石膏粉和10050份水中制成试样N。
根据实施中材料配比，准确计量各组分，在JS-195A砂浆搅拌机中搅拌2min，石膏分散均匀，导入40mm×40mm×160mm的三联模中成型，成型半个小时后脱模。将脱模后试样在40±2℃恒温箱中烘至重量不在变化，冷却至室温，测对绝干试样强度及质量，浸水24小时，测表干强度及质量，具体数据见表5、表6、表7。
实施例17
取甲基硅酸钠100份，与15000份建筑石膏粉、3000份粉煤灰和10050份水制成试样O。
根据实施中材料配比，准确计量各组分，在JS-195A砂浆搅拌机中搅拌2min，石膏分散均匀，导入40mm×40mm×160mm的三联模中成型，成型半个小时后脱模。将脱模后试样在40±2℃恒温箱中烘至重量不在变化，冷却至室温，测对绝干试样强度及质量，浸水24小时，测表干强度及质量，具体数据见表5、表6、表7。
实施例18
15000份建筑石膏粉、3000份粉煤灰和10050份水制成试样P。
根据实施中材料配比，准确计量各组分，在JS-195A砂浆搅拌机中搅拌2min，石膏分散均匀，导入40mm×40mm×160mm的三联模中成型，成型半个小时后脱模。将脱模后试样在40±2℃恒温箱中烘至重量不在变化，冷却至室温，测对绝干试样强度及质量，浸水24小时，测表干强度及质量，具体数据见表5、表6、表7。
实施例19
15000份建筑石膏粉和10050份水制成试样Q。
根据实施中材料配比，准确计量各组分，在JS-195A砂浆搅拌机中搅拌2min，石膏分散均匀，导入40mm×40mm×160mm的三联模中成型，成型半个小时后脱模。将脱模后试样在40±2℃恒温箱中烘至重量不在变化，冷却至室温，测对绝干试样强度及质量，浸水24小时，测表干强度及质量，具体数据见表5、表6、表7。
表5石膏制品的力学性能
Figure BDA0003413153060000091
表中结果显示，与其他类型石膏防泛霜剂相比，采用本发明的石膏排水除霜剂利用排水除去内部盐类的思路在提升石膏抗折抗压强度有明显的提升，并对浸水后石膏的抗压强度有很大的提升。
表6石膏制品的软化系数
Figure BDA0003413153060000101
表中结果显示，与其他类型石膏防泛霜剂相比，采用本发明的石膏排水除霜剂石膏软化系数得到较大提升。
表7石膏制品的吸水率
Figure BDA0003413153060000102
表中结果显示，与其他类型石膏防泛霜剂相比，采用本发明的石膏排水除霜剂石膏防水性能得到较大提升，吸水率极低。
图1为排水除霜剂的作用机理。由图可以发现石膏制品中有许多孔隙通道，大多数是由排水产生的。排水除霜剂中的Si-H在碱性环境下发生催化反应，释放出氢气，本发明通过不同组分的配比显著降低了Si-H键能，使氢气更容易被释放出来，这就为排出多余的水提供了动力，反应方程如下：
Figure BDA0003413153060000103
由于石膏晶体表面薄膜的疏水性和氢气的释放，在砌块的内部和外部形成了压力差。在压力差和重力的共同作用下，一些多余的水被排出。在石膏晶体表面形成了完整的疏水膜，释放的氢气足以排除大量的水和可溶性盐，防止了石膏制品的泛霜。

Claims (8)

1.石膏制品排水除霜剂，其特征在于，由含氢硅油、二甲基硅油、1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷、二甲基羟基硅油、氢封端苯基硅油、氢封端聚二甲基硅氧烷混合组成，以重量计，所述含氢硅油、二甲基硅油、1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷、二甲基羟基硅油、氢封端苯基硅油、氢封端聚二甲基硅氧烷的含量之比为(0.3～0.5)：(1～2)：(1～2)：(3～5)：(3～5)：(2～3)：(2～3)。
2.根据权利要求1所述石膏制品排水除霜剂，其特征在于，所述含氢硅油含氢量在1.55％～2％，常温下粘度在15～40mm2/s。
3.根据权利要求1所述石膏制品排水除霜剂，其特征在于，所述二甲基硅油常温下粘度在20～50mm2/s。
4.根据权利要求1所述石膏制品排水除霜剂，其特征在于，所述1,1,3,3-四甲基二硅氧烷在常温下密度为0.757g/cm2，混合之前避免与水接触。
5.根据权利要求1所述石膏制品排水除霜剂，其特征在于，所述1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷比重0.994。
6.根据权利要求1所述石膏制品排水除霜剂，其特征在于，所述氢封端苯基硅油在常温下粘度在1～10mm2/s，含氢量在0.2％～0.6％。
7.根据权利要求1所述石膏制品排水除霜剂，其特征在于，所述氢封端聚二甲基硅氧烷含氢量在0.2％～0.6％，常温下粘度在1～10mm2/s。
8.权利要求1所述石膏制品排水除霜剂的制备方法，其特征在于，将各组分混合均匀即得。
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