CN114835424B - 一种建筑石膏缓凝剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种建筑石膏缓凝剂及制备方法，具体为：将3～4份碱溶于水中，加入30～50份糠醛渣浸泡5～40min；升温至70～85℃加入5～15份β‑羟基‑β‑甲基丁酸钙搅拌反应30min～70min，然后加入1～8份丙酸钙和0.5～3份叔碳酸乙烯酯继续反应2～10min，冷却后过滤得到石膏缓凝剂。本发明以糠醛渣为主要原料制成的缓凝剂，能够在中性和碱性条件下对建筑石膏保持良好的缓凝作用，对建筑石膏的强度影响较小，解决了常用缓凝剂在碱性条件下缓凝作用下降以及对建筑石膏强度损失大的问题。

Description

一种建筑石膏缓凝剂及制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑石膏缓凝剂及制备方法，具体涉及以糠醛渣为原料的一种建筑石膏缓凝剂及制备方法。
背景技术
糠醛渣是玉米芯、玉米秸秆、麦杆、花生壳、稻壳、棉籽壳、甘蔗渣及废弃木材等生物质中的聚戊糖成分通过水解合成呋喃甲醛（糠醛）过程产生的生物质类副产物。在糠醛生产过程中，生物质原料的致密结构被破坏，原料中的半纤维素组分被催化转化为糠醛，大部分纤维素和木质素组分残留下来形成糠醛渣。由于现有工业方法生产糠醛的产率仍然较低，一般在50%左右，每得到1吨糠醛将会产生12～15吨糠醛渣，因此我国每年有数百万吨的糠醛渣排放量。糠醛渣目前仍未得到充分利用，作为生物质酸水解产生的有机废弃物，糠醛渣呈酸性且灰分含量高，大量的堆积不仅占用土地资源，也会对土壤、水源和空气产生污染。糠醛渣的主要成分是纤维素和木质素，可作为原料用于生产生物燃料、生物基化学品和生物基材料等，将其转化为高价值产品，不仅可增加了产品种类，实现了变废为宝，而且对促进糠醛产业升级进步，增加行业经济性都具有十分重要的现实意义。
石膏材料以其变形小、耐火性好和对人体无害特点，已成为现代建筑常用的新型建筑材料，其性能优异，具有安全、舒适、环保等优点。石膏建筑材料的突出缺点是凝结快，初凝时间一般仅为几分钟至十几分钟，不能满足建筑施工操作时间的要求，一般的解决方法是向石膏材料中掺加石膏缓凝剂来延长其凝结时间。常用的石膏缓凝剂主要是有机酸类，包括柠檬酸、柠檬酸钠、多聚磷酸钠及蛋白质类，但是这类缓凝剂应用的最大缺点是石膏材料的强度损失较大。
本发明提供了利用糠醛渣和柠檬酸钠制备高效石膏缓凝剂的方法，实现了对糠醛渣的高质化利用。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种建筑石膏缓凝剂及制备方法，以糠醛渣为主要原料制成建筑石膏缓凝剂，能够在中性和碱性条件下对建筑石膏保持良好的缓凝作用，解决了常用缓凝剂使建筑石膏强度损失大的问题。
一种建筑石膏缓凝剂，包括：糠醛渣30～50份、β-羟基-β-甲基丁酸钙5～15份、丙酸钙1～8份、叔碳酸乙烯酯0.5～3份、碱1～5份。
上述石膏缓凝剂，优选的物料配比为：糠醛渣35～45份、β-羟基-β-甲基丁酸钙9～12份、丙酸钙3～5份、叔碳酸乙烯酯1～2份、碱3～4份。
上述石膏缓凝剂，最优的物料配比为：糠醛渣40份、β-羟基-β-甲基丁酸钙11份、丙酸钙4份、叔碳酸乙烯酯2份、碱3份。
一种建筑石膏缓凝剂的制备方法，具体方法为：将碱溶于水中，加入糠醛渣浸泡5～40min；升温至70～85℃加入β-羟基-β-甲基丁酸钙搅拌反应30min～70min，然后加入丙酸钙和叔碳酸乙烯酯继续反应2～10min，冷却后过滤得到石膏缓凝剂。
在上述方法中，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氧化钠、氧化钾和氧化钙中的一种或任意组合。
在上述方法中，优选的反应温度为78～82℃。
可以将上述得到的液体缓凝剂经喷雾干燥得到粉状缓凝剂，方便运输和使用。
本发明的积极有益效果：本发明以糠醛渣为主要原料制成建筑石膏缓凝剂，能够在中性和碱性条件下对建筑石膏保持良好的缓凝作用，对建筑石膏的强度影响较小，解决了常用缓凝剂在碱性条件下缓凝作用下降以及对建筑石膏强度损失大的问题。本发明缓凝剂制备工艺简单、生产成本低、能耗低，能够降低对化工类有机酸/盐类石膏缓凝剂的使用，节约能源和资源，也为糠醛渣的高值化利用提供了一条新途径。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作详细说明。本发明的实施例和对比例测试方法均按照《建筑石膏 GBT9776-2008》标准进行。
实施例一
将1份氢氧化钠溶于水中，加入30份糠醛渣浸泡20min；升温至78℃加入5份β-羟基-β-甲基丁酸钙搅拌反应60min，然后加入3份丙酸钙和0.5份叔碳酸乙烯酯继续反应6min；冷却后，经过滤、干燥得到粉状石膏缓凝剂。按照《建筑石膏 GBT9776-2008》测试脱硫建筑石膏的凝结时间和强度。
实施例二
将4份氧化钠溶于水中，加入45份糠醛渣浸泡30min；升温至70℃加入12份β-羟基-β-甲基丁酸钙搅拌反应30min，然后加入8份丙酸钙和3份叔碳酸乙烯酯继续反应2min；冷却后，经过滤、干燥得到粉状石膏缓凝剂。按照《建筑石膏 GBT9776-2008》测试脱硫建筑石膏的凝结时间和强度。
实施例三
将5份氢氧化钾溶于水中，加入50份糠醛渣浸泡10min；升温至85℃加入15份β-羟基-β-甲基丁酸钙搅拌反应70min，然后加入5份丙酸钙和2.5份叔碳酸乙烯酯继续反应10min；冷却后，经过滤、干燥得到粉状石膏缓凝剂。按照《建筑石膏 GBT9776-2008》测试脱硫建筑石膏的凝结时间和强度。
实施例四
将2份氢氧化钠溶于水中，加入40份糠醛渣浸泡40min；升温至82℃加入11份β-羟基-β-甲基丁酸钙搅拌反应40min，然后加入4份丙酸钙和2份叔碳酸乙烯酯继续反应8min；冷却后，经过滤、干燥得到粉状石膏缓凝剂。按照《建筑石膏 GBT9776-2008》测试脱硫建筑石膏的凝结时间和强度。
实施例五
将3份氢氧化钙溶于水中，加入35份糠醛渣浸泡5min；升温至80℃加入9份β-羟基-β-甲基丁酸钙搅拌反应50min，然后加入1份丙酸钙和1份叔碳酸乙烯酯继续反应5min；冷却后，经过滤、干燥得到粉状石膏缓凝剂。按照《建筑石膏 GBT9776-2008》测试脱硫建筑石膏的凝结时间和强度。
表1 实施例缓凝剂与其它常用缓凝剂的对比实验结果
Figure 20916DEST_PATH_IMAGE001
试验水pH为7的实验组：直接用自来水进行试验。
试验水pH为12的实验组：先用NaOH将自来水的pH调至12后再进行试验。
表1各实验组中：脱硫建筑石膏、水和缓凝剂的质量比为100:45:0.6，其中对比例三中的液体蛋白质缓凝剂以固含量计；将缓凝剂与水、脱硫建筑石膏混合均匀，按照《建筑石膏 GBT9776-2008》测试脱硫建筑石膏的凝结时间和强度。
在对比例一至三的实验组中：当用pH为7的水进行试验时，各组的缓凝剂对脱硫建筑石膏起到不同程度的缓凝作用；当用pH为12的水进行试验时，各组的缓凝剂对脱硫建筑石膏的缓凝作用有较大幅度的降低。在实施例一至五的实验组中：当用pH为7的水进行试验时，各组的缓凝剂对脱硫建筑石膏起到良好的缓凝作用；当用pH为12的水进行试验时，各组的缓凝剂对脱硫建筑石膏的缓凝作用不仅没有降低，反而有所增强；并且，实施例各组试块的强度明显高于对比例各组试块的强度，这说明实施例得到的缓凝剂对脱硫建筑石膏的负面影响较小。

Claims (6)

1.一种建筑石膏缓凝剂，其特征在于：包括糠醛渣30～50份、β-羟基-β-甲基丁酸钙5～15份、丙酸钙1～8份、叔碳酸乙烯酯0.5～3份、碱1～5份。
2.根据权利要求1所述的一种建筑石膏缓凝剂，其特征在于：所述糠醛渣35～45份、β-羟基-β-甲基丁酸钙9～12份、丙酸钙3～5份、叔碳酸乙烯酯1～2份、碱3～4份。
3.根据权利要求2所述的一种建筑石膏缓凝剂，其特征在于：所述糠醛渣40份、β-羟基-β-甲基丁酸钙11份、丙酸钙4份、叔碳酸乙烯酯2份、碱3份。
4.根据权利要求1～3中任一所述的一种建筑石膏缓凝剂，其特征在于：所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氧化钠、氧化钾和氧化钙中的一种或任意组合。
5.权利要求1～4中任一所述的一种建筑石膏缓凝剂的制备方法，其特征在于：将所述碱溶于水中，加入糠醛渣浸泡5～40min；升温至70～85℃加入β-羟基-β-甲基丁酸钙搅拌反应30min～70min，然后加入丙酸钙和叔碳酸乙烯酯继续反应2～10min，冷却后过滤得到石膏缓凝剂。
6.根据权利要求5所述的一种建筑石膏缓凝剂的制备方法，其特征在于：加入糠醛渣浸泡后，升温至72～82℃加入β-羟基-β-甲基丁酸钙。
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