CN115466077B - 一种高性能磷石膏自流平剂及其使用方法 - Google Patents

一种高性能磷石膏自流平剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高性能磷石膏自流平剂及其使用方法，按重量份计，磷石膏自流平剂包括以下组分：减水剂16‑20份、缓凝剂12‑16份、消泡剂4‑6份、保水增稠剂5‑7份、增强剂14‑18份，填料33‑49份,本发明所述的自流平剂优选搭配适宜外加剂，加入适量填料提高均匀度和稳定性，将其复合成为磷石膏专用外加剂，直接与工业副产磷石膏1:100混合，即可得到性能优良的自流平材料，自流平材料具有强度高、不收缩不开裂、不起皮、流平性好、价格便宜等优点，有利于磷石膏的资源化利用。

Description

一种高性能磷石膏自流平剂及其使用方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，尤其是一种高性能磷石膏自流平剂及其使用方法。
背景技术
磷酸、磷肥等磷化工企业都会副产大量的磷石膏。据资料显示，每生产1吨磷酸，就会产生4.5～5吨磷石膏。我国是化肥消费大国，粮食产量逐年保持增长，另外磷酸铁锂成为新能源汽车的主要电池原材料，所需磷用量增长迅速，故磷石膏产生总量巨大，且保持较快增长。另一方面，磷石膏的利用率仍较低，据资料显示约27％，磷石膏的处理利用成为磷化工行业头疼的大问题，随着我国环保要求日益严格，几乎每家较大型的磷化工企业都成立了相关部门处理利用磷石膏，为企业增加不小费用。
与此同时，石膏自流平的应用较为广泛。北方房屋铺设地暖找平、房地产商推出精装房的一次精找平、铺设PVC木地板等地面平整工程都可使用石膏自流平，相对水泥自流平价格低廉，性能也能满足要求，且具有不收缩的特点。石膏自流平是利用石膏为主要胶凝材料配制的自流平材料，经现场加水拌合使用，稍经工具摊开，即可获得平整的地面。它施工快捷，固化后表面平整，广泛应用于各种地面施工和装饰。
但目前使用的大多数是脱硫石膏，因为磷石膏相对不够稳定，其中杂质较多，且含有部分水洗不完全的磷酸，酸性较强，配制石膏自流平性能相对不足，具体表现在，表面杂质浮现，难看且强度偏低，易起皮；用水量大，易沉降，导致找平高度不及设计标高；凝结硬化较快，施工控制难度大。这些问题导致磷石膏虽然便宜，但不能成为石膏自流平的主流，无法推动磷石膏的资源化利用。专利CN108863275A公布了一种磷石膏轻质保温自流平地坪砂浆和应用，组分包括磷石膏45-70份，水泥3-8份，重钙粉5-20份，轻骨料15-30份，还包括一些常用的外加剂，可以看出其采用其他胶凝材料和骨料缓解磷石膏配制石膏自流平存在的技术问题，并对出厂的磷石膏进一步进行了复杂的水洗、研磨、加入药剂等处理，必将导致磷石膏的成本成倍增长，且其绝干强度13-21MPa，不能稳定满足标准JC/T 1023-2021的21MPa要求，没有解决磷石膏自流平存在的问题，故不能从根本上推动磷石膏的在石膏自流平中的利用；专利CN113603447A公布了一种无水石膏自流平材料及制备方法和用途，组分包括无水石膏4000-6000份，掺合料2000-3000份，集料2000-3000份，还包括一些常用的外加剂，掺合料为α高强半水石膏，和/或其他半水石膏，可以看出其采用大量其他半水石膏和骨料缓解磷石膏配制石膏自流平存在的技术问题，采用了600-900℃的高温对磷石膏进行处理，这是α高强石膏处理的温度，可以使磷石膏向α晶型的高强转变，α高强石膏是磷石膏价格的几倍至十倍，其必将导致磷石膏的成本成倍增长，虽然其强度可以达到20MPa以上，但使用磷石膏比例也相对低，成本太高，故不能从根本上推动磷石膏的在石膏自流平中的利用。
针对磷石膏自流平存在的技术问题，本发明提出了一种高性能磷石膏自流平剂及其使用方法。
发明内容
本发明所要解决的问题是克服现有技术存在的磷石膏自流平材料表面效果差、易起皮、沉降、凝结硬化过快等问题，提供一种高性能磷石膏自流平剂及其使用方法。
一种高性能磷石膏自流平剂，包括以下组分：
本发明所述的自流平剂优选搭配适宜外加剂，特别是自制保水增稠剂、增强剂，并加入适量填料提高均匀度和稳定性，将其复合成为磷石膏专用外加剂。
磷石膏自流平存在的技术问题，究其原因，很大原因在保水增稠剂。自流平体系因流动性好，自由水多，都需要掺入保水增稠剂，一般使用的都是保水性能较好的羟丙基甲基纤维素醚，其在碱性条件下溶解较快，在磷石膏这种酸性条件下很难完全溶解，容易形成一团絮状颗粒物，保水增稠效果不足，降低自流平材料性能和表面效果，增加掺量降低效果更明显。
羟丙基甲基纤维素醚HPMC，又叫羟丙基甲基纤维素，一般生产方法是将纤维素用碱液在35-40℃处理半小时，压榨，将纤维素粉碎，于35℃适当进行老化，使所得的碱纤维平均聚合度在所需范围内，将碱纤维投入反应釜醚化，依次加入环氧丙烷和氯甲烷，在50-80℃，1.8MPa压力下醚化5h，然后在90℃的热水中加入适量盐酸及草酸洗涤，最后脱水，粉碎得到成品。
本发明自制保水增稠剂，优选分子量适宜的纤维素，在其醚化过程中，引入层状结构的羟基硅酸镁对其进行改性，控制其粘度在3000-5000mps即得。醚化主要反应方程式如下：
[C6H7O2(OH)3]n+nMg3Si2O5(OH)4→[C6H7O2(OH)2O(OH)3Si2O5Mg3]n+nH2O
控制参数，反应温度85±3℃，压力1.5MPa，反应时间3h，搅拌转速50转/分钟，不加酸洗涤。
磷石膏自流平剂在制备自流平材料中的使用方法：将所述磷石膏自流平剂与磷石膏混合，混合质量比为所述磷石膏自流平剂：石膏＝1:100，先将自流平剂加入水中搅拌均匀，再加入磷石膏搅拌均匀即得自流平材料。
本发明所述的自流平剂优选搭配适宜外加剂，加入适量填料提高均匀度和稳定性，将其复合成为磷石膏专用外加剂，直接与工业副产磷石膏1：100混合，加水搅拌均匀即可得到性能优良的自流平材料，自流平材料具有强度高、不收缩不开裂、不起皮、流平性好等优点，有利于磷石膏的资源化利用
有益之处：
1.自制保水增稠剂。本发明自制保水增稠剂水溶性较好，在酸性的石膏自流平中溶解迅速，有适宜的保水增稠作用，掺量较低，因多羟基硅酸盐的层状结构，可提高体系的触变性和稳定性，降低体系对水的敏感性，多加水也不至于离析分层，从而避免泌水，解决沉降问题，提高强度，特别是表面强度。
2.掺入自制的增强剂。自制增强剂以氟硅酸镁、硅酸钠、碳酸钠为主要原材料，为碱性，可抵消磷石膏的部分酸性，另外可与未完全产生胶凝反应的半水磷石膏、工厂对磷石膏的处理剂残留等游离钙反应，生成不溶物，从而大大提高耐水性能，进一步提高强度，特别是表面强度和光滑度，从而解决脱皮问题。
3.优选复合适宜外加剂。优选聚醚型聚羧酸减水剂，与磷石膏有良好适应性，降低用水量，提高强度，通过大量试验调配出本发明所用最优掺量，减水剂过多，则对用水量要求苛刻，用水量稍多即会出现冒汗现象(硬化后表面出现较多水珠)；过少，则用水量太大，强度低。优选蛋白质类石膏缓凝剂，对磷石膏具有优异的缓凝效果，增加可操作时间，通过大量试验调配出本发明所用最优掺量，通过控制磷石膏自流平终凝时间2小时±15分钟，在保证操作时间的同时，可避免磷石膏中杂质上浮，从而提高表面效果和强度。
此外，本发明加入密度较高的适量填料提高自流平剂均匀度和稳定性，将其复合成为磷石膏专用自流平剂。
现场使用时，先将自流平剂加入水中，搅拌均匀，使外加剂迅速发挥作用，再加入磷石膏，搅拌均匀，即可得到高性能石膏自流平剂。这样避免磷石膏闪凝，保证可操作时间。也可使用该自流平剂在工厂生产包装成自流平产品使用，大大降低配制技术问题。磷石膏厂家可销售磷石膏原材料，也可配制石膏自流平产品销售。
总之，本发明通过大量创造性劳动，解决了磷石膏自流平的技术问题，使磷石膏自流平性能媲美脱硫石膏自流平；另外，本发明自流平剂掺量仅为磷石膏重量的1％，提高磷石膏自流平成本100元/吨左右，而磷石膏出厂价约250元/吨，脱硫石膏为500元/吨左右。可见，采用本发明自流平剂的磷石膏自流平成本相对传统石膏自流平大大降低，必将占领大部分石膏自流平市场，大大推动磷石膏在石膏自流平的应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案作进一步阐述。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
以下实施例中原料：
减水剂，聚醚型聚羧酸高性能减水剂，粉体，减水率大于30％，广东某化工企业提供；
缓凝剂，蛋白质类石膏缓凝剂，粉体，上海某化工企业提供；
消泡剂，粉体，上海某化工企业提供；
保水增稠剂，自制，合成羟基硅酸镁市售，所用其他原材料市售；
增强剂，自制，所用原材料市售；
填料，粉煤灰、石粉等市售。
本发明中增强剂制备方法，通过10-15份氟硅酸钠、40-50份硅酸钠和35-50份碳酸钠混合制得。
本发明中保水增稠剂制备方法为优选分子量适宜的纤维素，将纤维素用碱液在35-40℃处理半小时，压榨，将纤维素粉碎得碱纤维，于35℃适当进行老化，使所得的碱纤维平均聚合度在所需范围内，将碱纤维投入反应釜醚化，依次加入环氧丙烷和氯甲烷，加入羟基硅酸镁醚化，控制醚化工艺参数，反应温度85±3℃，压力1.5MPa，反应时间3h，搅拌转速50转/分钟，控制产物粘度在3000-5000mps，清热水洗涤、脱水、粉碎即得保水增稠剂。
醚化主要反应方程式如下：
[C6H7O2(OH)3]n+nMg3Si2O5(OH)4→[C6H7O2(OH)2O(OH)3Si2O5Mg3]n+nH2O
磷石膏使用龙岩瓮福紫金化工出厂的磷石膏，粉体，细度＞300目。
实施例1-6
按照表1称取各组分，混合均匀即得磷石膏自流平剂。
表1各组分用量表/重量份
性能检测
制备磷石膏自流平材料，按照以下步骤：
步骤1：按照表1称取各组分；
步骤2：向步骤1得到的磷石膏自流平剂加水，加水量为自流平剂重量份的45倍，搅拌均匀，得到混合物；
步骤3：向步骤2得到的混合物中加入磷石膏，加入量为自流平剂重量份的100倍，搅拌均匀，得到混合物，即为磷石膏自流平材料。
按照JC/T 1023-2021石膏基自流平砂浆，对所制备的磷石膏自流平材料和市售某厂家石膏自流平材料(对比例)进行检测，结果见表2。
表2:自流平材料的性能测试结果
可以看到，实施例1-6测试的各项性能均满足标准要求，强度稳定在20MPa以上，满足标准G20要求。本发明所制备的磷石膏自流平剂制成的磷石膏自流平材料，相较于市售自流平材料，在抗折抗压强度、尺寸变化率、拉伸粘结强度等方面明显较高，综合性能优于市售脱硫石膏自流平材料。
综上，本发明自流平剂制备的石膏自流平材料具有强度高、不收缩不开裂、不起皮、流平性好，且使用市价更便宜的磷石膏，解决磷石膏存在的表面杂质浮现，难看且强度偏低易起皮；用水量大，易沉降，导致找平高度不及设计标高；凝结硬化较快，施工控制难度大等问题，使得自流平材料各项性能均满足标准要求，大大降低了成本，有利于磷石膏的资源化利用。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种高性能磷石膏自流平剂，按重量份计包括以下组分：
减水剂 16-20份；
缓凝剂 12-16份；
消泡剂 4-6份；
保水增稠剂 5-7份；
增强剂 14-18份；
填料 33-49份；
所述减水剂为聚醚型聚羧酸减水剂，在石膏体系中具有良好适应性；
所述缓凝剂为蛋白质类石膏缓凝剂，对磷石膏具有良好缓凝效果；
所述保水增稠剂为自制的羟基硅酸镁改性甲基纤维素；
所述增强剂为氟硅酸钠、硅酸钠和碳酸钠的混合物，组分氟硅酸钠10-15份，硅酸钠40-50份，碳酸钠35-50份；
所述填料为石粉、粉煤灰中的一种或几种；
所述保水增稠剂制备方法如下，优选分子量适宜的纤维素，使用常规方法预处理，在醚化过程中，引入层状结构的羟基硅酸镁对其进行改性，控制醚化工艺参数，反应温度85±3℃，压力1.5MPa，反应时间3h，搅拌转速50转/分钟，其粘度控制在3000-5000mps，经热水洗涤、脱水、粉碎得所述保水增稠剂。
2.运用权利要求1所述的磷石膏自流平剂在制备自流平材料中的用途，其特征在于：将所述磷石膏自流平剂与磷石膏混合，混合质量比为所述磷石膏自流平剂：石膏=1:100，先将所述磷石膏自流平剂加入水中搅拌均匀，再加入磷石膏搅拌均匀即得自流平材料。
3.一种自流平材料，包含权利要求1所述的磷石膏自流平剂。
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