CN116675511A - 一种防水保温型磷石膏砌块及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防水保温型磷石膏砌块及其制备方法，防水保温型磷石膏包括以下重量份数的组分：160‑200份磷石膏、5‑10份防水保温剂、1‑3份玻璃微珠、4‑7份水泥以及120‑130份水。所述防水保温剂包括以下组分：甲基硅酸、含氢硅油、二月桂酸二丁基锡、甜菜碱类表面活性剂和水。本发明公开的防水保温型磷石膏砌块，成本低、使用寿命长、防水保温效果好，其表面及内部都具有优异的防水性；另外，内部的不规则微孔结构提升了所述磷石膏砌块的保温性能；且本发明提供的防水保温型磷石膏砌块的制备方式能够降低水溶性磷和氟的浸出，节能环保，经济性高。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种防水保温型磷石膏砌块及其制备方法和应用。
背景技术
磷石膏是湿法制取磷酸或生产磷肥所副产的工业废渣，因含有可溶性磷、氟及有机物，对环境存在巨大潜在威胁。目前我国的磷石膏年综合利用率为30%左右，因此磷石膏产品的开发和应用市场前景宽阔。在磷石膏众多利用途径中，只有建材资源化才是实现磷石膏大量利用的最佳途径。磷石膏建材资源化不仅对磷石膏的消纳量大，无新污染物产生，而且还能达到节能、节土、利废的目的，有助于解决磷石膏污染问题。
目前市售的磷石膏砌块吸水率在30%左右，且大部分只能用于建筑内墙，由于其大的吸水率及应用范围窄，极大限制了磷石膏砌块的应用。因此制备强度高、低吸水率、保温性能佳的磷石膏砌块，将对磷石膏的发展起着重要的作用。
现有专利CN106830866B公开了一种防水型磷石膏砌块，通过添加盐类防水剂、聚乙烯醇和有机硅油乳液作为混合防水剂来提高磷石膏砌块的防水性能。但该防水砌块的保温性能可能存在不足，且在长时间的风吹日晒下，其中所含水溶性磷和氟的浸出性也不明确，可能会对周边环境产生潜在影响。
发明内容
为了解决现有的防水保温性差、有害物质浸出的技术问题，本发明第一目的在于提供一种防水保温型磷石膏砌块，第二目的在于提供一种防水保温型磷石膏砌块的制备方法，第三目的在于提供所述防水保温型磷石膏砌块在建筑建材领域的应用。
为实现上述第一目的，本发明提供了一种防水保温型磷石膏砌块，包含以下重量份数的组分：160-200份磷石膏、5-10份防水保温剂、1-3份空心玻璃微珠、4-7份水泥以及120-130份水；其中，所述防水保温剂包括以下组分：甲基硅酸、含氢硅油、二月桂酸二丁基锡、甜菜碱类表面活性剂和水。
在本发明的一些实施例中，所述防水保温剂包含的甲基硅酸、含氢硅油、二月桂酸二丁基锡、甜菜碱类表面活性剂和水的混合质量配比为1:1-3:0.05-0.1:3-7:50-78。
在本发明的一些实施例中，所述含氢硅油的含氢量为不低于1.5%，具体可以为但不限于：宜昌泽美的高含氢硅油产品、湖北东曹化学的CR-F22H、绿联（济宁）化学的202硅油、日本东芝的TSF484和美国道康宁MHX-1107。在本发明中，含氢硅油在催化剂二月桂酸二丁基锡的作用下会与甲基硅酸反应，生成具有以-Si-O-Si-为交联点的聚合物，该聚合物在甜菜碱类表面活性剂的作用下能够分散性较好地存在于本发明提供的磷石膏砌块的不规则孔洞周围，从而在所述磷石膏砌块的表面及内部形成优异的防水层。另外，含氢硅油还能与体系中所含水泥之间形成化学键合以提高砌块的强度和防水层的牢固性。若所用含氢硅油的含氢量低于1.5%，则形成的聚合物交联度不足，无法为所述磷石膏砌块提供优异的防水性及较好的机械性能。
在本发明的一些实施例中，所述甜菜碱类表面活性剂为烷基甜菜碱、烷基酰胺甜菜碱、羟基磺丙基甜菜碱和磷酸脂甜菜碱中的至少一种；其中，所述甜菜碱类表面活性剂分子中的烷基甜菜碱的烷基碳原子数为12-14。在本发明中，发明人为了提高防水保温剂在所述磷石膏砌块的分散度，向其中添加了一定比例的甜菜碱类表面活性剂。在试验过程中，发明人发现，甜菜碱类表面活性剂分子内部所具有的烷基链过长会影响本发明中所述防水保温剂的分散性，猜测其原因可能在于较长的烷基链与甲基硅酸和含氢硅油聚合产生的聚合物之间的斥力较大。所述烷基甜菜碱具体可以为但不限于：山东瑞弘泽的BS-12、上海楚星化工的BS-14等；所述烷基酰胺甜菜碱具体可以为但不限于：合肥思航的LAB-35、LAB-40、济南骏腾的LHSB-35、上海楚星的CAB-35等；所述羟基磺丙基甜菜碱具体可以为但不限于：江苏豪隆的DJ-LH、广州长华贸易的LHS-35、LHS-50等；所述磷酸酯甜菜碱具体可以为但不限于：武汉贝乐叶生物科技公司的十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱等。
在本发明的一些实施例中，所述空心玻璃微珠的粒度为10-20μm。在现有技术中，一般要求空心玻璃微球的粒径不低于600目。但在本发明中，不宜采用粒径大于20μm的空心玻璃微球，因为本发明所提供的防水保温型磷石膏砌块具有较多的不规则微孔结构，若所用空心玻璃微球的粒径过大，则容易堵住微孔，造成所述防水保温型磷石膏砌块保温隔热性能的减弱。
在本发明的一些实施例中，所述水泥为P.O32.5、P.O32.5R、P.O42.5、P.O42.5R水泥中的至少一种。
为实现上述第二目的，本发明提供一种防水保温型磷石膏砌块的制备方法，包含如下步骤：
S1：将甲基硅酸、含氢硅油、二月桂酸二丁基锡、甜菜碱类表面活性剂和水按照一定质量比混合均匀，形成防水保温剂，并静置5-10分钟；将磷石膏、防水保温剂、空心玻璃微珠、水泥和水按照一定重量份数加入另一搅拌容器并快速搅拌3-5分钟，得到预成型浆料；
S2： 将步骤S1中所得浆料注满模具，室温静置2-2.5h，硬化后脱模，静置24h；
S3：将步骤S2所得砌块放入蒸压装置中，向其中充入蒸汽并保温保压一定时间后取出；
S4：将步骤S3所得砌块静置于一定湿度的环境中，3-4天即得所述防水保温型砌块。
在本发明的一些实施例中，所述步骤S3中蒸压装置的温度为125-145℃，压力为0.01-0.05MPa，保温保压的时间为2-3.5h。
在本发明的一些实施例中，所述步骤S4中的湿度条件为相对湿度不低于95%。
本发明提供的所述防水保温型磷石膏砌块制备方法中，采用蒸压的方式，使得磷石膏晶体会先溶解再结晶，此时晶格磷和氟也会在晶体溶解时溶出然后被固化，从而实现降低磷石膏中水溶性磷和氟的浸出。
为实现上述第三目的，本发明还提供了所述防水保温型磷石膏砌块在建筑建材领域的应用。
有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1，利用甲基硅酸与含氢硅油交联聚合形成的聚合物在甜菜碱类表面活性剂的协助下较好地分散于所述防水保温型磷石膏砌块中，使其内外部均形成优异的防水层；同时，含氢硅油还能与水泥形成化学键合，可以提高所得砌块的强度和防水层的牢固性；
2，因为甜菜碱类表面活性剂的表面活性，在原浆料中能够形成泡沫，使得所述的防水保温型磷石膏砌块的内部形成错乱排布的不规则微孔，从而增强所述防水保温型磷石膏砌块的保温隔热性；
3，提供的防水保温型磷石膏砌块制备方法操作简单，环保节能，采用蒸压处理手段能够在一定程度上降低所述防水保温型磷石膏砌块中水溶性磷和氟的浸出率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。需要说明的是，下面的实施例及对比例为本发明的示例，仅用来说明本发明，而不用来限制本发明。在不偏离本发明主旨或范围的情况下，可进行本发明构思内的其他组合和各种改良。
实施例1
一种防水保温型磷石膏砌块，包含以下重量份数的组分：160份磷石膏、5份防水保温剂、1份空心玻璃微珠、4份P.O32.5水泥以及120份水；其中，所述防水保温剂按如下配方混合制得：甲基硅酸、宜昌泽美生产的高含氢硅油（含氢量1.61%）、二月桂酸二丁基锡、十二烷基二甲基甜菜碱BS-12和水的混合质量配比为1:1:0.05:3:50。
该防水保温型磷石膏砌块的制备方法如下：
S1：将甲基硅酸、含氢硅油、二月桂酸二丁基锡、烷基甜菜碱和水按照所述质量比混合均匀，形成防水保温剂，并静置10分钟；将磷石膏、防水保温剂、空心玻璃微珠、水泥和水按照所述重量份数加入搅拌容器并快速搅拌3-5分钟，得到预成型浆料；
S2： 将步骤S1中所得浆料注满模具，室温静置2-2.5h，硬化后脱模，静置24h；
S3：将步骤S2所得砌块放入蒸压装置中，蒸压装置中的温度为125℃，压力为0.01MPa。向其中充入蒸汽并保温保压2h后取出；
S4：将步骤S3所得砌块静置于相对湿度为100%的环境中，3-4天即得所述防水保温型砌块。
实施例2
一种防水保温型磷石膏砌块，包含以下重量份数的组分：170份磷石膏、8份防水保温剂、2份空心玻璃微珠、5份P.O32.5R水泥以及125份水；其中，所述防水保温剂按如下配方混合制得：甲基硅酸、含氢硅油CR-F22H（含氢量≥1.50%）、二月桂酸二丁基锡、十四烷基二甲基甜菜碱BS-14和水的混合质量配比为1:2:0.07:5:65。
该防水保温型磷石膏砌块的制备方法如下：
S1：将甲基硅酸、含氢硅油、二月桂酸二丁基锡、烷基甜菜碱和水按照所述质量比混合均匀，形成防水保温剂，并静置8分钟；将磷石膏、防水保温剂、空心玻璃微珠、水泥和水按照所述重量份数加入搅拌容器并快速搅拌3-5分钟，得到预成型浆料；
S2： 将步骤S1中所得浆料注满模具，室温静置2-2.5h，硬化后脱模，静置24h；
S3：将步骤S2所得砌块放入蒸压装置中，蒸压装置中的温度为135℃，压力为0.03MPa。向其中充入蒸汽并保温保压3h后取出；
S4：将步骤S3所得砌块静置于相对湿度为98%的环境中，3-4天即得所述防水保温型砌块。
实施例3
180份磷石膏、6份防水保温剂、3份空心玻璃微珠、6份P.O42.5水泥以及130份水；其中，所述防水保温剂按如下配方混合制得：甲基硅酸、绿联化学202硅油（含氢量≥1.55%）、二月桂酸二丁基锡、月桂酰胺丙基甜菜碱 LAB-35和水的混合质量配比为1:2.5:0.08:6:70。
该防水保温型磷石膏砌块的制备方法如下：
S1：将甲基硅酸、含氢硅油、二月桂酸二丁基锡、烷基酰胺甜菜碱和水按照所述质量比混合均匀，形成防水保温剂，并静置8分钟；将磷石膏、防水保温剂、空心玻璃微珠、水泥和水按照所述重量份数加入搅拌容器并快速搅拌3-5分钟，得到预成型浆料；
S2： 将步骤S1中所得浆料注满模具，室温静置2-2.5h，硬化后脱模，静置24h；
S3：将步骤S2所得砌块放入蒸压装置中，蒸压装置中的温度为135℃，压力为0.03MPa。向其中充入蒸汽并保温保压3h后取出；
S4：将步骤S3所得砌块静置于相对湿度为96%的环境中，3-4天即得所述防水保温型砌块。
实施例4
一种防水保温型磷石膏砌块，包含以下重量份数的组分： 200份磷石膏、10份防水保温剂、3份空心玻璃微珠、7份P.O42.5R水泥以及130份水；其中，所述防水保温剂按如下配方混合制得：甲基硅酸、含氢硅油MHX-1107（含氢量为1.60%）、二月桂酸二丁基锡、十二烷基羟磺基丙基甜菜碱 DJ-LH和水的混合质量配比为1:3:0.1:7:78。
该防水保温型磷石膏砌块的制备方法如下：
S1：将甲基硅酸、含氢硅油、二月桂酸二丁基锡、羟基磺丙基甜菜碱和水按照所述质量比混合均匀，形成防水保温剂，并静置5分钟；将磷石膏、防水保温剂、空心玻璃微珠、水泥和水按照所述重量份数加入搅拌容器并快速搅拌3-5分钟，得到预成型浆料；
S2： 将步骤S1中所得浆料注满模具，室温静置2-2.5h，硬化后脱模，静置24h；
S3：将步骤S2所得砌块放入蒸压装置中，蒸压装置中的温度为145℃，压力为0.05MPa。向其中充入蒸汽并保温保压3.5h后取出；
S4：将步骤S3所得砌块静置于相对湿度为95%的环境中，3-4天即得所述防水保温型砌块。
对比例1
配方及制备方法与实施例1一致，不同的是，所述防水保温剂中的含氢硅油为烟台顺明新材料的SM-802低含氢硅油。
对比例2
配方及制备方法与实施例1一致，不同的是，所述防水保温剂中的烷基甜菜碱为十八烷基二甲基甜菜碱。
对比例3
配方及制备方法与实施例1一致，不同的是，所述防水保温剂中不添加甲基硅酸。
对比例4
配方及制备方法与实施例1一致，不同的是，所述防水保温剂中不添加含氢硅油。
以上实施例及对比例所得磷石膏砌块按照标准《GB/T 17669.3-1999》进行力学性能的测试；按照《JC 474-2008》进行防水性能的测试；按照《 JGJ/T447-2018》进行导热系数的测试；按照《GB 5086.1-1997固体废物 浸出毒性浸出方法—翻转法》制取浸出液，按照《GB 5085.3-2007 危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》对浸出液的F-和PO4 3-浓度进行检测，测试结果见表1。
由表1可知，本发明提供的所述防水保温型磷石膏砌块具有优良的抗压强度和抗折强度，以及极低的吸水率，导热系数也远小于磷石膏本身的导热系数，另外，本发明所述防水保温型磷石膏砌块中F-和PO4 3-的平均浸出浓度较低，不超过1.45 mg/L。当不添加甲基硅酸或含氢硅油时，所得磷石膏砌块的吸水率大幅上升；当不添加烷基甜菜碱时，所得磷石膏砌块的导热系数亦有增加。因此，本发明所提供的技术方案能够很好地改善现有磷石膏砌块防水保温性能及水溶性磷和氟的浸出问题。
Claims (10)
1.一种防水保温型磷石膏砌块，其特征在于，包含如下重量份数的组分：160-200份磷石膏、5-10份防水保温剂、1-3份空心玻璃微珠、4-7份水泥以及120-130份水；其中，所述防水保温剂包括以下组分：甲基硅酸、含氢硅油、二月桂酸二丁基锡、甜菜碱类表面活性剂和水。
2.根据权利要求1所述防水保温型磷石膏砌块，其特征在于，所述防水保温剂包含的甲基硅酸、含氢硅油、二月桂酸二丁基锡、甜菜碱类表面活性剂和水的混合质量配比为1:1-3:0.05-0.1:3-7:50-78。
3.根据权利要求2所述防水保温型磷石膏砌块，其特征在于，所述含氢硅油的含氢量为不低于1.5%。
4.根据权利要求2所述防水保温型磷石膏砌块，其特征在于，所述甜菜碱类表面活性剂为烷基甜菜碱、烷基酰胺甜菜碱、羟基磺丙基甜菜碱和磷酸脂甜菜碱中的至少一种；其中，所述甜菜碱类表面活性剂分子中的烷基碳原子数为12-14。
5.根据权利要求1所述防水保温型磷石膏砌块，其特征在于，所述空心玻璃微珠的粒度为10-20μm。
6.根据权利要求1所述防水保温型磷石膏砌块，其特征在于，所述水泥为P.O32.5、P.O32.5R、P.O42.5、P.O42.5R水泥中的至少一种。
7.权利要求1-6任一项所述防水保温型磷石膏砌块的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
S1：将甲基硅酸、含氢硅油、二月桂酸二丁基锡、甜菜碱类表面活性剂和水按照一定质量比混合均匀，形成防水保温剂，并静置5-10分钟；将磷石膏、防水保温剂、空心玻璃微珠、水泥和水按照一定重量份数加入搅拌容器并快速搅拌3-5分钟；
S2： 将步骤S1中所得浆料注满模具，室温静置2-2.5h，硬化后脱模，静置24h，得到预成型浆料；
S3：将步骤S2所得砌块放入蒸压装置中，向其中充入蒸汽并保温保压一定时间后取出；
S4：将步骤S3所得砌块静置于一定湿度的环境中，3-4天即得所述防水保温型砌块。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中蒸压装置的温度为125-145℃，压力为0.01-0.05MPa，保温保压的时间为2-3.5h。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中的湿度条件为相对湿度不低于95%。
10.权利要求1-6任一项所述防水保温型磷石膏砌块在建筑建材领域的应用。
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| CN202310838230.4A CN116675511A (zh) | 2023-07-10 | 2023-07-10 | 一种防水保温型磷石膏砌块及其制备方法和应用 |
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| CN116675511A true CN116675511A (zh) | 2023-09-01 |
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- 2023-07-10 CN CN202310838230.4A patent/CN116675511A/zh active Pending
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