[發(fā)明專利]墻板中的硅氧烷聚合

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680027413.2
• 申請日: 2006-06-05
• 公開（公告）號: CN101272993A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王旭明;劉清霞;保羅·里德;余強
• 申請（專利權(quán)）人: 美國石膏公司
• 主分類號: C04B11/02
• 分類號: C04B11/02;C04B28/00;C04B24/00;C04B24/42
• 代理公司: 北京律盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 劉國偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制造包括硅氧烷的防水石膏產(chǎn)品的方法。更具體說來，本發(fā)明涉及加入新穎催化劑以使石膏產(chǎn)品中的硅氧烷硬化。

背景技術(shù)

基于石膏的建筑產(chǎn)品被普遍用于建筑物中。由石膏制成的墻板能夠防火并且能夠用于構(gòu)建幾乎任何形狀的墻壁。其主要用作內(nèi)壁和天花板產(chǎn)品。石膏具有隔音特性。當(dāng)被損壞時，相對易于修補或更換。現(xiàn)有多種可應(yīng)用于墻板的面層裝飾，包括油漆和墻紙。即使具有這些優(yōu)勢，石膏仍然是相對廉價的建筑材料。

石膏也稱為二水合硫酸鈣、白土(terra?alba)或石膏粉(landplaster)。熟石膏(plasterof?Paris)也稱為煅燒石膏、灰泥、半水合硫酸鈣。還可使用作為電廠煙氣脫硫過程的副產(chǎn)物的合成石膏。當(dāng)開采生石膏時，通常發(fā)現(xiàn)其為二水合物的形式。在這種形式中，存在約兩個水分子的水與每一分子硫酸鈣結(jié)合。

為制造半水合物形式的石膏，可對石膏進行煅燒以分離出一部分水合的水，如以下方程式所示：

CaSO₄·2H₂O→CaSO₄·1/2H₂O+3/2H₂O。

可通過將灰泥與水混合并且使其凝固，利用使半水合硫酸鈣與水反應(yīng)以將半水合物轉(zhuǎn)化成二水合硫酸鈣晶體的互鎖(interlocking)基質(zhì)來制造許多有用的石膏產(chǎn)品。隨著所述基質(zhì)形成，產(chǎn)品漿液變得堅實并且能夠保持所需的形狀。隨后必須通過干燥將過量的水從產(chǎn)品中去除。

在無添加劑阻止的情況下，當(dāng)將凝固石膏浸入水中時，它會吸水而使重量增加多達50％。吸水膨脹的板或面板會變形并且強度降低。這種特性對于可能暴露于水的產(chǎn)品來說是不合需要的。在諸如浴室或廚房等區(qū)域中，高溫和高濕相當(dāng)常見，并且墻壁可能會受噴濺。在這些區(qū)域中，優(yōu)選使用石膏板，其展現(xiàn)防水性能，因此能夠保持強度和尺寸穩(wěn)定性。

已進行多次嘗試來改進石膏產(chǎn)品的防水性能。已將各種烴(包括蠟、樹脂和瀝青)加到漿液中以便賦予凝固產(chǎn)品防水性能。眾所周知，使用在石膏產(chǎn)品中形成硅樹脂的硅氧烷來賦予防水性能。

盡管在石膏漿液中使用硅氧烷是一種賦予成品防水性能的有用方式，但也存在與其有關(guān)的缺點。當(dāng)將硅氧烷加到石膏漿液中以于原位形成硅樹脂時，會減緩硬化。硅氧烷形成反應(yīng)性硅烷醇中間體，從而得到聚甲基硅酸，所述聚甲基硅酸會交聯(lián)形成硅樹脂。所述反應(yīng)進行緩慢，通常持續(xù)到石膏凝固之后，并且需要一到兩周的時間來充分顯現(xiàn)防水性能。使用這種方法制造的墻板必須存放一段足夠的時間，來使所述板在運輸之前顯現(xiàn)防水性能。在一些情況中，硅氧烷可能無法在合理的時間內(nèi)硬化，或者可能無法完全硬化。在這些情況下，石膏板無法顯現(xiàn)達到令人滿意程度的防水性能。此外，無法完全硬化將導(dǎo)致使用較大劑量的硅氧烷，從而導(dǎo)致原材料成本的增加。

已知諸如堿土氧化物和氫氧化物的催化劑可加速灰泥漿液中硅氧烷的硬化反應(yīng)。這些催化劑相對易溶于水并且能夠升高漿液的pH值。高pH值會干擾灰泥的再水合作用，并且會與一些優(yōu)選墻板添加劑發(fā)生不利反應(yīng)。因此，盡管這些催化劑能促進硅氧烷聚合，但基于其它方面考慮仍認為利用這些催化劑并不合乎人意。

已知氧化鎂(“MgO”)催化硅氧烷反應(yīng)，但在催化劑反應(yīng)性足夠高以使硅氧烷完全硬化的情況下，會引起所不希望的破裂。輕燒MgO具有使硅氧烷迅速硬化所需的活性，但這種活性會導(dǎo)致不良副反應(yīng)。這些副反應(yīng)將產(chǎn)生氫，會引起產(chǎn)物膨脹并且使凝固的石膏破裂。硬燒(hard-burned)或重?zé)?dead-burned)MgO具有較低反應(yīng)性，但產(chǎn)生具有較低防水性的產(chǎn)物。因此，當(dāng)單獨使用MgO時，很難使催化劑活性與所需的硅氧烷聚合程度達到平衡。

也存在很難驅(qū)動硅氧烷聚合的某些灰泥來源。石膏是各種形式硫酸鈣、鹽和各種鋁酸鹽、硅酸鹽和鋁硅酸鹽的復(fù)雜混合物。顯然，一些石膏來源包括一種或多種抑制硅樹脂形成的組分。當(dāng)使用這些灰泥時，已知催化劑達不到小于5％吸水性的所需防水水平。

因此，所屬領(lǐng)域需要以合理的成本制造具有改進防水性的防水石膏物件的催化劑和方法。這種催化劑應(yīng)相對廉價、對于硅氧烷聚合具有良好活性，同時產(chǎn)生極少的不良副反應(yīng)。催化劑與其它常用石膏添加劑之間應(yīng)存在極少干擾。

發(fā)明內(nèi)容

通過本發(fā)明可滿足或超越這些需求和其它需求，其將加速硅氧烷的聚合并且在一些情況中降低滿足ASTM?1398的規(guī)范所需的硅氧烷的量。