[發(fā)明專利]石膏強(qiáng)化材料的合成及其用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380035416.0
• 申請(qǐng)日: 2013-06-14
• 公開（公告）號(hào): CN104411654B
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: N·羅杰斯;U·珈雷;M·希納貝克;F·迪斯克;M·布勞;L·尼克爾奧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 巴斯夫建筑方案股份有限公司
• 主分類號(hào): C04B22/14
• 分類號(hào): C04B22/14;C04B28/14;C04B40/00;C01F11/46
• 代理公司: 北京北翔知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11285
• 代理人: 蘇萌,鐘守期

本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)二水合硫酸鈣的方法及其用于生產(chǎn)紙面石膏板(gypsum plasterboard)的用途。

通俗而言，術(shù)語(yǔ)“石膏”既指化合物二水合硫酸鈣又指由該化合物組成的巖石，以及對(duì)應(yīng)的建筑材料、半水合硫酸鈣或硬石膏。在地球的發(fā)展史中，二水合硫酸鈣天然存在于海洋蒸發(fā)所形成的大規(guī)模沉積物中。此外，二水合硫酸鈣作為各種工業(yè)過(guò)程中的產(chǎn)物或副產(chǎn)物獲得，所述工業(yè)過(guò)程例如煙道氣體脫硫，其中通過(guò)碳酸鈣或氫氧化鈣漿料從燃煤發(fā)電廠的燃燒廢氣中脫除掉二氧化硫。

當(dāng)加熱至120至130℃的溫度時(shí)，二水合硫酸鈣釋放了其中的部分結(jié)晶水并轉(zhuǎn)化為半水合硫酸鈣。當(dāng)半水合硫酸鈣與水混合時(shí)，隨著材料的硬化在短時(shí)間內(nèi)又重新形成了二水合化合物。

半水合硫酸鈣是一種用于生產(chǎn)混凝土、砂漿、鑄造模具(casting mould)且特別是紙面石膏板的重要的建筑材料。由于技術(shù)需求，要求硫酸鈣粘合劑具有顯著變化的性質(zhì)。特別是對(duì)于加工時(shí)間和發(fā)生硬化的時(shí)間而言，粘合劑必須為在幾分鐘至幾小時(shí)的時(shí)間內(nèi)可變化地調(diào)節(jié)。為了滿足這些需求，凝固-調(diào)節(jié)添加劑的使用是必要的。

在石膏板、尤其是紙面石膏板的生產(chǎn)中加速凝固具有重要意義。目前，全球每年生產(chǎn)超過(guò)8000百萬(wàn)平方米的紙面石膏板。紙面石膏板的生產(chǎn)早已眾所周知。它被記載于例如美國(guó)專利4,009,062中。由半水合硫酸鈣和所用的水組成的可凝固石膏漿料通常在高速下的流動(dòng)混合機(jī)中生產(chǎn)、連續(xù)施加到一塊紙板片上并用第二塊紙板覆蓋。兩塊紙板片被稱為前板和后板。板材線路然后沿著所謂的凝固帶移動(dòng)，且在凝固帶的終點(diǎn)幾乎必須完成可凝固硫酸鈣相向二水合硫酸鈣的完全轉(zhuǎn)化。硬化之后，片材被切割為板材并將仍留在板材中的水在多級(jí)加熱干燥機(jī)中除去。

所述紙面石膏板被大規(guī)模地用于室內(nèi)屋頂和墻壁。為了滿足增加的需求并使生產(chǎn)成本降至最低，正在不斷致力于改進(jìn)生產(chǎn)工藝。用于制造石膏板的現(xiàn)代化設(shè)備可達(dá)到最高達(dá)180米/分鐘的生產(chǎn)率。設(shè)備生產(chǎn)力的最大可能利用在僅僅使用高效促凝劑的情況下是可行的。在此半水合硫酸鈣的凝固時(shí)間決定了紙面石膏板可被切割的時(shí)間并因此決定了傳送帶的長(zhǎng)度和速度，從而決定了生產(chǎn)率。此外，在板材暴露于干燥機(jī)中的高溫之前必須完全水化。否則，由于在濕氣滲入時(shí)的后水合作用，粘合劑的強(qiáng)度潛力就不會(huì)被充分利用且出現(xiàn)體積膨脹的風(fēng)險(xiǎn)。

因此加速凝固操作會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)利益。

目前在紙面石膏板的工業(yè)生產(chǎn)中使用的促凝劑為磨碎的二水合硫酸鈣，所用的大部分顆粒為1μm左右。對(duì)于紙面石膏板生產(chǎn)的連續(xù)操作，磨碎的二水合硫酸鈣的促凝作用的顯著穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。然而，在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)一直有效的促凝劑的生產(chǎn)仍存在很多技術(shù)難題。特別在空氣濕度的存在下，磨碎的二水合硫酸鈣的效力在短時(shí)間內(nèi)降低。此外，磨碎的二水合硫酸鈣僅可以粉末的形式使用，這是由于引入水中會(huì)立即導(dǎo)致最細(xì)的顆粒溶解，這對(duì)于促凝作用是重要的。Müller的論文("Die Abbindebeschleunigung von Stuckgips durch Calciumsulfatdihydrat"[The acceleration of the setting of plaster of paris by calcium sulphate dihydrate]，ISBN 978-3-899-58-328-1)公開了沉淀二水合硫酸鈣不適合作為促凝劑，且良好的促凝作用僅可通過(guò)研磨二水合硫酸鈣獲得，在這種情況下納米范圍內(nèi)的超細(xì)顆粒的量和研磨中引起的晶格損害對(duì)于所述效力都是重要的。

除了磨碎的二水合硫酸鈣外，還可使用的其他促凝劑為硫酸鉀。然而，其具有的缺點(diǎn)在于導(dǎo)致所生產(chǎn)的產(chǎn)品的最終抗壓強(qiáng)度明顯降低。

在紙面石膏板的生產(chǎn)中，粉狀磨碎的二水合硫酸鈣被引入到流動(dòng)混合機(jī)中，因?yàn)閮H僅在此時(shí)才能確保促凝劑與半水合硫酸鈣的均勻混合。然而，其具有的缺點(diǎn)在于，在混合機(jī)以及石膏漿料被引導(dǎo)至紙板片的管線中促凝劑已經(jīng)引起結(jié)殼。在生產(chǎn)中必須每隔一段時(shí)間以非常費(fèi)力的方式——停工——除去結(jié)殼。

WO 2005/021632公開了一種通過(guò)從溶液中沉淀出細(xì)無(wú)機(jī)固體來(lái)生產(chǎn)細(xì)無(wú)機(jī)固體的方法。這里使用至少一種分散劑對(duì)細(xì)無(wú)機(jī)固體的表面進(jìn)行涂覆。所公開的無(wú)機(jī)固體包括在很多其他的化合物中的沉淀硫酸鈣，同時(shí)所使用的分散劑是例如丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯共聚物和它們的鹽、多膦酸酯及改性的脂肪酸衍生物。

因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種半水合硫酸鈣和硬石膏的促凝劑，該促凝劑除了具有良好的促凝作用之外，還具有顯著的存儲(chǔ)穩(wěn)定性并因此在紙面石膏板的生產(chǎn)中使工藝體系(process regime)穩(wěn)定。