[發明專利]以多酚接枝聚乙烯亞胺為轉晶劑制備α-半水石膏的方法

有效

• 申請號: 201410510023.7
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104310828A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 張愛東;馮駙;涂海洋
• 申請（專利權）人: 華中師范大學
• 主分類號: C04B11/032
• 分類號: C04B11/032;C08G73/04
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 常海濤

技術領域

本發明涉及以脫硫石膏為原料制備α-半水石膏的方法，尤其涉及在多酚接枝聚乙烯亞胺轉晶劑存在下將脫硫石膏轉化為不同長徑比α-半水石膏晶體的制備方法。

背景技術

脫硫石膏是燃煤電廠濕法煙氣脫硫工藝副產物，數量巨大，據初步統計，在我國年產將達2-3千萬噸，少量用于生產紙面石膏板、空心結構砌塊等建筑材料，大多露天棄置，附加值和利用率低(專利CN101381209A)。因此，脫硫石膏的綜合利用不僅是脫硫裝置正常運行的前提，還可以減輕環境壓力，實現資源的合理利用。

脫硫石膏的主要成分為二水石膏(DH)。二水石膏加熱脫水后可得半水石膏(HH)，根據制備工藝的不同所得α型和β型兩種。β-半水石膏(即建筑石膏，或稱普通石膏粉)物理強度低，主要用于生產紙面石膏板、石膏砌塊和部分裝飾材料，用途、用量均有限。而α-半水石膏是一種性能優良的石膏類型，其制品具有硬度大、強度高、耐磨性好等優點，廣泛應用于模具、模型、建筑、醫學、工藝美術等領域(專利CN101182150A)。

α-半水石膏隨著強度不同有著不同的應用領域，例如：干燥抗壓強度在25-40MPa的α-半水石膏主要用于陶瓷模具和建材產品；而干燥抗壓強度在60MPa以上的高強石膏主要用于特殊模具的制造如牙科、鑄造等。α-半水石膏的強度與制備方法及晶體的長徑比相關，一般而言，長徑比較小，規整度較高的α-半水石膏具有優良的力學性能(專利CN102633287A)。

制備高強度α-半水石膏是二水石膏資源化利用的重要途徑。目前，生產α-半水石膏的方法主要有三種：蒸壓法、加壓水溶液法和常壓鹽溶液法。

蒸壓法、加壓水溶液法工藝較復雜，生產效率相對較低，生產能力較小，導致能耗和成本較高(專利CN102295420A)。

常壓鹽溶液法同其它方法相比，具有常壓、溫度低的特點，是α-半水石膏研究制備的新方向。中國發明專利CN1513766A公開了一種常壓鹽溶液法制取α-半水石膏的工藝。在專利CN101113048A中，發明人公開了用常壓鹽溶液法可制得粒狀α-半水石膏，其抗折強度為7.7MPa，抗壓強度為33MPa；在專利CN103553385A中，發明人公開了同樣用常壓鹽溶液法制得短六方柱狀α-半水石膏，其抗折強度為14.4MPa，抗壓強度為44.5MPa。這些工藝還存在一些問題，主要包括：1)得到的α-半水石膏顆粒大小不均勻，規整度不高，強度差異性大；2)采用氯化鹽水溶液為結晶介質，導致產品中混入較高含量的氯根離子，限制了其應用范圍；3)不能調控α-半水石膏晶體長徑比和強度，無法滿足不同領域的應用要求。為此，本發明致力于開發能避免上述缺點的常壓鹽溶液結晶法制備α-半水石膏的工藝技術。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種用于制備α-半水石膏的多酚接枝聚乙烯亞胺轉晶劑。本發明的目的還在于提供一種以多酚接枝聚乙烯亞胺為轉晶劑制備α-半水石膏的方法，該方法以脫硫石膏為主要原料，采用多酚接枝聚乙烯亞胺作為轉晶劑，在常壓鹽溶液中能夠制備出規整性高、強度高、不同長徑比α-半水石膏。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種多酚接枝聚乙烯亞胺，為五倍子酸或多巴酸接枝聚乙烯亞胺化合物，其結構通式如式Ⅰ所示：

其中，polyphenol為或

所述的多酚接枝聚乙烯亞胺五倍子酸和多巴胺的取代度為1～65％。

所述的多酚接枝聚乙烯亞胺的制備方法，包括如下步驟：將聚乙烯亞胺溶于去離子水中，用稀酸調節pH至4.5～6.5；加入五倍子酸或多巴酸，酰胺偶聯劑(EDC)，于溫度10～30℃反應3～6h；未反應的小分子化合物及副產物通過乙酸乙酯萃取或透析膜透析的方法除去；向萃取后或透析后的水溶液中加入甲醇，有乳白色固體析出，吸濾，洗滌，干燥，得產物多酚接枝聚乙烯亞胺。所述的透析膜透析優選為用孔徑3～5kDa的透析膜于純水中透析。

上述多酚接枝聚乙烯亞胺作為轉晶劑可應用于常壓鹽溶液中α-半水石膏晶體的制備。

一種以上述多酚接枝聚乙烯亞胺為轉晶劑制備α-半水石膏的方法，包括如下步驟：

(1)將脫硫石膏漿液與鹽溶液按照質量比1:0.1～0.5混配，添加脫硫石膏重量0.05～2wt％的上述多酚接枝聚乙烯亞胺，用稀酸調節pH為5～8。

(2)將(3)配好的料漿于反應容器攪拌加熱回流2～4h，完成二水硫酸鈣到α-半水石膏晶型的轉變得到α-半水石膏漿液。