CN103896509A - 一种大型石膏板线专用减水剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型纸面石膏板线专用减水剂,通过提高缩合度与LP复合碱中和生产出石膏板专用的萘系减水剂,能够起到早强、减水、提高产品性能、降低成本,尤其降低了石膏板的质量隐患,适用于大型纸面石膏板生产线或满足石膏板生产线提速需求。
Description
技术领域
本发明涉及石膏建材产品领域的减水剂,尤其适用于高速纸面石膏板生产线或满足石膏板生产线提速。具体地说就是一种石膏板生产专用的新型减水剂,与其他减水剂相比,既能提高石膏板性能,又能降低生产成本、降低质量隐患,使生产更为顺利。
背景技术
纸面石膏板具有质轻、高强、防火、防蛀、易加工等优势是重要的建筑材料之一。近年来,国内纸面石膏板发展迅速,产能迅速提高,随着生产装备水平不断提高,高速石膏板生产线越来越多;然而,随着工业副产石膏的大范围应用,问题也凸显出来,例如:凝结较慢、强度较低等;制约着纸面石膏板的工业化生产,随着节能降耗意识的提高,石膏板行业普遍应用减水剂,正确应用减水剂不但可以提高建筑石膏料浆的流动性、提高石膏板成品强度,也能节约煤耗、降低生产成本。因此,正确应用减水剂显得十分重要。
萘系减水剂是应用广泛的高效减水剂,是一种超塑化剂,具有良好的减水早强作用,其中早强作用非常适用于高速石膏板生产线,但市售萘系减水剂多应用于混凝土行业中,照搬到纸面石膏板并不适用,应用起来具有以下四个问题:(1)缩合度普遍不高,核体数多低于8n,减水率并不高;(2)硫酸钠含量过高,硫酸钠来源于减水剂碱中和过程,容易与水形成水合物,从而影响纸面石膏板的力学性能;(3)市售减水剂中掺加了多种辅料,某些辅料对石膏板的影响明显,增大了石膏板的质量隐患;(4)碱中和过程中采用隔膜碱,氯离子含量过高,能够与一些碱金属形成盐,使石膏板发生回潮现象。
萘系减水剂的碱中和过程多采用烧碱,硫酸钠对于石膏制品具有良好的早强作用,但其水化物(芒硝Na2SO4.10H2O)对石膏板具有极大的副作用,因此石膏板会出现回潮、不粘纸、挠度大等问题。硫酸钾应用于纸面石膏板生产线具有以下优势:(1)硫酸钾对石膏建材就有更好的早强作用,原因在于钾离子的极化率更高,更容易替代钙离子,使双电层电位升高,颗粒分散加快溶解与水化;(2)硫酸钾能够诱导石膏颗粒发育为针状晶体,对石膏板的纸面与芯板的粘接有利,进而提高石膏板的强度;(3)硫酸钾的水合物吸潮并不明显,可以大幅度降低纸面石膏板回潮、不粘纸、挠度大等质量隐患;
然而,若全部采用苛性钾进行碱性中和,石膏板生产会因硫酸钾含量过高而早强作用过于明显,因此,在萘系减水剂生产的环节中,采用一定比例的氢氧化钙和氢氧化钾制作成复合碱(简称LP复合碱),用以控制萘系减水剂中硫酸钾的含量,从而满足大型石膏板生产线的生产要求(促进凝结、减水早强和提高制品性能)。
发明内容
本发明针对以上问题,提供了一种大型纸面石膏板生产线专用的减水剂,可以满足提速生产,提高石膏板产品性能并降低生产成本。
本发明中提到的高速石膏板线专用减水剂指标控制如下所述:
适用于高速石膏板的减水剂:
固含量重量百分比: ≥92%
不溶物重量百分比: <0.5%
硫酸钾重量百分比: ≤25%
氯离子重量百分比: ≤1500ppm
缩合度: ≥9n
减水率(掺加量0.3%): ≥10%
其它重量百分比: <0.5%
本发明的技术方案是
将工业萘投入到反应釜中升高温度到135~145℃缓慢加入经计量的浓硫酸,加酸时间在30min左右,继续加蒸汽升温,当温度升到155℃时开始保温,保温温度155~165℃,保温时间2.5h,保温完毕后,取样,根据酸度加入一定量水解水搅拌20~30分钟,再取样调整保持第二酸度(28~30%),开始缓慢加入经过计量的甲醛,加甲醛温度控制在95~100℃时间2.5 –3小时。升高温度至110~120℃之间,随着缩合的进行,物料会增稠,加入少量水稀释,然后再缩合,反复缩合2~10次,缩合时间大约3~10小时。
在石膏板生产中,硫酸钾的添加量在0.05~0.1%(质量分数)便具有很好的加速水化与促进晶针生长的作用,而在实际生产中,萘系减水剂的添加量约为0.3~0.5%(质量分数),那么萘系减水剂中,硫酸钾的含量范围为10~30%,最优含量为20~25%;如果全部采用苛性钾进行中和,萘系减水剂中硫酸钾的含量约为25~35%,含量略高,因此应用LP复合碱进行中和,通过计算,LP复合碱中熟石灰与苛性钾的质量比为1:2~1:4。应用LP复合碱将母液中和至PH=7~9,然后过滤除去硫酸钙后,在喷雾干燥塔中干燥成粉剂。
上述原料按照重量配比是:
工业萘700 ~3000
硫酸900~3800
甲醛430~1840
熟石灰0~800
苛性钾300~2500。
本发明的好处在于:
1、通过调节甲醛使用量,采用了“缩合→稀释→缩合”的分段缩合的生产工艺,提高减水剂的缩合度,有利于在石膏颗粒之间的分子伸展,提高减水率。
2、通过LP复合碱控制减水剂中的硫酸钾含量,使其保持在合理的范围内,硫酸钾在石膏颗粒形成“双电层”时,更容易替代钙离子,使双电层电位升高,颗粒分散加快溶解与水化;硫酸钾能够诱导石膏颗粒发育为针状晶体,对石膏板的纸面与芯板的粘接有利,进而提高石膏板的强度;还可以大幅度降低纸面石膏板回潮、不粘纸、挠度大等质量隐患。
具体实施例一
将工业萘700kg投入到反应釜中,升高温度到135~145℃缓慢加入经计量的浓硫酸900kg,加酸时间在30min左右,继续加蒸汽升温,当温度升到155℃时开始保温,保温温度155~165℃,保温时间2.5h,保温完毕后,取样,根据酸度加入200lkg水解水搅拌20~30分钟取样调整保持第二酸度(28~30%),开始缓慢加入甲醛430kg,加甲醛温度控制在95~100℃时间2.5~3小时。升高温度至110~120℃之间,随着缩合的进行,物料会增稠,加入少量水稀释,继续缩合,缩合5次后加水稀释。加入LP复合碱(石灰200kg、苛性钾600kg)中和至PH=7~9,过滤除去硫酸钙后,在喷雾干燥机中干燥成粉剂。得到硫酸钾含量为16.7%的高速纸面石膏板生产线专用的减水剂。
具体实施例二
将工业萘1200kg投入到反应釜中,升高温度到135~145℃缓慢加入经计量的浓硫酸1600kg,加酸时间在30min左右,继续加蒸汽升温,当温度升到155℃时开始保温,保温温度155~165℃,保温时间2.5h,保温完毕后,取样,根据酸度加入400lkg水解水搅拌20~30分钟取样调整保持第二酸度(28~30%),开始缓慢加入甲醛760kg,加甲醛温度控制在95~100℃时间2.5 –3小时。升高温度至110~120℃之间,随着缩合的进行,物料会增稠,加入少量水稀释,继续缩合,缩合8次后加水稀释。加入LP复合碱(石灰300kg、苛性钾1000kg)中和至PH=7~9,过滤除去硫酸钙与固体杂质,在喷雾干燥机中干燥成粉剂。得到硫酸钾含量为23.2%的高速纸面石膏板生产线专用的减水剂。
在实验室范围内进行了实施例一和实施例二的实验工作,内容为建筑石膏的常规实验:标准稠度、初凝时间、终凝时间和抗折强度,其中添加量采用建筑石膏粉质量比的0.3%,实验结果如下表1所示。
表1 建筑石膏使用新型减水剂前后性能变化
核体数 | 标准稠度,% | 减水率,% | 初凝时间 | 终凝时间 | 抗折轻度,Mpa | |
空白样 | --- | 65 | --- | 4′25″ | 8′18″ | 3.20 |
实施例一 | 9.1 | 57 | 12.3 | 3′25″ | 5′30″ | 3.75 |
实施例二 | 9.3 | 57 | 12.3 | 3′02″ | 4′53″ | 3.85 |
可以看出,由于实施例二硫酸钾含量较高,因此促凝作用较实施例一明显。
进行了试验生产,在某6000万㎡/a生产线上进行试验生产,规格PC 2400×1200×9.5mm,不添加其他调凝剂的前提下进行试验,原生产成型适合速度106m/min,减水剂用量0.3%。在生产稳定期内进行实施例一和实施例二的试验工作,相应调整适合速度,并对产出产品进行性能测试,所得数据如下表2所示,可以看出两例实施例效果明显,适用于大型纸面石膏板生产线。
表2 实施例在线应用及制品性能
原添加例 | 实施例一 | 实施例二 | |
成型速度,m/min | 106 | 125 | 129 |
流动度,mm | 140 | 210 | 205 |
在线水膏比,% | 70 | 68 | 68 |
初凝 | 1′45″ | 1′33″ | 1′25″ |
终凝 | 4′20″ | 3′50″ | 3′43″ |
成品强度,N | 406/167 | 436/178 | 442/177 |
成品粘纸,mm | 44 | 15 | 22 |
成品挠度,mm | 15 | 5 | 3 |
成品回潮情况 | 偶有回潮 | 不回潮 | 不回潮 |
当然,上述说明并非是对发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的技术人员在本发明实质范围内所做出的配方变化,也应属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种大型石膏板线专用减水剂的合成工艺,其特征是,按照以下步骤进行:
将工业萘投入到反应釜中,升高温度加入浓硫酸磺化,加水稀释水解,通过加入甲醛进行多次缩合,并采用一定比例的熟石灰与苛性钾的复合碱(简称LP复合碱)进行母液中和,过滤除去硫酸钙后,在喷雾干燥机中干燥成粉剂。
2.根据权利要求1所述的一种高速石膏板线专用减水剂的合成工艺,其特征在于:缩合前控制度28~30%,采用37%浓度的甲醛按与β-萘磺酸按照摩尔比1.05~1.15: 1,反复缩合2~10次,缩合时间3~10小时,使萘系减水剂的核体数达到9n。
3.根据权利要求1所述的一种高速石膏板线专用减水剂的合成工艺,其特征在于:应用LP复合碱,中和剩余硫酸,按照熟石灰与苛性钾的重量比1:2~1:4制作LP复合碱,控制硫酸钾含量,用于高速石膏板线的生产。
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