CN103896509A

CN103896509A - 一种大型石膏板线专用减水剂

Info

Publication number: CN103896509A
Application number: CN201410088374.3A
Authority: CN
Inventors: 亓建设; 李宏石; 蔺宝生; 何伟; 时军祥; 杨秀云
Original assignee: SHANDONG LAIWU CITY WENHE CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: SHANDONG LAIWU CITY WENHE CHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2014-07-02

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

一种大型石膏板线专用减水剂

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

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。