CN115677257A - 一种绿色高效石膏缓凝剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种绿色高效石膏缓凝剂，属于石膏建材领域，其特征在于，包括如下组分及其重量份数：脲基二琥珀酸盐40‑65份、聚天冬氨酸盐20‑35份、稳定剂5‑15份，稳定剂为谷氨酸二乙酸四钠、甲基甘氨酸二乙酸三钠的一种或两种之间的混合物；本发明将脲基二琥珀酸钙盐和稳定剂谷氨酸二乙酸四钠/甲基甘氨酸二乙酸三钠应用于石膏混凝剂，尤其是所加入的本不具备缓凝效果的上述稳定剂，并与聚天冬氨酸盐复配使用，三者协同增效，大大提高了缓凝剂的缓凝效果，同时对石膏强度影响小。
Description
技术领域
本发明涉及石膏建材技术领域，具体涉及一种绿色高效石膏缓凝剂。
背景技术
石膏作为一种蕴藏丰富、广泛存在的矿产资源，其应用有着悠久的历史。常用于粉刷石膏、石膏砂浆、石膏板材、石膏砌块及其其它装饰部件等。石膏应用时，往往并不是单一组分，常常会加入多种外加剂以改善石膏的性能。缓凝剂是使用最多的外加剂之一，石膏的早期强度发展快，凝结硬化时间短，加水搅拌后几分钟内就会失去流动性，不能满足正常施工的要求。通常采用掺加缓凝剂的方式来延长凝结时间，使石膏浆体能够较长时间保持塑性，给予石膏制品或石膏浆料充分的生产操作时间，提高石膏的施工性能。
目前市面上常用的缓凝剂主要有蛋白质类、磷酸盐及有机酸类。虽品种繁多，但缓凝剂的质量却良萎不齐，凝结时间长且强度损失较小的缓凝剂品种不多。磷酸盐及有机酸类需要较高的掺量才能实现良好的缓凝效果，且伴随着掺量的增大，会产生明显的副作用，即石膏强度损失率也逐步提高。蛋白质类缓凝剂主要是由动物角蛋白、工业明胶等经过酸，碱水解产物，在掺混其他物质而来，有浓重的刺激性气味，不属于环境友好型材料。
发明内容
本发明针对现有技术中所存在的上述问题提供了一种绿色高效石膏缓凝剂，仅0.05％掺量下即可达到初凝时间在109min以上。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种绿色高效石膏缓凝剂，其特征在于，包括如下组分及其重量份数：脲基二琥珀酸盐40-65份、聚天冬氨酸盐20-35份、稳定剂5-15份。
进一步的，所述脲基二琥珀酸盐采用脲基二琥珀酸钙。
进一步的，所述聚天冬氨酸盐采用聚天冬氨酸钙、聚天冬氨酸钠的一种或两种之间的混合物。
进一步的，所述绿色高效石膏缓凝剂还包括5-15重量份的辅助剂，所述稳定剂为谷氨酸二乙酸四钠、甲基甘氨酸二乙酸三钠的一种或两种之间的混合物。
进一步的，所述辅助剂为麦芽糖精、葡萄糖酸钠的一种或两种之间的混合物。
进一步的，所述绿色高效石膏缓凝剂的制备方法为：将脲基二琥珀酸盐水溶液、聚天冬氨酸盐水溶液与稳定剂水溶液按比例混合均匀，经干燥和粉碎后得到石膏缓凝剂粉体。
其中，脲基二琥珀酸盐水溶液的固体含量为45％，聚天冬氨酸盐水溶液的固体含量为40％，稳定剂水溶液的固体含量为40％。
更进一步的，其干燥及粉碎过程可采用喷雾干燥。
或者，所述绿色高效石膏缓凝剂采用另一种制备方法：将所述脲基二琥珀酸盐、聚天冬氨酸盐粉体与稳定剂粉体进行有效掺混制得石膏缓凝剂。其中，所述脲基二琥珀酸盐、聚天冬氨酸盐、稳定剂粉体的粒径为100-150目。
上述掺混手段可采用立式或者卧式混合机进行高效混合。
本发明的有益效果是：
1.本发明创造性地将脲基二琥珀酸钙盐和稳定剂谷氨酸二乙酸四钠/甲基甘氨酸二乙酸三钠应用于石膏混凝剂，尤其是所加入的本不具备缓凝效果的上述稳定剂，并与聚天冬氨酸盐复配使用，利用脲基二琥珀酸钙盐含有的酰胺健及羧酸健，可与钙离子生成稳定的配位化合物，附着在晶体表面，引起晶格畸变，阻止晶体的继续生长，产生良好的缓凝效果；并通过聚天冬氨酸盐与稳定剂谷氨酸二乙酸四钠/甲基甘氨酸二乙酸三钠相互作用，进一步的络合钙离子，降低石膏溶解度，减少石膏需水量。三种物质协同增效，大大提高了缓凝剂的缓凝效果，同时对石膏强度影响小。
2.本发明由脲基二琥珀酸钙盐、稳定剂谷氨酸二乙酸四钠/甲基甘氨酸二乙酸三钠、聚天冬氨酸盐组成的石膏缓凝剂，与现有技术相比，达到相同缓凝效果所需添加缓凝剂的掺量更低，具体地仅0.05％掺量下即可达到初凝时间在109min以上。
3.本发明制得的石膏缓凝剂所含成分在水中都具有良好的溶解性能，即本石膏缓凝剂具备全溶特性；且四种组分均为绿色可降解物质，进入环境以后，能在环境微生物的作用下分解小分子物质，对环境无毒无害，不产生污染，因此是一种环境友好型的石膏缓凝剂。
具体实施方式
下面对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本实施例的新型绿色高效石膏缓凝剂的配方组成包括：以重量份计(固含量计算)，脲基二琥珀酸钙55份、聚天冬氨酸钠30份、谷氨酸二乙酸四钠10份。
将脲基二琥珀酸钙水溶液、聚天冬氨酸钠水溶液与谷氨酸二乙酸四钠水溶液按照比例进行混合均匀，然后用喷雾干燥塔进行喷雾干燥得到粉体。再将该粉体与麦芽糖精粉体采用立式高效混料机混合30分钟后，采用150目振动筛进行过筛，去掉筛余，筛下部分即为石膏缓凝剂成品。
实施例2
本实施例的新型绿色高效石膏缓凝剂的配方组成包括：以重量份计(固含量计算)，脲基二琥珀酸钙60份、聚天冬氨酸钙30份、谷氨酸二乙酸四钠5份。
将脲基二琥珀酸钙水溶液、聚天冬氨酸钙水溶液与谷氨酸二乙酸四钠水溶液按照比例进行混合均匀，然后用喷雾干燥塔进行喷雾干燥得到粉体。再将该粉体与麦芽糖精粉体采用立式高效混料机混合30分钟后，采用150目振动筛进行过筛，去掉筛余，筛下部分即为石膏缓凝剂成品。
实施例3
本实施例的新型绿色高效石膏缓凝剂的配方组成包括：以重量份计(固含量计算)，脲基二琥珀酸钙50份、聚天冬氨酸钙30份、甲基甘氨酸二乙酸三钠15份。
将脲基二琥珀酸钙水溶液、聚天冬氨酸钙水溶液与甲基甘氨酸二乙酸三钠水溶液按照比例进行混合均匀，然后用喷雾干燥塔进行喷雾干燥得到粉体。再将该粉体与麦芽糖精粉体采用立式高效混料机混合30分钟后，采用150目振动筛进行过筛，去掉筛余，筛下部分即为石膏缓凝剂成品。
实施例4
本实施例的新型绿色高效石膏缓凝剂的配方组成包括：以重量份计(固含量计算)，脲基二琥珀酸钙65份、聚天冬氨酸钙20份、甲基甘氨酸二乙酸三钠10份。
将脲基二琥珀酸钙水溶液、聚天冬氨酸钙水溶液与甲基甘氨酸二乙酸三钠水溶液按照比例进行混合均匀，然后用喷雾干燥塔进行喷雾干燥得到粉体。再将该粉体与麦芽糖精粉体采用立式高效混料机混合30分钟后，采用150目振动筛进行过筛，去掉筛余，筛下部分即为石膏缓凝剂成品。
实施例5
本实施例的新型绿色高效石膏缓凝剂的配方组成包括：以重量份计(固含量计算)，脲基二琥珀酸钙50份、聚天冬氨酸钙35份、甲基甘氨酸二乙酸三钠10份。
将脲基二琥珀酸钙水溶液、聚天冬氨酸钙水溶液与甲基甘氨酸二乙酸三钠水溶液按照比例进行混合均匀，然后用喷雾干燥塔进行喷雾干燥得到粉体。再将该粉体与葡萄糖酸钠粉体采用立式高效混料机混合30分钟后，采用150目振动筛进行过筛，去掉筛余，筛下部分即为石膏缓凝剂成品。
实施例6
本实施例的新型绿色高效石膏缓凝剂的配方组成包括：以重量份计(固含量计算)，脲基二琥珀酸钙40份、聚天冬氨酸钙35份、谷氨酸二乙酸四钠15份。
将脲基二琥珀酸钙水溶液、聚天冬氨酸钙水溶液与谷氨酸二乙酸四钠水溶液按照比例进行混合均匀，然后用喷雾干燥塔进行喷雾干燥得到粉体。在将该粉体与葡萄糖酸钠粉体采用立式高效混料机混合30分钟后，采用150目振动筛进行过筛，去掉筛余，筛下部分即为石膏缓凝剂成品。
实施例7
本实施例的新型绿色高效石膏缓凝剂的配方在实施例6的基础上，还包括5份辅助剂麦芽糖精。
实施例8
本实施例的新型绿色高效石膏缓凝剂的配方在实施例6的基础上，还包括15份辅助剂葡萄糖酸钠。
对比例1
本对比例的石膏缓凝剂采用100％的脲基二琥珀酸钙。
脲基二琥珀酸钙水溶液经喷雾干燥得粉体，采用150目振动筛进行过筛，去掉筛余。
对比例2
本对比例的石膏缓凝剂采用100％的聚天冬氨酸钙。
聚天冬氨酸钙水溶液经喷雾干燥得粉体，采用150目振动筛进行过筛，去掉筛余。
对比例3
本对比例的石膏缓凝剂采用100％的谷氨酸二乙酸四钠。
谷氨酸二乙酸四钠水溶液经喷雾干燥得粉体，采用150目振动筛进行过筛，去掉筛余。
对比例4
本对比例的石膏缓凝剂采用100％的甲基甘氨酸二乙酸三钠。
甲基甘氨酸二乙酸三钠水溶液经喷雾干燥得粉体，采用150目振动筛进行过筛，去掉筛余。
对比例5
本对比例的石膏缓凝剂的配方及制备方法基本同实施例2，所不同的是，其中的聚天冬氨酸钙替换为聚天冬氨酸钾。
对比例6
本对比例的石膏缓凝剂的配方及制备方法基本同实施例2，所不同的是，其中的脲基二琥珀酸钙替换为脲基二琥珀酸钠。
对比例7
本对比例的石膏缓凝剂的配方及制备方法基本同实施例2，所不同的是，其中的脲基二琥珀酸钙替换为亚氨基二琥珀酸四钠。
对比例8
本对比例的石膏缓凝剂的配方组成包括：以重量份计(固含量计算)，脲基二琥珀酸钙70份、聚天冬氨酸钙20份、谷氨酸二乙酸四钠5份。
将脲基二琥珀酸钙水溶液、聚天冬氨酸钙水溶液与谷氨酸二乙酸四钠水溶液按照比例进行混合均匀，然后用喷雾干燥塔进行喷雾干燥得到粉体，采用150目振动筛进行过筛，去掉筛余，得到石膏缓凝剂。
对比例9
本对比例的石膏缓凝剂的配方组成包括：以重量份计(固含量计算)，脲基二琥珀酸钙20份、聚天冬氨酸钙70份、谷氨酸二乙酸四钠5份。
将脲基二琥珀酸钙水溶液、聚天冬氨酸钙水溶液与谷氨酸二乙酸四钠水溶液按照比例进行混合均匀，然后用喷雾干燥塔进行喷雾干燥得到粉体，采用150目振动筛进行过筛，去掉筛余，得到石膏缓凝剂。
对比例10
本对比例的石膏缓凝剂的配方及制备方法基本同实施例2，所不同的是，未添加脲基二琥珀酸钙。
对比例11
本对比例的石膏缓凝剂的配方及制备方法基本同实施例2，所不同的是，未添加聚天冬氨酸钙。
对比例12
本对比例的石膏缓凝剂的配方及制备方法基本同实施例2，所不同的是，未添加谷氨酸二乙酸四钠。
对比例13
本对比例的石膏缓凝剂的配方及制备方法基本同实施例3，所不同的是，未添加甲基甘氨酸二乙酸三钠。
对比例14
本对比例的石膏缓凝剂采用市购柠檬酸类石膏缓凝剂，其成分及重量份：柠檬酸70份、灰钙粉20份、硼砂10份。
对比例15
本对比例的石膏缓凝剂采用市购骨胶类石膏缓凝剂，其成分及重量份：骨胶80份、硼砂5份、无水硫酸钠15份。
下面对实施例1-6制得的产品以及对比例1-9进行性能测试，采用在同一批次的脱硫石膏(标准稠度用水量为60％)下分别测试样品的凝结时间及石膏的绝干强度，添加量为石膏总重量的0.025％、0.05％。所试验的脱硫石膏为电厂脱硫石膏粉，源自河北耀轩矿产品加工厂。
本发明所涉实施例和对比例的测定方法均按照《GB/T 17669.4-1999建筑石膏》进行。测试结果如下表。其中，空白对照组未添加任何缓凝剂。
表1缓凝剂对脱硫石膏的缓凝作用数据(石膏缓凝剂加入量为0.025％，对照组除外)
表2缓凝剂对脱硫石膏的缓凝作用(石膏缓凝剂加入量为0.05％，对照组除外)
由表1、表2数据可知，本发明所添加的谷氨酸乙二酸四钠/甲基甘氨酸二乙酸三钠自身几乎不具备缓凝效果，将其与脲基二琥珀酸钙和聚天冬氨酸盐复配使用后，尤其是实施例2、实施例3与对比例12、对比例13的数据对比，整个体系的缓凝效果具有显著提升，同时对石膏强度的影响较小，可见，所添加的谷氨酸乙二酸四钠/甲基甘氨酸二乙酸三钠与脲基二琥珀酸钙和聚天冬氨酸盐产生了协同效果。另外，本申请制得的石膏缓凝剂，在添加量0.05％的情况即可达到初凝时间从14min延长至109-153min，终凝时间由18min延长至117-162min。
本发明通过在石膏缓凝剂中添加辅助剂，能够有效延缓了缓凝剂粉体的吸潮性，改善了粉体的流动性，颗粒均匀、细致，批次稳定性强，对于维持产品的应用性有重要积极作用。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种绿色高效石膏缓凝剂，其特征在于，包括如下组分及其重量份数：脲基二琥珀酸盐40-65份、聚天冬氨酸盐20-35份、稳定剂5-15份。
2.根据权利要求1所述的绿色高效石膏缓凝剂，其特征在于，所述脲基二琥珀酸盐采用脲基二琥珀酸钙。
3.根据权利要求1或2所述的绿色高效石膏缓凝剂，其特征在于，所述聚天冬氨酸盐采用聚天冬氨酸钙、聚天冬氨酸钠的一种或两种之间的混合物。
4.根据权利要求1所述的绿色高效石膏缓凝剂，其特征在于，所述稳定剂为谷氨酸二乙酸四钠、甲基甘氨酸二乙酸三钠的一种或两种之间的混合物。
5.根据权利要求1所述的绿色高效石膏缓凝剂，其特征在于，还包括5-15重量份的辅助剂，所述辅助剂为麦芽糖精、葡萄糖酸钠的一种或两种之间的混合物。
6.根据权利要求1所述的绿色高效石膏缓凝剂，其特征在于，其制备方法为：将脲基二琥珀酸盐水溶液、聚天冬氨酸盐水溶液与稳定剂水溶液按比例混合均匀，经干燥和粉碎后得到石膏缓凝剂粉体。
7.根据权利要求6所述的绿色高效石膏缓凝剂，其特征在于，聚天冬氨酸盐水溶液、稳定剂水溶液的固体含量为40%。
8.根据权利要求6所述的绿色高效石膏缓凝剂，其特征在于，脲基二琥珀酸盐水溶液的固体含量为45%。
9.根据权利要求6所述的绿色高效石膏缓凝剂，其特征在于，干燥过程可采用喷雾干燥。
10.根据权利要求1所述的绿色高效石膏缓凝剂，其特征在于，其制备方法为：将所述脲基二琥珀酸盐、聚天冬氨酸盐粉体与稳定剂粉体进行有效掺混制得石膏缓凝剂。
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