一种大型石膏板线专用减水剂的制作方法
【专利摘要】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。
【专利说明】一种大型石膏板线专用减水剂
【技术领域】
[0001]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t匕，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】
[0002]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。
[0003]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:(I)缩合度普遍不高，核体数多低于Sn，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。
[0004]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Na2SO4.1OH2O)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】
[0005]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。
[0006]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°C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°C时开始保温，保温温度155~165°C，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°C时间2.5 - 3小时。升高温度至110~120°C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。
[0007]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。
[0008]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O~800 苛性钾300~2500。
[0009]本发明的好处在于:
1、通过调节甲醛使用量，采用了“缩合一稀释一缩合”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。
[0010]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。
[0011]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°C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°C时开始保温,保温温度155~165°C，保温时间2.5h，保温完毕后，取样，根据酸度加入2001kg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°C时间2.5~3小时。升高温度至110~120°C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。
[0012]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°C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°C时开始保温,保温温度155~165°C，保温时间2.5h,保温完毕后，取样，根据酸度加入4001kg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°C时间2.5 - 3小时。升高温度至110~120°C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。
[0013]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。
[0014]表1建筑石膏使用新型减水剂前后性能变化
【权利要求】
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9η。
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。
【文档编号】C04B103/30GK103896509SQ201410088374
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月11日 优先权日:2014年3月11日
【发明者】亓建设, 李宏石, 蔺宝生, 何伟, 时军祥, 杨秀云 申请人:山东省莱芜市汶河化工有限公司