烷基季铵盐作为石膏促凝剂的应用以及一种复合石膏促凝剂的制作方法

1.本发明涉及石膏干粉砂浆技术领域，尤其涉及烷基季铵盐作为石膏促凝剂的应用以及一种复合石膏促凝剂。


背景技术：

2.石膏基干粉砂浆是以具有凝固性质的石膏为主要原料，掺入多种外加剂、干砂等形成的粉刷用干粉材料，具有凝固性质的石膏包括α-半水石膏、β-半水石膏、无水ⅱ型石膏、无水ⅲ型石膏等。
3.gbt28627-2012中规定，石膏基干粉砂浆在使用时，其初凝时间不小于1h，终凝时间不大于8h。但是，在实际使用过程中，石膏来源不同、石膏煅烧设备差异等，均会造成石膏晶型结构与成分差异，影响石膏粉在干粉砂浆中的使用效果。以工业柠檬酸石膏为例，用工业二水柠檬酸石膏烧结成的α-半水石膏或β-半水石膏，在石膏基干粉砂浆应用中，往往会出现初凝正常，终凝过长或根本不终凝的问题，影响工业柠檬酸石膏的应用；工业氟石膏主要成分为无水ⅱ型石膏结晶体，通常自然初凝时间在9～72h，由于初凝时间过长，影响氟石膏在石膏基干粉砂浆的使用；还有半干法生产磷酸时产生的磷石膏，钢厂干法脱硫时产生的脱硫灰等，均无法正常凝固，国家标准要求的初凝和终凝时间。
4.石膏促凝剂是石膏干粉砂浆中的一种重要外加剂，其主要作用是调整石膏砂浆初终凝时间，使石膏基砂浆达到最佳使用效果。目前，常用的石膏促凝剂为无机石膏促凝剂，包括二水石膏粉、无水硫酸铝、无水硫酸钠等，这些物质遇水后能够快速形成具有结晶水的无机盐产品，进而促使石膏基砂浆凝结。但是，无机促凝剂的促凝效果较差，应用于上述难以正常凝固的石膏基干粉砂浆中时，砂浆的初终凝时间难以满足国标要求。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种烷基季铵盐作为石膏促凝剂的应用以及一种复合石膏促凝剂。本发明将烷基季铵盐作为石膏促凝剂应用，能够有效控制石膏基干粉砂浆的初终凝时间，大幅提升石膏砂浆的合格率。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
7.烷基季铵盐作为石膏促凝剂的应用，所述烷基季铵盐为c5～c32烷基季铵盐中的一种或几种。
8.优选的，所述烷基季铵盐为固体烷基季铵盐。
9.优选的，所述烷基季铵盐为十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵和十四烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或几种。
10.优选的，所述烷基季铵盐与无机石膏促凝剂配合使用；无机石膏促凝剂包括二水石膏粉、无水硫酸铝、无水硫酸钠和无水硫酸钾中的一种或几种。
11.优选的，以烷基季铵盐和无机石膏促凝剂的总重量为100％计，所述烷基季铵盐的质量分数为1～95％。
12.本发明还提供了一种复合石膏促凝剂，包括烷基季铵盐和无机石膏促凝剂，所述复合石膏促凝剂中烷基季铵盐的质量分数为1～95％。
13.优选的，所述无机石膏促凝剂为二水石膏粉，所述二水石膏粉和烷基季铵盐的质量比为(4.5～9):1。
14.优选的，所述无机石膏促凝剂为无水硫酸钠和无水硫酸铝；所述无水硫酸钠、无水硫酸铝和烷基季铵盐的质量比为(3～4.5):(3～4.5):(1～3)；或，所述无机石膏促凝剂为无水硫酸钾和无水硫酸铝；所述无水硫酸钾、无水硫酸铝和烷基季铵盐的质量比为(3～4.5):(3～4.5):(1～3)。
15.优选的，所述无机石膏促凝剂为二水石膏粉、无水硫酸钠和无水硫酸铝；所述二水石膏粉、无水硫酸钠、无水硫酸铝和烷基季铵盐的质量比为(3～5):(1～3):(1～2.5):(0.1～1)；或，所述无机石膏促凝剂为二水石膏粉、无水硫酸钾和无水硫酸铝；所述二水石膏粉、无水硫酸钾、无水硫酸铝和烷基季铵盐的质量比为(3～5):(1～3):(1～2.5):(0.1～1)。
16.本发明还提供了上述方案所述复合石膏促凝剂在石膏基干粉砂浆中的应用。
17.本发明提供了烷基季铵盐作为石膏促凝剂的应用。本发明将烷基季铵盐作为石膏促凝剂，能够有效控制石膏砂浆的初终凝时间；进一步的，本发明将烷基季铵盐和无机石膏促凝剂配合使用，能够起到协同效果，准确控制石膏砂浆的初终凝时间，大大提升石膏砂浆的合格率，提高柠檬酸石膏、氟石膏等工业石膏在建筑干粉砂浆中的使用量，真正做到变废为宝，并且还能降低石膏基干粉砂浆中无机促凝剂50～80％的用量。
具体实施方式
18.本发明提供了烷基季铵盐作为石膏促凝剂的应用。在本发明中，所述烷基季铵盐优选为固体烷基季铵盐，具体为固体粉末状烷基季铵盐；所述烷基季铵盐为c5～c32烷基季铵盐中的一种或几种，更优选为c8～c25烷基季铵盐，进一步优选为c12～c20烷基季铵盐，在本发明的具体实施例中，所述烷基季铵盐优选为十二烷基季铵盐和十四烷基季铵盐中的一种或几种；所述烷基季铵盐优选为盐酸盐或溴酸盐；在本发明的具体实施例中，所述烷基季铵盐优选为十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵和十四烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或几种。本发明优选采用上述四种烷基季铵盐，促凝效果最好。
19.在本发明中，所述烷基季铵盐优选与无机石膏促凝剂配合使用；所述无机石膏促凝剂优选包括二水石膏粉、无水硫酸铝、无水硫酸钠和无水硫酸钾中的一种或几种，更优选包括二水石膏粉、无水硫酸铝、无水硫酸钠和无水硫酸钾中的两种或三种。在本发明中，以烷基季铵盐和无机石膏促凝剂的总重量为100％计，所述烷基季铵盐的质量分数优选为1～95％，更优选为5～90％，进一步优选为15～80％。纯无机石膏促凝剂在使用时很难通过用量来准确控制石膏初终凝时间，造成石膏基干粉砂浆应用困难，本发明将烷基季铵盐与无机石膏促凝剂科学配伍，能够准确控制干粉石膏砂浆初终凝时间(具体可以通过控制烷基季铵盐的添加量石膏的初终凝速度，添加量越大，初终凝时间越短)，提高工业石膏在建筑干粉砂浆中的使用量，还能大大减少无机石膏促凝剂的使用量。
20.本发明还提供了一种复合石膏促凝剂，包括烷基季铵盐和无机石膏促凝剂；所述复合石膏促凝剂中烷基季铵盐的质量分数为1～95％，优选为5～90％，进一步优选为15～
80％；所述烷基季铵盐和无机石膏促凝剂的可选种类和上述方案一致，在此不再赘述。
21.在本发明中，当所述复合石膏促凝剂中无机石膏促凝剂为二水石膏粉时，所述二水石膏粉和烷基季铵盐的质量比优选为(4.5～9):1，更优选为(5～8.5):1。
22.在本发明中，当所述复合石膏促凝剂中无机石膏促凝剂为无水硫酸钠和无水硫酸铝时，所述无水硫酸钠、无水硫酸铝和烷基季铵盐的质量比优选为(3～4.5):(3～4.5):(1～3)，更优选为(3.5～4):(3.5～4):(1.5～2.5)；当所述无机石膏促凝剂为无水硫酸钾和无水硫酸铝时，所述无水硫酸钾、无水硫酸铝和烷基季铵盐的质量比优选为(3～4.5):(3～4.5):(1～3)，更优选为(3.5～4):(3.5～4):(1.5～2.5)。
23.在本发明中，当所述复合石膏促凝剂中无机石膏促凝剂为二水石膏粉、无水硫酸钠和无水硫酸铝时，所述二水石膏粉、无水硫酸钠、无水硫酸铝和烷基季铵盐的质量比优选为(3～5):(1～3):(1～2.5):(0.1～1)，更优选为(3.5～4.5):(1.5～2):(1.5～2):(0.3～0.5)；当所述无机石膏促凝剂为二水石膏粉、无水硫酸钾和无水硫酸铝时，所述二水石膏粉、无水硫酸钾、无水硫酸铝和烷基季铵盐的质量比优选为(3～5):(1～3):(1～2.5):(0.1～1)，更优选为(3.5～4.5):(1.5～2):(1.5～2):(0.3～0.5)。
24.本发明对所述复合石膏促凝剂的制备方法没有特殊要求，将烷基季铵盐和无机石膏促凝剂按照比例混合均匀即可。
25.本发明还提供了上述方案所述复合石膏促凝剂在石膏基干粉砂浆中的应用；所述石膏基干粉砂浆优选为柠檬酸石膏基干粉砂浆或氟石膏基干粉砂浆；在本发明中，所述复合石膏促凝剂在石膏基干粉砂浆中的添加量优选为0.1～25kg/吨，更优选为5～20kg/吨。在本发明中，复合石膏促凝剂的添加量与砂浆中石膏所占的比例以及石膏的性质有关，在本发明的具体实施例中，优选根据具体情况以及所需的初终凝时间对复合石膏促凝剂的添加量进行调节。
26.在本发明中，所述石膏基干粉砂浆优选为石膏腻子、石膏基自流平砂浆、石膏抹灰砂浆、轻质石膏砂浆或轻质保温石膏砂浆；本发明对上述石膏基干粉砂浆的配方没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的配方，添加上本发明的复合石膏促凝剂即可。
27.在本发明的具体实施例中，所述石膏腻子优选为氟石膏腻子、柠檬酸石膏腻子或耐水型石膏腻子，具体配方见表1～3：
28.表1氟石膏腻子配方
29.原材料名称用量(kg/吨)氟石膏400～600氢氧化钙40～60砂子400～500复合石膏促凝剂2～6羟丙基甲基纤维素(hpmc)1～5润滑剂0.5～2触变剂0.5～2
30.表1中，所述氟石膏的目数优选为120～200目，所述氢氧化钙优选为工业级氢氧化钙，其中ca(oh)2的含量优选≥90％，所述hpmc的ndj-1,2％粘度优选为7万cps，所述润滑剂的型号优选为unnm-wt04，所述触变剂的型号优选为ams980。
31.表2柠檬酸石膏腻子配方
32.原材料名称用量(kg/吨)柠檬酸石膏20～950重钙25～950灰钙25～300纤维素醚1.5～5施工助剂0.5～5复合石膏促凝剂0.1～5
33.表2中，所述柠檬酸石膏的白度优选＞85％，抗折压力优选为2.5mpa；所述重钙的目数优选为350目，本发明对表2中施工助剂的种类没有特殊要求，选择本领域技术人员熟知的施工助剂即可，具体如引气型、矿物质类型、淀粉类施工助剂等，在具体应用时，所述施工助剂以提升工人抹灰时手感、达到轻便舒适的效果、提高施工效率为原则。
34.表3耐水型石膏腻子配方
35.原材料名称用量(kg/吨)柠檬酸石膏20～950重钙25～300灰钙25～950纤维素醚0.5～8施工助剂0.5～5复合石膏促凝剂0.1～5
36.表3中，所述所述柠檬酸石膏的白度优选＞85％，抗折压力优选为2.5mpa；所述重钙的目数优选为350目；在本发明中，表3中的施工助剂优选为矿物质类型施工助剂，具体可以为中象新材料(大连)有限公司生产触变润滑剂ams980s。
37.在本发明的具体实施例中，所述石膏基自流平砂浆(柠檬酸石膏基自流平砂浆)的配方见表4：
38.表4柠檬酸石膏基自流平砂浆配方
39.原材料名称用量(kg/吨)α-半水石膏(柠檬酸石膏)400～600灰水泥30～40氢氧化钙10～20砂子400～500复合促凝剂1～4羟丙基甲基纤维素(hpmc)0.5～1.5减水剂1～2消泡剂0.5～1.5流平剂0.5～1.5聚氨基酸缓凝剂0.4～0.6
40.表4中，所述α-半水石膏的2h抗折强度优选为4.5mpa；所述灰水泥的型号优选为
42.5r；所述氢氧化钙优选为工业级氢氧化钙，其中ca(oh)2的含量优选≥90％；所述砂子的目数优选为50～120目；所述hpmc的ndj-1,2％粘度优选为400cps；所述减水剂的型号优选为unnm-ad43g，所述减水剂的型号优选为unnm-ad43g，所述消泡剂的型号优选为unnm-ad42a，所述流平剂的型号优选为unnm-ad47p，所述聚氨基酸缓凝剂的型号优选为unnm-gr25。
41.在本发明的具体实施例中，所述石膏抹灰砂浆的配方见表5：
42.表5石膏抹灰砂浆配方
43.原材料名称用量(kg/吨)氟石膏200～800重钙50～700砂100～700纤维素醚0.5～5施工助剂0.5～5复合石膏促凝剂0.5～5
44.表5中，所述氟石膏的抗折压力优选为3.5mpa，所述重钙的目数优选为150～250目，所述砂的目数优选为50～70目，本发明对表5中施工助剂的种类没有特殊要求，选择本领域技术人员熟知的施工助剂即可，具体如引气型、矿物质类型、淀粉类施工助剂等，在具体应用时，所述施工助剂以提升工人抹灰时手感、达到轻便舒适的效果、提高施工效率为原则。
45.在本发明的具体实施例中，所述轻质石膏砂浆的配方见表6：
46.表6轻质石膏砂浆配方
47.原材料名称用量(kg/吨)氟石膏300～950硅酸盐水泥10～300砂50～500膨化珍珠岩5～100纤维素醚0.5～5施工助剂0.5～5复合石膏促凝剂0.3～5
48.表6中，所述氟石膏的抗折压力优选为3.5mpa，所述硅酸盐水泥的型号优选为42.5r，所述砂的目数优选为30～70目，所述硼化珍珠岩的密度优选为100kg/m3；本发明对表6中施工助剂的种类没有特殊要求，选择本领域技术人员熟知的施工助剂即可，具体如引气型、矿物质类型、淀粉类施工助剂等，在具体应用时，所述施工助剂以提升工人抹灰时手感、达到轻便舒适的效果、提高施工效率为原则。
49.在本发明的具体实施例中，所述轻质保温石膏砂浆的配方见表7：
50.表7轻质保温石膏砂浆配方
51.原材料名称用量柠檬酸石膏500～950kg/吨
膨化珍珠砂1～3m3/吨纤维素醚1～8kg/吨施工助剂1～5kg/吨复合石膏促凝剂1～5kg/吨
52.表7中，所述柠檬酸石膏的抗折压力优选为3.5mpa，所述膨化珍珠岩的密度优选为55～75kg/m3；本发明对表7中施工助剂的种类没有特殊要求，选择本领域技术人员熟知的施工助剂即可，具体如引气型、矿物质类型、淀粉类施工助剂等，在具体应用时，所述施工助剂以提升工人抹灰时手感、达到轻便舒适的效果、提高施工效率为原则。
53.本发明对所述复合石膏促凝剂的使用方法没有特殊要求，在制备石膏基干粉砂浆中，直接将复合石膏促凝剂与石膏基干粉砂浆配方中的其他原料搅拌混合即可。
54.在本发明中，所述复合石膏促凝剂能够将石膏基干粉砂浆的初凝时间控制在≥1h，终凝时间控制在≤8h，符合gbt28627-2012中的要求。
55.下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
56.实施例1
57.复合石膏促凝剂的成分为：二水石膏粉和十二烷基季铵盐(具体为十二烷基三甲基氯化铵)，二水石膏粉和十二烷基季铵盐的质量比为9:1。
58.将二水石膏粉和十二烷基季铵盐按照比例混合，得到复合石膏促凝剂，记为1#促凝剂。
59.实施例2
60.复合石膏促凝剂的成分为：无水硫酸钠、无水硫酸铝和十四烷基季铵盐(具体为十四烷基三甲基氯化铵)，无水硫酸钠、无水硫酸铝和十四烷基季铵盐的质量比为4.5:4.5:1。
61.将无水硫酸钠、无水硫酸铝和十四烷基季铵盐按照比例混合，得到复合石膏促凝剂，记为2#促凝剂。
62.实施例3
63.复合石膏促凝剂的成分为：二水石膏粉、无水硫酸钠、无水硫酸铝和十二烷基季铵盐(具体为十二烷基三甲基溴化铵)，二水石膏粉、无水硫酸钠、无水硫酸铝和十二烷基季铵盐的质量比为5:2.5:2:0.5。
64.将二水石膏粉、无水硫酸钠、无水硫酸铝和十二烷基季铵盐按照比例混合，得到复合石膏促凝剂，记为3#促凝剂。
65.实施例4
66.复合石膏促凝剂的成分为：无水硫酸钾、无水硫酸铝和十四烷基季铵盐(具体为十四烷基二甲基苄基氯化铵)，无水硫酸钾、无水硫酸铝和十四烷基季铵盐的质量比为4.5:4.5:1。
67.将无水硫酸钾、无水硫酸铝和十四烷基季铵盐按照比例混合，得到复合石膏促凝剂，记为4#促凝剂。
68.应用例1
69.将实施例3制备的3#促凝剂应用于氟石膏基底层腻子中，具体配方见表8：
70.表8氟石膏基底层腻子配方
71.原材料名称规格用量/kg
氟石膏120-200目500氢氧化钙≥90％50砂子70-140目4403#促凝剂-5hpmcndj-1,2％粘度；7万cps3.0润滑剂unnm-wt041.0触变剂ams9801.0
72.将表8中的原料搅拌混合均匀，得到氟石膏基底层腻子，按照gbt28627-2012中的方法测试其初终凝时间，结果表明，氟石膏基底层腻子的初凝时间为70～90min，终凝时间为3～3.5h。
73.应用例2
74.将实施例3制备的3#促凝剂应用于柠檬酸石膏自流平砂浆中，具体配方见表9：
75.表9柠檬酸石膏自流平砂浆配方
76.原材料名称规格配比(kg/吨)α-半水石膏(柠檬酸石膏)英轩产品，2h抗折4.5mpa500灰水泥42.5r35氢氧化钙≥90％15砂子50-120目4423#促凝剂-3hpmcndj-1,2％粘度；400cps1.0减水剂unnm-ad43g1.5消泡剂unnm-ad42a1.0流平剂unnm-ad47p1.0聚氨基酸缓凝剂unnm-gr250.5
77.将表9中的原料搅拌混合均匀，得到柠檬酸石膏自流平砂浆，按照gbt28627-2012中的方法测试其初终凝时间，结果表明，柠檬酸石膏自流平砂浆的初凝时间为110min，终凝时间4h。
78.应用例3
79.将实施例3制备的3#促凝剂应用于轻质保温石膏砂浆中，具体配方见表10：
80.表10轻质保温石膏砂浆配方
[0081][0082]
将表10中的原料搅拌混合均匀，得到轻质保温石膏砂浆，按照gbt28627-2012中的方法测试其初终凝时间，结果表明，轻质保温石膏砂浆的初凝时间为95min，终凝时间为3.5～4h。
[0083]
应用例4
[0084]
将实施例2制备的2#促凝剂应用于轻质石膏砂浆中，具体配方见表11：
[0085]
表11轻质石膏砂浆配方
[0086][0087]
将表11中的原料搅拌混合均匀，得到轻质石膏砂浆，按照gbt28627-2012中的方法测试其初终凝时间，结果表明，轻质石膏砂浆的初凝时间为90～120min，终凝时间为4～4.5h。
[0088]
应用例5
[0089]
将2#促凝剂应用于石膏抹灰砂浆中，具体配方见表12：
[0090]
表12石膏抹灰砂浆配方
[0091][0092]
将表12中的原料搅拌混合均匀，得到石膏抹灰砂浆，按照gbt28627-2012中的方法测试其初终凝时间，结果表明，石膏抹灰砂浆的初凝时间为80～90min，终凝时间为2.8～3h。
[0093]
应用例6
[0094]
将4#促凝剂应用于柠檬酸石膏腻子中，具体配方见表13：
[0095]
表13柠檬酸石膏腻子配方
[0096][0097]
将表13中的原料搅拌混合均匀，得到柠檬酸石膏腻子，按照gbt28627-2012中的方法测试其初终凝时间，结果表明，柠檬酸石膏腻子的初凝时间为80～90min，终凝时间为3h。
[0098]
应用例7
[0099]
将1#促凝剂应用于耐水型柠檬酸石膏腻子中，具体配方见表14：
[0100]
表14耐水型柠檬酸石膏腻子配方
[0101][0102]
将表14中的原料搅拌混合均匀，得到耐水型柠檬酸石膏腻子，按照gbt28627-2012中的方法测试其初终凝时间，结果表明，耐水型柠檬酸石膏腻子的初凝时间为60～90min，终凝时间为150～180min。
[0103]
对比例1
[0104]
其他原料和应用例1表8中一致，仅将3#促凝剂替换为二水石膏粉、无水硫酸钠和无水硫酸铝的混合物，二水石膏粉、无水硫酸钠和无水硫酸铝的质量比为5:2.5:2。测试所得氟石膏基底层腻子的初终凝时间，结果显示，初凝时间为3h，终凝时间为8h。该结果表明，采用烷基季铵盐为促凝剂，能够有效调节石膏粉的初终凝时间。
[0105]
氟石膏主要成分为无水ⅱ型石膏，遇水促凝剂时间在9～72h，很难达到建筑材料使用标准；柠檬酸石膏遇到缓凝剂时具有终凝困难或不终凝的难题，本发明将将烷基季铵盐作为促凝剂应用于氟石膏基干粉砂浆或柠檬酸石膏基干粉砂浆中，和无机石膏促凝剂配合使用，能够有效调节氟石膏基干粉砂浆或柠檬酸石膏基干粉砂浆的初终凝时间，达到国标要求。
[0106]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。