一种用于制作高分子材料制品的粉状石膏及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及石膏粉及其制作技术领域，尤其涉及一种用于制作高分子材料制品的粉状石膏及其制备方法，本发明的粉状石膏是将以天然石膏、和/或工业副产石膏为组分的原料进行脱水处理至恒重后，再添加或不添加辅料进行高压研磨，所得的粉状石膏至少具有粒径≤600目和无自由水的特点，其具有力学性能优、生物相容性好的特点，能够满足高分子材料的应用要求，同时可解决工业副产石膏的资源浪费问题，除此外，本发明的制备方法简单，设备要求低，操作性强，生产时间短，成本低，可批量处理。
【专利说明】
一种用于制作高分子材料制品的粉状石膏及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及石膏粉及其制作技术领域，尤其涉及一种用于制作高分子材料制品的 粉状石膏及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 石膏资源是我国的优势非金属矿产之一，分布广泛，多年来主要应用于水泥行业 作水泥调凝剂和矿化剂，近几年，通过对其性能的不断研究，将石膏制作成粉体材料成为一 种新趋势，这主要是因为粉体材料便于运输、储存。
[0003] 目前天然石膏、工业副产石膏的粉体产品，其细度大多在100-200目，多用于生产 建筑领域的石膏墙体材料和砂浆类产品。
[0004] 如专利申请号为201410740667.5公开的《生态型高强改性石膏粉》，由工业脱硫或 天然石膏粉、矿渣粉、聚乙烯醇、烧制明矾石粉、三聚氰胺、硼砂按一定配比混合制成可满足 建筑用料条件的改性石膏粉。
[0005] 又如专利申请号为201510482062.5公开的《一种现浇墙体材料》，由防水垫层材料 和磷石膏墙体材料两部分组成，其中磷石膏墙体材料主要由磷石膏粉、粉煤灰、水泥、缓凝 剂、减水剂、引气剂制成，利用磷石膏粉的浆体结构、流动性能，提高耐水性能。
[0006] 由此可见，目前市面上的石膏产品的应用领域较窄，影响了天然石膏或工业副产 石膏的综合利用效果，也制约了湿法磷酸产业的发展，还增大石膏废渣的环境压力和处理 废渣的经济压力。
[0007] 如今，将石膏粉体产品用于化工、农业等领域成为石膏应用的主攻方向，但是目前 技术尚未成熟，这主要由于现有石膏粉体与基体界面之间的粘合性能、力学性能、相容性能 不稳定，及石膏自身活性低。在现有技术中，常将硬石膏、建筑石膏等通过表面改性、煅烧等 技术进行加工再利用，但传统方法能耗大、成本高、耗时长，所以不利于石膏制品的发展。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种制作高分子材料制品的粉状石膏 及其制备方法。
[0009] 具体通过以下方案得以实现：
[0010] -种用于制作高分子材料制品的粉状石膏，粉状石膏至少具有以下特点：粒径< 600目和无自由水。
[0011] 所述用于制作高分子材料制品的粉状石膏，其粒径为600-3000目。
[0012]所述用于制作高分子材料制品的粉状石膏，其粒径为1200-3000目。
[0013] 其制备方法为：将石膏进行脱水处理至恒重后，再添加或不添加辅料进行高压研 磨，使得粉状石膏的粒径<600目。
[0014] 所述石膏，其形态为二水石膏、α石膏、β石膏、无水石膏中的任意一种或几种。
[0015] 所述石膏为天然石膏、和/或工业副产石膏，其中，工业副产石膏为磷石膏、脱硫石 膏、氟石膏中的任意一种或几种。
[0016] 所述脱水处理，其温度为40-100°C，进一步优选，40-80°C。
[0017] 所述辅料，其加入量 < 原料用量的0.1%，进一步优选，其加入量为原料用量的 0.05%〇
[0018] 所述辅料为硬脂酸、硬脂酸盐、石蜡、钡镉稳定剂、钡锌稳定剂中的一种或几种。
[0019] 所述硬脂酸盐为硬脂酸钠、硬脂酸钙、硬脂酸钾、硬脂酸锌、硬脂酸铁中的一种或 几种。
[0020] 所述将石膏进行脱水处理至恒重，该步骤完成后，向恒重的石膏中加入助剂，并送 入转速为200r/min-500r/min的搅拌机中搅拌，所述助剂按重量份配比包括:7份-13份粘土 粉、9份-20份粉煤灰、3份-10份聚丙烯酸钠、6份-9份甲基纤维素。
[0021] 所述助剂按重量份配比包括：11份粘土粉、20份粉煤灰、7份聚丙烯酸钠、6份甲基 纤维素。
[0022] 所述步骤(2)中助剂，其添加量为原料用量的3-10%。
[0023]本发明的有益效果
[0024]本发明的粉状石膏产品性能优，具有强度高、活性好的特点，本发明通过将原料研 磨至粒径<600目的粉状，一方面提高了产品比表面积，另一方面使得产品在应用过程中的 分散性较好;本发明通过将产品脱去自由水，降低了产品混水率及水含量，有效解决了石膏 制品凝结膨胀率的问题;本发明所得产品通过无自由水和粒径相结合，最终提高了晶体表 面自由能，结合本发明所得产品的2h抗折强度的特点，进一步提升了产品力学性能和生物 相容性；同时本发明将多种粒径且无自由水的粉末状石膏及石膏种类相配合，进一步改善 了石膏制品的物料相容性能，使得粉状石膏符合高分子材料领域的物料使用要求，通过将 本发明所得的粉状石膏与硬脂酸钠或硅烷混合制得混合料，将混合料用作填料制成PVC材 料，检测所制PVC材料的裂断伸长率和撕裂强度，数据显示:与单独的粉状石膏用作填料相 比，混合料用作填料制备的PVC材料的裂断伸长率和撕裂强度变化浮动较小，且两性能均较 优，说明本发明的粉状石膏物料相容性优，进而改善了天然石膏或工业副产石膏的综合利 用情况，尤其解决了工业副产石膏的资源浪费问题，同时，工业副产石膏的利用率的提高， 有效地防止了石膏带来的环境污染问题及缓解了石膏的堆放压力。
[0025]本发明通过脱水处理，使得石膏致密结构变得疏松，再通过高压粉磨技术，提高了 粒子表面能，再进一步通过工艺参数控制，有效防止了粉体聚结现象。
[0026]本发明方法粉磨时间短，并且与传统方法相比，本发明脱水处理的温度在100 °C以 内，而传统方法常采用煅烧，其温度约为150°C以上，相比之下，本发明方法的能耗较小;本 发明还通过在研磨过程中添加辅料，提高研磨性能，使得石膏易发生分解或融解，有利于石 膏中离子或游离基的分离。
[0027] 此外，本发明的制备方法简单，设备要求低，操作性强，生产时间短，成本低，可批 量处理，进而提高了粉状石膏的经济实用性。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的 范围不仅局限于所作的描述。
[0029] 实施例1
[0030] 一种用于制作高分子材料制品的粉状石膏，称取30kg的二水态脱硫石膏为原料， 将其置于温度为100°C的条件下进行烘干至恒重，加入3kg的助剂进行混合，其中，助剂按重 量配比为：7kg粘土粉、17kg粉煤灰、9kg聚丙稀酸钠、9kg甲基纤维素，再送入转速为300r/ min的搅拌机中进行搅拌5min，然后将其送入高压磨粉机中进行粉磨，即得粉状石膏。
[0031 ]经检测，该粉状石膏检测结果如表1所示：
[0032]表1:
[0034] 实施例2
[0035] -种用于制作高分子材料制品的粉状石膏，称取30kg的α态磷石膏为原料，将其置 于温度为60°C的条件下进行烘干至恒重，加入0.9kg的助剂进行混合，其中，助剂按重量配 比为：Ilkg粘土粉、20kg粉煤灰、7kg聚丙稀酸钠、6kg甲基纤维素，再送入转速为500r/min的 搅拌机中进行搅拌8min，然后将其送入高压磨粉机中进行粉磨，即得粉状石膏。
[0036] 经检测，该粉状石膏检测结果如表2所示：
[0037] 表2:
[0040] 实施例3
[0041] -种用于制作高分子材料制品的粉状石膏，称取30kg的二水态天然石膏为原料， 将其置于温度为40°C的条件下进行烘干至恒重，加入1.5kg的助剂进行混合，其中，助剂按 重量配比为：IOkg粘土粉、9kg粉煤灰、5kg聚丙烯酸钠、7kg甲基纤维素，再送入转速为200r/ min的搅拌机中进行搅拌8min，然后将其送入高压磨粉机中进行粉磨，即得粉状石膏。
[0042] 经检测，该粉状石膏检测结果如表3所示：
[0043] 表3:
[0045] 实施例4
[0046] -种用于制作高分子材料制品的粉状石膏，称取由15kg的α态氟石膏和15kg的β态 磷石膏组成的混合料为原料，将其置于温度为80°C的条件下进行烘干至恒重，加入2.4kg的 助剂进行混合，其中，助剂按重量配比为:8kg粘土粉、15kg粉煤灰、IOkg聚丙烯酸钠、8kg甲 基纤维素，再送入转速为200r/min的搅拌机中进行搅拌lOmin，然后将其送入高压磨粉机中 进行粉磨，即得粉状石膏。
[0047] 经检测，该粉状石膏检测结果如表4所示：
[0048] 表4:
[0050] 实施例5
[0051] -种用于制作高分子材料制品的粉状石膏，称取由15kg的二水态脱硫石膏和15kg 的无水态磷石膏组成的混合料为原料，将其置于温度为70°C的条件下进行烘干至恒重，加 入0.9kg的助剂进行混合，其中，助剂按重量配比为：13kg粘土粉、Ilkg粉煤灰、3kg聚丙烯酸 钠、6kg甲基纤维素，再送入转速为400r/min的搅拌机中进行搅拌IOmin，然后将其送入高压 磨粉机中进行粉磨，即得粉状石膏。
[0052]经检测，该粉状石膏检测结果如表5所示：
[0053]表5:
[0055] 实施例6
[0056] 在实施例1的基础上，在高压磨粉机进行粉磨过程中加入9g硬脂酸钠。
[0057] 经检测，该粉状石膏检测结果如表6所示：
[0058] 表6: L0000」 实施例7
[0061 ]在实施例3的基础上，在高压磨粉机进行粉磨过程中加入30g钡镉稳定剂。
[0062] 经检测，该粉状石膏检测结果如表7所示：
[0063] 表7:
[0066] 实施例8
[0067] 在实施例1的基础上，在高压磨粉机进行粉磨过程中加入9g硬脂酸和6g石蜡。
[0068] 经检测，该粉状石膏检测结果如表8所示：
[0069] 表8:
[0071] 实施例9
[0072] 在实施例4的基础上，在高压磨粉机进行粉磨过程中加入6g硬脂酸钙、9g钡镉稳定 剂、8g钡锌稳定剂。
[0073] 经检测，该粉状石膏检测结果如表9所示：
[0074] 表9:
[0076] 实施例10
[0077] 在实施例5的基础上，在高压磨粉机进行粉磨过程中加入IOg钡镉稳定剂、12g钡锌 稳定剂。
[0078] 经检测，该粉状石膏检测结果如表10所示：
[0079] 表 1〇:
[0082] 试验例I
[0083] 取实施例1、实施例2、实施例3所得的粉状石膏，按以下方法进行实验：
[0084] A、分别取实施例1、实施例2、实施例3所得的粉状石膏用作PVC材料的生产填料，将 填料与与聚氯乙稀均按质量比为10:3进行混料，经挤出、定型等工序制得聚氯乙稀材料；
[0085] B、将实施例1所得的粉状石膏与硬脂酸钠按10:1的重量比混合，得混合料，将该混 合料与与聚氯乙稀均按质量比为10:3进行混料，经挤出、定型等工序制得聚氯乙稀材料；
[0086] C、将实施例2所得的粉状石膏与硅烷按10:1的重量比混合，得混合料，将该混合料 与与聚氯乙稀均按质量比为10:3进行混料，经挤出、定型等工序制得聚氯乙稀材料；
[0087] D、将实施例3所得的粉状石膏分别与硅烷、硬脂酸钠按10:1的重量比混合，得混合 料，将该混合料与与聚氯乙稀均按质量比为10:3进行混料，经挤出、定型等工序制得聚氯乙 稀材料；
[0088] 再将所制得的聚氯乙烯材料通过传统方法检测断裂伸长率、撕裂强度，其结果如 表6所示：
[0089] 衷6:
[0092] 试验例2
[0093] 将实施例3、实施例8、实施例10所得的粉状石膏应用于涂料材料中，将粉状石膏、 颜料、树脂按质量比为30:6:7的比例进行调配后，按照GB/T1727-92《漆膜一般制备法》制备 式样，并且按照GB/T 6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》对漆膜硬度和GB/ T1732-93《漆膜耐冲击测定法》对漆膜冲击强度进行检测，其结果如表5所示：
[0094] 表5:
【主权项】
1. 一种用于制作高分子材料制品的粉状石膏，其特征在于，粉状石膏至少具有以下特 点:粒径<600目和无自由水。2. 如权利要求1所述的用于制作高分子材料制品的粉状石膏，其特征在于，所述粉状石 膏，其粒径为600-3000目。3. 如权利要求1或2所述的用于制作高分子材料制品的粉状石膏，其特征在于，所述粉 状石膏，其粒径为1200-3000目。4. 如权利要求1-3任一项所述的用于制作高分子材料制品的粉状石膏的制备方法，其 特征在于，其制备方法为:将石膏进行脱水处理至恒重后，再添加或不添加辅料进行高压研 磨，使得粉状石膏的粒径<600目。5. 如权利要求4所述的用于制作高分子材料制品的粉状石膏的制备方法，其特征在于， 所述石膏，其形态为二水石膏、α石膏、β石膏、无水石膏中的任意一种或几种。6. 如权利要求4所述的用于制作高分子材料制品的粉状石膏的制备方法，其特征在于， 所述辅料，其加入量<原料用量的〇. 1 %。7. 如权利要求4或6所述的用于制作高分子材料制品的粉状石膏的制备方法，其特征在 于，所述辅料，其加入量为原料用量的〇. 05%。8. 如权利要求7所述的用于制作高分子材料制品的粉状石膏的制备方法，其特征在于， 所述辅料为硬脂酸、硬脂酸盐、石蜡、钡镉稳定剂、钡锌稳定剂中的一种或几种。9. 如权利要求4所述的用于制作高分子材料制品的粉状石膏的制备方法，其特征在于， 所述将石膏进行脱水处理至恒重，该步骤完成后，向恒重的石膏中加入助剂，并送入转速为 200r/min-500r/min的搅拌机中搅拌，所述助剂按重量份配比包括:7份-13份粘土粉、9份-20份粉煤灰、3份-10份聚丙烯酸钠、6份-9份甲基纤维素。10. 如权利要求9所述的用于制作高分子材料制品的粉状石膏的制备方法，其特征在 于，所述助剂按重量份配比包括：11份粘土粉、20份粉煤灰、7份聚丙烯酸钠、6份甲基纤维 素。
【文档编号】C04B28/14GK106007604SQ201610316139
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】向前勇
【申请人】贵州开磷磷石膏综合利用有限公司