一种高分子类石膏缓凝剂及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种高分子类石膏缓凝剂及其制备方法和应用 (Polymer gypsum retarder and preparation method and application thereof ) 是由 王肇嘉 战佳宇 杨飞华 李沙 李万民 温晓庆 于 2020-12-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种高分子类石膏缓凝剂及其制备方法和应用,所述高分子类石膏缓凝剂,包括以下原料：包括以下原料：聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸和聚羧酸减水剂。本发明还提供高分子类石膏缓凝剂的制备方法和高分子类石膏缓凝剂的应用。本发明提供的高分子类石膏缓凝剂能够在石膏浆体硬化过程中实现高效缓凝,同时降低用水量提高强度,有效解决由于缓凝而引起石膏强度降低的问题。(The invention provides a polymer gypsum retarder as well as a preparation method and application thereof, wherein the polymer gypsum retarder comprises the following raw materials: the method comprises the following raw materials: polyepoxysuccinic acid, polyaspartic acid and polycarboxylic acid water reducing agent. The invention also provides a preparation method of the polymer gypsum retarder and application of the polymer gypsum retarder. The polymer gypsum retarder provided by the invention can realize high-efficiency retarding in the hardening process of gypsum slurry, simultaneously reduces the water consumption, improves the strength, and effectively solves the problem of gypsum strength reduction caused by retarding.)
技术领域
本发明涉及石膏胶凝材料技术领域，尤其涉及一种高分子类石膏缓凝剂及其制备方法和应用。
背景技术
石膏经一定温度煅烧或蒸煮后形成的半水石膏和无水石膏是重要的胶凝材料，石膏胶凝材料具有生产能耗低、质量轻、防火性能好、凝结快、隔热、耐火、调湿、装饰性好等诸多优点。已广泛用于制备石膏复合胶凝材料、建筑石膏制品、工业用模具、艺术模型等。
在实际应用中，石膏胶凝材料与水拌合后凝结时间较短，在几分钟能就能失去流动性，因此为满足生产工艺或施工操作要求，往往需要加入缓凝剂来延长凝结时间，使石膏浆体较长时间保持塑性。现有技术公开的石膏缓凝剂包括小分子有机酸及其可溶性盐、碱性磷酸盐、大分子蛋白质。这些缓凝剂虽然能够起到较好的缓凝效果，但在用量过大时，石膏硬化体的强度会产生较大损失，严重影响了石膏胶凝材料的广泛应用。因此仍需要提供一种新的缓凝剂，实现低掺量下的高效缓凝和低强度损失。
发明内容
本发明实施例提供一种高分子类石膏缓凝剂，所述高分子类石膏缓凝剂能够在石膏浆体硬化过程中实现高效缓凝，同时降低用水量提高强度，有效解决由于缓凝而引起石膏强度降低的问题。
本发明实施例提供一种高分子类石膏缓凝剂，包括以下原料：聚环氧琥珀酸、聚天冬氨酸和聚羧酸减水剂。
本发明中，在石膏浆体硬化过程中，缓凝剂中的聚环氧琥珀酸和聚天冬氨酸分子中带负电的基团能够与石膏中的钙离子发生螯合，降低溶液中钙离子浓度，同时吸附在石膏晶体的活性生长点上，导致晶格畸变，降低石膏晶体的生长速率。聚环氧琥珀酸和聚天冬氨酸具有协同缓凝作用，可以在较低掺量下实现高效缓凝。同时聚羧酸减水剂大分子的空间位阻作用和分散作用能够降低石膏的标准稠度用水量，弥补由于聚环氧琥珀酸和聚天冬氨酸组分缓凝引起的强度损失，进一步降低用水量提高强度。
根据本发明实施例提供的一种高分子类石膏缓凝剂，所述聚羧酸减水剂为聚酯类减水剂或聚醚类减水剂；优选的，所述聚酯类减水剂为甲基丙烯酸类减水剂，所述聚醚类减水剂为烯丙基醚类减水剂。
根据本发明实施例提供的一种高分子类石膏缓凝剂，包括以下重量份的原料制得：
聚环氧琥珀酸 10～70份
聚天冬氨酸 2.5～60份
聚羧酸减水剂 5～50份。
根据本发明实施例提供的一种高分子类石膏缓凝剂，包括以下重量份的原料制得：
聚环氧琥珀酸 20～60份
聚天冬氨酸 5～40份
聚羧酸减水剂 10～50份。
根据本发明实施例提供的一种高分子类石膏缓凝剂，由以下重量份的原料制得：
聚环氧琥珀酸 20～50份
聚天冬氨酸 5～40份
聚羧酸减水剂 10～40份。
本发明中，通过采用上述用量份的各组分，在石膏浆体硬化过程中，能有效延长石膏的凝结时间，降低标准稠度用水量，从而减小石膏硬化体的强度损失。使得更好的发挥的作用。
本发明实施例还提供一种高分子类石膏缓凝剂的制备方法，包括：将所述聚环氧琥珀酸和所述聚天冬氨酸混合，然后喷雾干燥成粉。
根据本发明实施例提供的一种高分子类石膏缓凝剂的制备方法，包括：将所述聚环氧琥珀酸、所述聚天冬氨酸和所述聚羧酸减水剂混合，然后喷雾干燥成粉。本发明中，将上述方法获得的高分子类石膏缓凝剂加入石膏中，用于延长石膏的凝结时间，减少石膏硬化体的强度损失，
本发明实施例还提供所述高分子类石膏缓凝剂或所述制备方法得到的高分子类石膏缓凝剂加入石膏中进行缓凝、弥补强度损失中的应用；优选的，在石膏复合胶凝材料、石膏建筑制品中应用，所述石膏复合胶凝材料包括抹灰石膏、腻子、石膏基自流平砂浆，所述石膏建筑制品包括石膏板、石膏砌块、石膏装饰制品。本发明提供的高分子类石膏缓凝剂，能够在上述石膏复合胶凝材料和石膏建筑制品中具有很好的缓凝以及弥补强度损失的效果。
根据本发明实施例提供的应用，所述高分子类石膏缓凝剂的加入量为所述石膏总重量的0.01～0.5％。
根据本发明实施例提供的应用，所述石膏中的β-CaSO4·1/2H2O含量为60％～95％。
本发明的有益效果至少在于：本发明提供的高分子类石膏缓凝剂，在石膏浆体硬化过程中，降低石膏晶体的生长速率，而且能够在较低掺量下实现高效缓凝，同时能够降低石膏的标准稠度用水量，减少强度损失。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。
根据本发明，所述聚环氧琥珀酸为下式：
M＝H+、Na+、K+、NH4 +
聚天冬氨酸为下式：
聚羧酸减水剂为聚酯类减水剂或聚醚类减水剂；其中
聚酯类减水剂为下式：
R1、R2＝-H、-CH3
R3＝-CH2-CH2-、
R4＝C1～C4、-H
M＝H+、Na+、K+
优选甲基丙烯酸类减水剂:
聚醚类减水剂为：
R1、R2、R3、R5＝-H、-CH3
R4＝-CH3、-C2H5、
R6＝-CH2-CH2-、
R7＝Cv1～C4、-H
X＝-CH2-、
Y＝-CH2-、-C＝O
M＝H+、Na+、K+
优选为烯丙基醚类减水剂，如下式:
本发明以下实例中，所用聚环氧琥珀酸具体为聚环氧琥珀酸钠；聚羧酸减水剂为甲基丙烯酸类减水剂；聚天冬氨酸为聚天冬氨酸钠盐；所述石膏中的β-CaSO4·1/2H2O含量为90±5％。
实施例1
本实施例提供一种高分子类石膏缓凝剂，其制备方法包括：
将聚环氧琥珀酸60份，聚天冬氨酸20份，聚羧酸减水剂20份,均按照干物质重量计，放入搅拌机中充分混合均匀，经喷雾干燥制成粉末，即可得到高分子类石膏缓凝剂。
在建筑石膏中加入本实施例制得的缓凝剂，缓凝剂加入量为石膏总重量的0.01％，在标准稠度用水量下进行凝结时间、强度性能测试。
对比例1
以未掺加缓凝剂的建筑石膏作为对比，在标准稠度用水量下进行凝结时间、强度性能测试。
表1实施例1性能检测结果对比
实施例2
本实施例提供一种高分子类石膏缓凝剂，其制备方法包括：
将聚环氧琥珀酸20份，聚天冬氨酸40份，聚羧酸减水剂40份，均按照干物质重量计，放入搅拌机中充分混合均匀，经喷雾干燥制成粉末，即可得到高分子类石膏缓凝剂。
在建筑石膏中加入本实施例制得的缓凝剂，缓凝剂加入量为石膏总重量的0.05％，在标准稠度用水量下进行凝结时间、强度性能测试，同时以未掺加缓凝剂的建筑石膏作为对比。
表2实施例2性能检测结果对比
实施例3
本实施例提供一种高分子类石膏缓凝剂，其制备方法包括：
将聚环氧琥珀酸40份，聚天冬氨酸30份，聚羧酸减水剂30份，均按照干物质重量计，放入搅拌机中充分混合均匀，经喷雾干燥制成粉末，即可得到高分子类石膏缓凝剂。
在建筑石膏中加入本实施例制得的缓凝剂，缓凝剂加入量为石膏总重量的0.5％，在标准稠度用水量下进行凝结时间、强度性能测试，同时以未掺加缓凝剂的建筑石膏作为对比。
表3实施例3性能检测结果对比
实施例4
本实施例提供一种高分子类石膏缓凝剂，其制备方法包括：
将聚环氧琥珀酸45份，聚天冬氨酸5份，聚羧酸减水剂50份，均按照干物质重量计，放入搅拌机中充分混合均匀，经喷雾干燥制成粉末，即可得到高分子类石膏缓凝剂。
在建筑石膏中加入本实施例制得的缓凝剂，缓凝剂加入量为石膏总重量的0.05％，在标准稠度用水量下进行凝结时间、强度性能测试，同时以未掺加缓凝剂的建筑石膏作为对比。
表4实施例4性能检测结果对比
对比例2-4
对比例2-4比较单独加入聚环氧琥珀酸和聚天冬氨酸，以及聚环氧琥珀酸和聚天冬氨酸混合物对石膏性能的影响，体现聚环氧琥珀酸和聚天冬氨酸的协同缓凝效果。
将聚环氧琥珀酸50份，聚天冬氨酸50份，均按照干物质重量计，放入搅拌机中充分混合均匀，经喷雾干燥制成粉末。
在建筑石膏中分别加入石膏总重量0.05％的聚环氧琥珀酸(对比例2)、0.05％聚天冬氨酸(对比例3)，以及上述制备的聚环氧琥珀酸和聚天冬氨酸各占0.025％的混合缓凝剂(对比例4)，在相同标准稠度用水量下进行凝结时间、强度性能测试。
表5对比例2-4性能检测结果
对比例5
在建筑石膏中加入石膏总重量的0.5％的甲基丙烯酸减水剂，按照干物质重量计，在标准稠度用水量下进行凝结时间、强度性能测试，同时以未掺加缓凝剂的建筑石膏(对比例1)作为对比。
表6对比例5性能检测结果
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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