專利名稱：有機(jī)－無機(jī)復(fù)合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域涉及用于低成本阻燃建材等的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物。
背景技術(shù)：
取代淀粉是通過化學(xué)反應(yīng)而取代一個(gè)或多個(gè)羥基的淀粉衍生物。一般地，該工藝涉及對淀粉或改性淀粉進(jìn)行醚化或酯化，所述淀粉或改性淀粉的淀粉聚合物骨架上帶有醚或酯鍵。該工藝不同于更常規(guī)的淀粉改性比如氧化、酸稀釋、交聯(lián)和預(yù)凝膠化。所述淀粉可來源于許多天然物質(zhì)中的一種，比如土豆、木薯淀粉或玉米。事實(shí)上，許多種類的淀粉是已知的，并且能以包括液體、顆粒和細(xì)粉在內(nèi)的形式購得。在利用一種或多種官能團(tuán)進(jìn)行取代之前或之后，也可利用其它的方式，比如酸稀釋，對取代的淀粉進(jìn)行改性。例如，取代基可以是比如甲基或乙基等烷基取代基，或比如羥乙基、羥甲基或羥丙基等羥烷基取代基，疏水基團(tuán)、陽離子、陰離子基團(tuán)或它們的組合。無論如何，制備取代淀粉的方法是熟知的。
有時(shí)將酸稀釋或預(yù)凝膠化的淀粉加入壁板芯配方中，目的是改進(jìn)壁板芯與紙面的結(jié)合。這些淀粉通常遷移至表面、或者被直接施加在壁板芯的表面。在常規(guī)的壁板中，紙面能夠經(jīng)受住大多數(shù)的應(yīng)力，并且紙面與壁板芯之間的可靠結(jié)合對于得到壁板的強(qiáng)度和耐用性是必需的。而且，人們熟知并且接受的觀點(diǎn)是，該淀粉幾乎很少或不會明顯強(qiáng)化壁板芯。
實(shí)際上，在干燥過程中，大多數(shù)淀粉既不會溶解和分散在無機(jī)基質(zhì)中，也不會有效地遷移至表面。因此，所述淀粉對于強(qiáng)化壁板芯而言沒有起到已知的作用。即使淀粉保持主要分散在復(fù)合物中，其也沒有充分地粘結(jié)離散的無機(jī)相，所述無機(jī)相可以是任何的一種形貌，比如針狀晶體、顆?；蚶w維。人們多次努力試圖找到一種便宜而有用的添加劑來強(qiáng)化壁板芯，但是都沒有能夠提供實(shí)質(zhì)上比常規(guī)壁板好的性能。

發(fā)明內(nèi)容
一種取代淀粉增強(qiáng)復(fù)合物，其包括離散的無機(jī)相和包含取代淀粉的聚合物相。據(jù)信，控制復(fù)合物的微結(jié)構(gòu)可以生成滲透的聚合物膜增強(qiáng)的無機(jī)相，該聚合物膜包括取代淀粉，而不出于任何限制權(quán)利要求的目的。例如，所選擇的取代淀粉，諸如羥乙基取代的、羥丙基取代的或乙酰基取代的淀粉，具有一定的取代度以使得取代的淀粉不溶于水。所述淀粉通過混合分散。例如，取代的淀粉在與過量的水混合形成可流動(dòng)漿料前，可以干粉形式和粉狀的硫酸鈣半水化合物混合。隨后，在干燥過程中，漿料的溫度升高，絕大部分未溶的取代淀粉開始在過量水中溶解。取代的淀粉在干燥時(shí)留在石膏芯以及沉積在水合無機(jī)相。取代淀粉，例如淀粉醚或淀粉酯，作用為諸如石膏晶體的離散無機(jī)相的有效黏合劑，所述石膏晶體形成于硫酸鈣半水化合物和少量加入的取代淀粉的水合過程。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種無機(jī)和有機(jī)成分緊密分散并且相互作用的復(fù)合物。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，少量添加有機(jī)成分顯著地增加了復(fù)合物的強(qiáng)度和抗釘拉性(nail pull resistance)，同時(shí)將復(fù)合物的成本控制在商業(yè)有利的范圍內(nèi)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，降低復(fù)合物重量的而不會犧牲強(qiáng)度，從而得以降低制造成本。
在一個(gè)實(shí)施例中，所選擇的取代淀粉具有好的成膜性能和親水性能，從而使得無機(jī)和有機(jī)相之間充分地相互作用。取代淀粉復(fù)合物徹底地滲透無機(jī)基質(zhì)，并且強(qiáng)烈地粘結(jié)至無機(jī)相。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種在混合和成型過程中具有低粘度的增強(qiáng)灰泥漿液。例如，通過延遲淀粉添加劑的溶解、直至漿液的溫度被升高至溶解點(diǎn)，漿液保持低粘度直至壁板的固化和干燥。在一個(gè)實(shí)施例中，利用該復(fù)合物制造制品的工藝所包括的固化和干燥過程中，低取代度的淀粉基聚合物被用于延遲溶解，直至溫度被升高。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，延遲溶解抑制了漿液堵塞或粘在制造設(shè)備上。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，復(fù)合物具有聚合物的分子分散，通過干燥該復(fù)合物，所述聚合物依舊分散在制品的無機(jī)基質(zhì)中。再一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，聚合物不太可能遷移至復(fù)合物表面，所述遷移不利于改進(jìn)芯的強(qiáng)度。
通過參考附圖進(jìn)行的如下描述，其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)變得更明顯。


圖1為添加的可達(dá)到理想強(qiáng)度要求的淀粉醚重量百分?jǐn)?shù)與每百萬平方英尺(MSF)的板重量(BDWT)磅數(shù)(lbs)之間的關(guān)系曲線，同時(shí)該曲線也給出了添加的淀粉醚(SE)的重量百分?jǐn)?shù)與所述板以美元計(jì)的相對成本之間的關(guān)系曲線。
圖2A比較了添加酸改性的淀粉(酸改性)、羥乙基淀粉醚(HE淀粉)、疏水淀粉醚(疏水SE)和羥丙基甲基纖維素(HPMC)的重量百分?jǐn)?shù)(添加水平)與特定板重量下、抗釘拉性的相對增加量之間的關(guān)系。
圖2B比較了與圖2A中相同的添加劑每百萬平方英尺的額外成本(成本/MSF)與特定板重量下、抗釘拉性的相對增加百分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
以下的實(shí)施例不排除基于發(fā)明內(nèi)容教導(dǎo)的其它實(shí)施方式。相反地，以下的說明僅僅提供特定實(shí)施方式的一些實(shí)施例。
特定的取代淀粉可以極大地增強(qiáng)石膏壁板芯的強(qiáng)度。包括常規(guī)壁板淀粉以及許多取代淀粉在內(nèi)的大部分淀粉實(shí)質(zhì)上不能增加基于石膏的建材強(qiáng)度。本文中，通過加入添加劑而實(shí)質(zhì)上增加了強(qiáng)度的意思是與不利用添加劑制造的相同密度的無紙芯相比，添加了所述添加劑，可以使半英寸厚的無紙芯平板樣品的抗釘拉性或撓性強(qiáng)度增加至少10％。
例如，可以選擇具有特定分子量以及取代類型和程度的取代基，以使其均勻地分散于無機(jī)成分中并且與之進(jìn)行緊密的相互作用。由此得到的取代淀粉增強(qiáng)的復(fù)合物具有改進(jìn)的硬度和強(qiáng)度，它們是可以改進(jìn)抗釘拉性的優(yōu)良組合。另外，隨著樣品中添加劑的增加，樣品的韌性沒有消失。因此，具有該取代淀粉增強(qiáng)的芯的壁板的抗釘拉性和硬度得到了改進(jìn)。
在一些實(shí)施例中，該復(fù)合物中所使用的取代淀粉具有溶解特性，從而允許在無機(jī)芯中完全溶解，卻不會在制造工藝過程中遷移至表面。例如，取代淀粉可以是低度取代、例如取代度小于0.3DS的羥乙基淀粉，它不溶于冷水?！袄渌庇糜谠诨旌线^程中與水的處理溫度有關(guān)的術(shù)語，它低于在固化和/或干燥過程中復(fù)合材料的溫度。在一種壁板制造工藝中，在與水和濕成分混合之前，淀粉以干粉的形式被添加，優(yōu)選同時(shí)添加其它的干燥成分。在混合、成型和固化過程中，該淀粉依舊未溶解，因此，不會明顯地影響漿液粘度或灰泥水合，從而在使用的所有各種壁板制造工藝中，極少或不存在改性。在該工藝的固化和干燥階段中，取代淀粉溶解，形成了含水的分子分散物，并且均勻地凝固于所有的石膏基質(zhì)；當(dāng)壁板的溫度增加至溶解點(diǎn)以上時(shí)，使得淀粉添加劑通過形成了分子網(wǎng)絡(luò)而增強(qiáng)了復(fù)合物。
除了淀粉以外，還可以使用多糖，只要在芯材料中的分散、多糖與無機(jī)成分的相互作用以及多糖在芯材料中的遷移得到了相似的控制即可。但是，如圖2B所示，取代淀粉的成本很低，從而提供了明顯的商業(yè)優(yōu)勢。
在選擇增強(qiáng)添加劑時(shí)，取代程度和溶解溫度的控制很重要。在成型所制造制品的過程中，添加劑在某些時(shí)間點(diǎn)應(yīng)該容易溶解，但是添加劑在溶解以后，遷移量應(yīng)當(dāng)有限。因此，添加劑基本上保持在制造制品的芯內(nèi)，這樣可以增強(qiáng)復(fù)合物。
例如，干燥壁板通常涉及使?jié)癜逋ㄟ^多階段干燥窯，由此導(dǎo)致整個(gè)板中的熱量和質(zhì)量傳輸。由于熱量從窯爐進(jìn)入板中，過量的水由于溫度升高而蒸發(fā)。水蒸汽主要從板的表面蒸發(fā)，通常通過很重的壁板紙蒸發(fā)。因此，在整個(gè)的干燥過程中，特定溫度和濕氣曲線隨著整個(gè)板厚度的變化。在一個(gè)實(shí)施例中，選擇的取代淀粉相當(dāng)于改變了溫度和濕氣，從而在干燥過程中，在整個(gè)壁板芯內(nèi)形成了連續(xù)的薄膜。大多數(shù)添加劑保留在壁板芯內(nèi)。
取代淀粉可來源于任何本土的淀粉源。來自于各種來源的淀粉具有不同的顆粒尺寸、聚合度(DP)以及多糖(直鏈淀粉)與膠淀粉(支鏈淀粉)的比例。DP是指每摩爾淀粉的脫水葡萄糖單元的平均數(shù)。臼齒形玉米、含蠟玉米或土豆淀粉由于價(jià)格便宜而被優(yōu)選使用。臼齒形玉米和土豆淀粉主要是膠淀粉，并且本土土豆淀粉具有更多的多糖和較高的DP。含蠟玉米是100％的膠淀粉。特定的雜交玉米種類可得到較高的直鏈淀粉，所述淀粉也可以被取代。在取代之前，高DP的淀粉優(yōu)選被酸稀釋，以得到合適的粘度特性。
取代淀粉可以不溶于冷水，這意味著直到加熱至超過凝膠溫度，它們才增加溶液的粘度。通常通過粘度分析來表征用于烹調(diào)的特定淀粉的粘度靈敏度借助于剪切得到的淀粉分散物被加熱并且在90-95℃下保溫一定的時(shí)間段，并且接著冷卻至35-50℃，同時(shí)測量整個(gè)過程的粘度變化。通過粘度分析(RVA)測量可知，不同類型的改性和取代淀粉具有寬范圍的粘度曲線。烹調(diào)的典型靈敏度涉及在加熱或烹調(diào)過程中，淀粉被加熱時(shí)顆粒膨脹，顆粒脹裂和分子分散，以及冷卻時(shí)粘度增加和淀粉重新組合。粘度曲線上的幾個(gè)點(diǎn)可被用于表征淀粉。它們是凝膠溫度、峰值粘度、波谷粘度(持續(xù)粘度)和最終粘度(參見附圖)。淀粉粘度曲線也受到剪切率、pH值、鹽和顆粒度的影響。
不同的淀粉改性和取代類型可用于調(diào)節(jié)特定應(yīng)用的粘度特性。在一種組合物中，淀粉的羥基被酯或醚鍵連接的其它基團(tuán)取代?；谝椎眯浴⒊杀竞托阅艿目紤]，其它一些優(yōu)選的取代基是羥丙基、羥乙基、乙?；?、疏水基團(tuán)、陽離子和陰離子基團(tuán)。盡管這些取代基導(dǎo)致淀粉具有不同的分子組成，但是它們具有相同的一些特性。一般地，取代導(dǎo)致了凝膠溫度的降低；淀粉顆粒膨脹和脹裂并且將淀粉分子釋放至溶液的時(shí)間和溫度范圍變窄；峰值粘度、波谷粘度和最終粘度之間比率的改變；以及退化(逆轉(zhuǎn))的趨勢降低。所有這些影響趨于改進(jìn)成膜性能。本發(fā)明組合物中所使用的淀粉與改性和未改性的淀粉相比、具有改進(jìn)的膜柔性和強(qiáng)度。據(jù)信，取代淀粉的疏水性和親水性平衡可以改變，從而改進(jìn)了與制造制品基質(zhì)中無機(jī)相的親合度和粘合性。
例如，通過改變反應(yīng)條件，可利用特定的取代基團(tuán)將淀粉取代至不同的程度。取代度通常表示為DS(每個(gè)脫水葡萄糖單元被取代的羥基的數(shù)目)或重量百分?jǐn)?shù)(取代單元的總重量除以聚合物的總重量)。它們都是指取代度的平均數(shù)，因?yàn)閷?shí)際的取代度可隨著羥基位置以及沿淀粉鏈和在淀粉分子之間而發(fā)生變化。本發(fā)明組合物中淀粉的DS對于強(qiáng)度的增加很關(guān)鍵。DS低的淀粉不具有可產(chǎn)生合適溶解和分散的低凝膠點(diǎn)和波谷粘度。而且，DS高的淀粉變得在冷水中可溶，并且影響漿液粘度和灰泥的水合作用。DS值最佳的淀粉具有粘度特性和疏水/親水性平衡，從而使得可與復(fù)合物的無機(jī)相進(jìn)行最有利的相互作用。在一個(gè)實(shí)施方式中，取代淀粉具有不大于6重量百分?jǐn)?shù)的取代度，當(dāng)按照本文所述添加時(shí)，這實(shí)際上強(qiáng)化了復(fù)合物。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所選擇的取代度范圍是1-3重量百分?jǐn)?shù)。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所選擇的取代度范圍是1.5-2.5重量百分?jǐn)?shù)。
特定類型取代淀粉的強(qiáng)度增強(qiáng)性能與淀粉的粘度以及取代度有關(guān)。利用市售淀粉和實(shí)驗(yàn)室中制備的淀粉來研究粘度對取代淀粉的強(qiáng)度增強(qiáng)性能的影響。由于不同的酸稀釋度而導(dǎo)致具有不同粘度的淀粉被取代至相同的程度，以確定可增強(qiáng)強(qiáng)度的最佳粘度。利用大約2.3wt％的羥甲基(HP)、通過標(biāo)準(zhǔn)的取代反應(yīng)工藝，將源于Grain Processing Corp的名稱為C68F、C165、C150、C140、C124和C110的酸改性淀粉中的每一種進(jìn)行取代。利用消化作用和氣相色譜分析來確定淀粉的取代水平。將淀粉樣品以占灰泥2wt％的量添加至壁板配方中，接著對其進(jìn)行抗釘拉性測試，并且利用對比樣品作為標(biāo)準(zhǔn)來確定強(qiáng)度增加量。結(jié)果示于表1中。粘度被表示為需要得到150F下1000cps的烹調(diào)粘度所需要的原材料的固體成分。具有較高“1000cps時(shí)的固體wt％”的淀粉具有較低的粘度。
表1ICBM取代的HP淀粉的粘度和性能


將不同粘度的市售羥乙基化(HE)淀粉以占灰泥2wt％的量添加至壁板樣品中，以評估其強(qiáng)度增加性能。所測試的樣品包括來自AE Staley Co的一系列Ethylex淀粉和來自Grain Processing Corp的一系列Coatmaster淀粉。另外，確定了每個(gè)樣品的取代水平。結(jié)果示于表2和3中。對于Ethylex淀粉和Coatmaster淀粉而言，其粘度數(shù)據(jù)取自于文獻(xiàn)中所定義的值；即，對于Ethylex淀粉，需要得到150F下1000cps的烹調(diào)粘度所需要的原材料的固體成分；對于Coatmaster淀粉，需要得到75F下1000cps的烹調(diào)粘度所需要的原材料的固體成分。
表2Coatmaster HE淀粉的粘度和性能

表3Ethylex HE淀粉的粘度和性能


表2表明150下1000cps值時(shí)17-30wt％的固體成分含量范圍是優(yōu)選的。更優(yōu)選的是，固體成分含量范圍是17-21wt％。
通過來自實(shí)驗(yàn)室以及市售的具有相似DS和粘度變化或者酸改性的HE和HP淀粉收集的數(shù)據(jù)表明峰值性能出現(xiàn)在中間粘度位置處。對于臼齒形玉米淀粉醚而言，在150F下提供1000cps粘度時(shí)約為20wt％的固體成分所對應(yīng)的酸稀釋度下，強(qiáng)度的增加程度最大。(注給出了較低溫下的Ethylex粘度，因此，150F下的粘度將會更低，并且1000cps時(shí)固體成分的wt％將會較高，從而導(dǎo)致峰值粘度之間的一致性。)據(jù)信，中間粘度使其在整個(gè)無機(jī)基質(zhì)溶解和擴(kuò)散，而不會導(dǎo)致其過多地遷移至復(fù)合物的表面。最佳粘度根據(jù)灰泥類型和質(zhì)量以及處理?xiàng)l件、比如水-灰泥比例以及干燥速度和溫度的變化而變化。
碘溶液染色被用于鑒別取代淀粉聚合物在石膏芯中的位置。通過室溫下在異丙醇溶液和水中溶解碘(I2)片來制備碘溶液。利用與“刻痕并且嵌入(score and snap)”相似的技術(shù)，將待分析的壁板樣品橫截面化，其中，紙的面層被部分切開，要小心不透過芯層，并且樣品均勻地開裂。接著均勻地將溶液施加在樣品的開裂表面。使該溶液與樣品中的淀粉水合并且絡(luò)合幾分鐘。接著在立體顯微鏡下觀察染色的樣品，并且標(biāo)明染色淀粉的色彩、色調(diào)和位置。
找出淀粉染色結(jié)果與分子組成之間的關(guān)系，以進(jìn)一步解釋性能的趨勢。在干燥后，利用幾個(gè)關(guān)鍵的特征來表征樣品中淀粉的行為。主要利用石膏基質(zhì)中著色的色彩、基質(zhì)中顆粒的尺寸和色彩以及樣品干燥面上暗色彩的厚度來表征壁板樣品。
已發(fā)現(xiàn)，未被加熱至所添加淀粉的凝膠溫度以上的壁板樣品，其芯中或表面上沒有染色，并且輪廓均勻的顆粒分布在芯中。此時(shí)，壁板芯和淀粉從未達(dá)到足以溶解淀粉的高溫度。淀粉依舊以既不膨脹也不分散的顆粒形式存在。
含有高粘度取代淀粉的樣品在芯中的色彩淺，在表面具有非常少的染色，并且芯中存在更大更擴(kuò)散均勻的顆粒。此時(shí)，淀粉達(dá)到了它們的凝膠溫度，并且開始溶解。接著，淀粉顆?；蚴且琅f為膨脹或脹裂狀態(tài)，但是由于高淀粉粘度而緩慢地?cái)U(kuò)散。
含有低粘度取代淀粉的樣品在芯中的色彩淺，但是沿表面具有濃而深的染色。這些淀粉開始完全溶解，并且形成了分子分散物，但是接著在干燥過程中遷移至表面。利用沿紙的面層的染色厚度來表示遷移的程度。
含有適宜粘度取代淀粉的樣品在整個(gè)芯中具有深的染色。在這些實(shí)施例中，淀粉顆粒溶解并且擴(kuò)散通過石膏基質(zhì)，但是在干燥過程中沒有明顯遷移至表面。盡管這些樣品可能具有一定程度的染色，這表明表面存在殘余顆粒和/或薄的濃縮層，但是，淀粉基本上分散于整個(gè)石膏復(fù)合物中。
已發(fā)現(xiàn)，粘度對于其它類型取代淀粉、比如淀粉酯的性能也很關(guān)鍵。例如，自National Starch and Chemical Co購得的疏水改性的酸稀釋含蠟玉米淀粉Filmkote 54被以低水平添加于壁板樣品中時(shí)，獲得了優(yōu)良的抗釘拉性能。但是，與之相反的高粘度淀粉Filmkote 550卻產(chǎn)生極小的改進(jìn)或沒有改進(jìn)。同樣，購自Grain Processing Corp的B20F未改性淀粉(被羥丙基低度取代)被添加至壁板樣品中時(shí)，它不溶解或增加強(qiáng)度。但是，當(dāng)將同樣的淀粉進(jìn)行酸稀釋并且添加至壁板樣品中時(shí)，極大地改進(jìn)了抗釘拉性能。
最佳粘度是非常必要的，但是對于取代淀粉強(qiáng)度增加性能而言還不是全部。淀粉也必須具有適當(dāng)?shù)娜〈?。如果取代度過低，凝膠溫度、粘度特性和成膜能力的改變不足以改進(jìn)復(fù)合物的強(qiáng)度。如果取代度太高，淀粉變得可以溶解于冷水，此時(shí)它影響漿液粘度和灰泥水合，并且沒有明顯改進(jìn)強(qiáng)度。通過以各種HE取代量來取代得自AE Staley的酸稀釋的臼齒形玉米淀粉Wallboard Binder，可以證實(shí)這些效果。這些樣品被加入壁板配方中，以測試抗釘拉性，從而確定強(qiáng)度增加量，結(jié)果示于表4中。
表4ICBM HE淀粉的取代度和性能

即使取代度的范圍處于使得淀粉可溶解于冷水并且具有較低凝膠溫度，取代度也可影響強(qiáng)度的增加。據(jù)信，DS影響淀粉的成膜性能和對無機(jī)基質(zhì)(此時(shí)是石膏晶體)的親合性。制備的淀粉具有增加的HP取代量。同樣，制造含有2wt％的這些淀粉添加劑的壁板樣品，并且測試其機(jī)械性能?？贯斃阅艿姆逯当话l(fā)現(xiàn)位于1.5-2.5wt％HP的情況下。也發(fā)現(xiàn)淀粉酯具有相似的趨勢?？梢灾苽淙〈吭黾拥遣怀^冷水溶解度的乙?；瘶悠泛投□；瘶悠?。利用中間取代度值的樣品達(dá)到了強(qiáng)度增加性能的最大值。
取代的淀粉類型也可影響溶解和性能。當(dāng)利用各種基團(tuán)對其進(jìn)行改性或取代時(shí)，由支狀形式的淀粉(膠淀粉)組成的含蠟玉米一般可以提供優(yōu)良的強(qiáng)度增加性能。這被認(rèn)為是由于與無機(jī)基質(zhì)比如是石膏晶體具有強(qiáng)的親合性所致。通過將預(yù)先溶解的酸稀釋含蠟玉米添加至灰泥漿液，可以證實(shí)所述的相互作用。該溶液的粘度不太高，阻止了灰泥在石膏中的凝固。這可能是因?yàn)槟z淀粉在生長的石膏晶體表面配位、從而抑制了它們的生長的緣故。當(dāng)改性或取代膠淀粉沒有被預(yù)先溶解或者可溶解于冷水中時(shí)，這也不是問題，因?yàn)榛夷嗟哪贪l(fā)生在淀粉溶解之前。
也可以將土豆淀粉取代，以制造用于無機(jī)復(fù)合物的強(qiáng)度增加添加劑。已發(fā)現(xiàn)，具有優(yōu)選的粘度和取代度的取代土豆淀粉可賦予好的強(qiáng)度增加性能，但是具有不同的溶解特性。在干燥復(fù)合物之后，大部分顆粒依舊保持原樣。這可能是由于土豆淀粉中較大的顆粒和較高的多糖所導(dǎo)致的。據(jù)信，一部分取代淀粉從顆粒浸出而進(jìn)入基質(zhì)，并且增加的強(qiáng)度大部分是由此而導(dǎo)致的。當(dāng)將木薯淀粉以及可以想到的任何其它本土淀粉源調(diào)節(jié)為合適的粘度并且在給定DS范圍內(nèi)進(jìn)行取代，則它們也可變成強(qiáng)度增加添加劑?；旧匣谔砑有阅芎托阅芘c成本之比來選擇用于特定組合物的增加強(qiáng)度的淀粉類型。
本發(fā)明組合物的取代淀粉是特別有利的，原因是它們可以有效地增加強(qiáng)度并且成本低。它們可以以低添加量來改進(jìn)在該壁板重量下的石膏壁板的強(qiáng)度，或者降低壁板的重量而不會損失強(qiáng)度。在這兩種情況下，增加強(qiáng)度的淀粉的成本效力都非常重要。通過強(qiáng)度增加性能的改進(jìn)，可以抵消取代淀粉而增加的成本。極少的取代淀粉可被添加至復(fù)合物中、來達(dá)到與低效淀粉或添加劑相同的效果。因此，利用取代淀粉得到的整體性能與成本之間的比率大于其它增加強(qiáng)度的添加劑得到的所述比率。
利用簡單的成本分析，可以發(fā)現(xiàn)用于減少石膏壁板重量和成本的理想添加水平。石膏芯強(qiáng)度與重量比率的增加以及復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)使得可以制造具有相同的抗釘拉性能的較輕重量的壁板。較輕重量的壁板芯中含有較少的材料，由此導(dǎo)致比添加淀粉更節(jié)省成本。但是，增加強(qiáng)度的淀粉的添加水平更高時(shí)，一般不會繼續(xù)增加所述性能。在一些情況下，淀粉的添加成本開始超過了它的降低重量的能力和成本的節(jié)省。例如，通過添加占灰泥1.5wt％的HE淀粉，可以將最低壁板重量降低至通過ASTM的抗釘拉標(biāo)準(zhǔn)，即從1550磅/MSF至1400磅/MSF，此時(shí)節(jié)省了3％的制造成本。
在其它情況下、比如當(dāng)為高性能建材壁板時(shí)，每種添加劑的性能更重要。這些壁板通常含有高百分?jǐn)?shù)的用于增加強(qiáng)度的添加劑。當(dāng)更多量的有機(jī)添加劑被添加至復(fù)合物中時(shí)，其它的因素比如阻燃和抗菌性能變得更重要。阻燃性對于無機(jī)組分、特別是石膏壁板而言是非常關(guān)鍵的優(yōu)勢，該性能不應(yīng)該受到添加劑的不利影響。該組合物中也可含有阻燃添加劑比如磷酸鹽，但是所述阻燃添加劑通常比較昂貴。發(fā)霉敏感性是目前更加關(guān)注的在建材中必須提及的性能。大量使用有機(jī)成分通常明顯降低了復(fù)合物的抗菌性能，并且需要加入抗菌劑。因此，這對于盡可能低地保持增加強(qiáng)度的有機(jī)添加劑的量、從而達(dá)到理想的機(jī)械性能是非常有利的。此時(shí)，當(dāng)選擇增加強(qiáng)度的添加劑時(shí)，強(qiáng)度性能與添加劑的比率非常重要。
也可將增加強(qiáng)度的淀粉與其它添加劑結(jié)合使用來改進(jìn)性能。當(dāng)作為增加壁板強(qiáng)度的唯一添加劑被添加時(shí)，淀粉增加了壁板的硬度和抗釘拉性，但是也使得石膏更脆。也可添加其它添加劑來完善取代淀粉的效果。例如，在無機(jī)復(fù)合物中，取代的淀粉可與增加強(qiáng)度的纖維素醚結(jié)合使用。已知特定的纖維素醚可改善無機(jī)復(fù)合物的韌性和柔性強(qiáng)度，并且可用于抵消淀粉帶來的脆性。當(dāng)在壁板中結(jié)合使用時(shí)，導(dǎo)致改進(jìn)了壁板的抗釘拉性、柔性強(qiáng)度、硬度和韌性。在一些情況下，纖維素醚與取代淀粉的組合機(jī)械性能大于單個(gè)性能的總和。
復(fù)合物中也可含有纖維，以改進(jìn)柔性強(qiáng)度、韌性和抗機(jī)械損傷性。已知纖維可降低由操作、安裝和使用脆性無機(jī)復(fù)合物而引起的損壞。據(jù)信，在復(fù)合物中少量添加纖維素醚，有助于纖維和無機(jī)基質(zhì)之間的粘合，并且增加了它們的拉伸強(qiáng)度。結(jié)果是，這比單獨(dú)將醚纖維或纖維素醚添加至復(fù)合物中的性能更好。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，由于玻璃纖維具有高強(qiáng)度、低成本和阻燃性而被添加。
在一個(gè)實(shí)施方式中，取代淀粉、纖維素醚和玻璃纖維分別以占灰泥10wt％、2wt％和2wt％的量被添加。得到的漿液被鑄成1/4英寸的沒有面層的板，并且進(jìn)行兩階段干燥。得到的壁板在低重量下也具有好的抗釘拉性能和柔性強(qiáng)度以及優(yōu)良的耐腐蝕性。相似的配方也可包括防水添加劑比如石蠟乳液。也可加入抗菌劑，以降低發(fā)霉敏感性。最后，將干燥的壁板涂覆底漆比如丙烯酸或乙酸乙烯酯共聚物乳液，目的是便于之后進(jìn)行涂漆或表面精飾。
實(shí)施例對比實(shí)施例1酸改性的臼齒形玉米淀粉(Hi Bond)將包括1000g灰泥、得自Bunge Milling的10g Hi Bond酸改性的臼齒形玉米淀粉以及10g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1200g熱的(102F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以“低”的凝固速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入12”×12”×1/2”水平模具中的紙口袋，并且利用玻璃板將其表面壓成1/2”。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入250度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
對比實(shí)施例2酸改性的臼齒形玉米淀粉(Wallboard Binder)將包括1000g灰泥、得自AE Staley的10g Wallboard Binder酸改性的臼齒形玉米淀粉以及10g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1200g熱的(102F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以低的“凝固”速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入12”×12”×1/2”水平模具中的紙口袋，并且利用玻璃板將其表面壓成1/2”。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入200度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
對比實(shí)施例3酸改性的臼齒形玉米淀粉(C165)將包括1000g灰泥、得自Grain Processing Corp.的10g C165酸改性的臼齒形玉米淀粉以及10g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1200g熱的(102F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以“低”的凝固速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入12”×12”×1/2”水平模具中的紙口袋，并且利用玻璃板將其表面壓成1/2”。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入200度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
對比實(shí)施例4酸改性的臼齒形玉米淀粉(20g)將包括1000g灰泥、得自Grain Processing Corp.的20g C165酸改性的臼齒形玉米淀粉以及10g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1200g熱的(102F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以“低”的凝固速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入12”×12”×1/2”水平模具中的紙口袋，并且利用玻璃板將其表面壓成1/2”。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入200度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
羥乙基淀粉將包括1000g灰泥、得自Grain Processing Corp.的20g CoatmasterK55F羥乙基化的酸改性臼齒形玉米淀粉以及10g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1200g熱的(102F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以“低”的凝固速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入12”×12”×1/2”水平模具中的紙口袋，并且利用玻璃板將其表面壓成1/2”。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入250度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
將包括1000g灰泥、得自Grain Processing Corp.的20g CoatmasterK54F羥乙基化的酸改性臼齒形玉米淀粉以及10g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1200g熱的(102F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以低的“凝固”速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入12”×12”×1/2”水平模具中的紙口袋，并且利用玻璃板將其表面壓成1/2”。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入250度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
將包括1000g灰泥、得自Grain Processing Corp.的20g CoatmasterK56F羥乙基化的酸改性臼齒形玉米淀粉以及10g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1200g熱的(102F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以“低”的凝固速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入12”×12”×1/2”水平模具中的紙口袋，并且利用玻璃板將其表面壓成1/2”。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入250度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
將包括1000g灰泥、得自Grain Processing Corp.的20g CoatmasterK57F羥乙基化的酸改性臼齒形玉米淀粉以及10g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1200g熱的(102F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以“低”的凝固速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入12”×12”×1/2”水平模具中的紙口袋，并且利用玻璃板將其表面壓成1/2”。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入250度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
將包括1000g灰泥、得自Grain Processing Corp.的20g CoatmasterK58F羥乙基化的酸改性臼齒形玉米淀粉以及10g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1200g熱的(102F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以“低”的凝固速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入12”×12”×1/2”水平模具中的紙口袋，并且利用玻璃板將其表面壓成1/2”。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入250度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
將包括1000g灰泥、得自Grain Processing Corp.的20g CoatmasterK500羥乙基化的酸改性臼齒形玉米淀粉以及10g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1200g熱的(102F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以低的“凝固”速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入12”×12”×1/2”水平模具中的紙口袋，并且利用玻璃板將其表面壓成1/2”。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入250度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
將包括1000g灰泥、得自AE Staley的20g Ethylex 2065羥乙基化的酸改性臼齒形玉米淀粉以及10g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1200g熱的(102F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以“低”的凝固速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入12”×12”×1/2”水平模具中的紙口袋，并且利用玻璃板將其表面壓成1/2”。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入250度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
將包括1000g灰泥、得自AE Staley的10g Ethylex 2065羥乙基化的酸改性臼齒形玉米淀粉以及10g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1200g熱的(102F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以“低”的凝固速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入12”×12”×1/2”水平模具中的紙口袋，并且利用玻璃板將其表面壓成1/2”。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入250度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
將包括1000g灰泥、得自AE Staley的30g Ethylex 2065羥乙基化的酸改性臼齒形玉米淀粉以及10g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1200g熱的(102F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以低的“凝固”速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入12”×12”×1/2”水平模具中的紙口袋，并且利用玻璃板將其表面壓成1/2”。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入250度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
將包括1000g灰泥、得自Avebe的20g Kollotex羥乙基化的酸改性土豆淀粉以及10g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1200g熱的(102F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以“低”的凝固速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入12”×12”×1/2”水平模具中的紙口袋，并且利用玻璃板將其表面壓成1/2”。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入250度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
將包括1000g灰泥、得自Avebe的20g乙?；乃岣男阅臼淼矸?、以及10g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1200g熱的(102F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以“低”的凝固速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入12”×12”×1/2”水平模具中的紙口袋，并且利用玻璃板將其表面壓成1/2”。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入250度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
羥丙基淀粉將包括1000g灰泥、20g得自Grain Processing Corp.的PureCoteB760羥丙基化的酸改性臼齒形玉米淀粉、以及10g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1200g熱的(102F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以“低”的凝固速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入12”×12”×1/2”水平模具中的紙口袋，并且利用玻璃板將其表面壓成1/2”。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入250度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
將包括1000g灰泥、20g ICBM SE-24羥丙基化的酸改性臼齒形玉米淀粉(羥丙基化的程度為2.34％)、以及10g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1200g熱的(102F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以“低”的凝固速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入12”×12”×1/2”水平模具中的紙口袋，并且利用玻璃板將其表面壓成1/2”。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入250度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
疏水基取代的淀粉將包括1000g灰泥、得自National Starch的20g Filmkote羥乙基化的酸改性含蠟玉米淀粉、以及10g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1200g熱的(102F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以“低”的凝固速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入12”×12”×1/2”水平模具中的紙口袋，并且利用玻璃板將其表面壓成1/2”。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入250度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
羥乙基對比實(shí)施例/Uniroc實(shí)施例1Uniroc實(shí)施例1將包括1000g灰泥、200g得自Grain Processing Corp.的CoatmasterK57F羥乙基化的淀粉、10g磨細(xì)的石膏加速劑、以及5g磺化的三聚氰胺-甲醛分散物在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1200g冷的(60F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以“低”的凝固速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入10”×12”×1/4”模具中，并且將其表面用刮刀整平。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入200度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
玻璃纖維Uniroc實(shí)施例2將包括1000g灰泥、200g得自Grain Processing Corp.的CoatmasterK57F羥乙基化的淀粉、20g的1/2”切斷玻璃絲束、5g磺化的三聚氰胺-甲醛分散物、以及2g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1300g冷的(60F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以“低”的凝固速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入10”×12”×1/4”模具中，并且將其表面用刮刀整平，而且用玻璃板覆蓋其表面。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入200度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
Uniroc實(shí)施例3將包括1000g灰泥、100g得自Grain Processing Corp.的CoatmasterK57F羥乙基化的淀粉、15g的1/2”切斷玻璃絲束、5g磺化的三聚氰胺-甲醛分散物、以及2g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1300g冷的(60F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以“低”的凝固速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入10”×12”×1/4”模具中，并且將其表面用刮刀整平，而且用玻璃板覆蓋其表面。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入200度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
Uniroc實(shí)施例4(具有纖維素醚)將包括1000g灰泥、100g得自Grain Processing Corp.的CoatmasterK57F羥乙基化的淀粉、20g的1/2”切斷玻璃絲束、得自Culminal的20g表面處理的羥乙基甲基纖維素(其具有延遲的溶解性，HEMC 15kPFR)、5g磺化的三聚氰胺-甲醛分散物、以及2g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1300g冷的(60F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以“低”的凝固速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入10”×12”×1/4”模具中，并且將其表面用刮刀整平，而且用玻璃板覆蓋其表面。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入200度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
Uniroc實(shí)施例5(木質(zhì)纖維)將包括1000g灰泥、200g得自Grain Processing Corp.的CoatmasterK57F羥乙基化的淀粉、60g濕的再循環(huán)紙漿(20g干纖維)、5g磺化的三聚氰胺-甲醛分散物、以及5g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1300g冷的(60F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以“低”的凝固速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入10”×12”×1/4”模具中，并且將其表面用刮刀整平。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入200度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
Uniroc實(shí)施例6(玻璃和具有具有纖維素醚的木質(zhì)纖維)將包括1000g灰泥、100g得自Grain Processing Corp.的CoatmasterK57F羥乙基化的淀粉、30g濕的再循環(huán)紙漿(10g干纖維)、得自Culminal的20g表面處理的羥乙基甲基纖維素(其具有延遲的溶解性，HEMC15kPFR)、10g的1/2”切斷玻璃絲束、5g磺化的三聚氰胺-甲醛分散物、以及2g磨細(xì)的石膏加速劑在內(nèi)的干燥組分均勻混合在一起。接著將該混合物添加至4L的Waring混料器中的1300g冷的(60F)自來水中，同時(shí)滴入2滴緩凝劑。將該組合物以“低”的凝固速度混合10秒鐘。將得到的漿液倒入10”×12”×1/4”模具中，并且將其表面用刮刀整平，而且用玻璃板覆蓋其表面。樣品在10分鐘內(nèi)完全凝固，并且將之從模具中取出，然后放入200度的對流烘箱中。將該樣品干燥至其原重量的75％，接著將其放入50度的對流烘箱中直至完全干燥。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其包括取代的淀粉，它具有至少一個(gè)取代基的取代程度；無機(jī)相；以及水，其中，取代的淀粉、無機(jī)相和水混合在一起形成了混合物，無機(jī)相的至少一部分與水結(jié)合，并且所選擇的取代度以及取代基應(yīng)使得取代的淀粉在混合溫度下不溶解、但是在混合物的處理過程中隨著溫度的升高至少部分溶解、并且形成了基本上均勻分散于整個(gè)有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物中的膜，其中有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物的強(qiáng)度實(shí)質(zhì)上被增加。
2.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述至少一個(gè)取代基選自由醚取代基或酯取代基組成的組中的取代基。
3.權(quán)利要求2的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述至少一個(gè)取代基選自由酯取代基組成的組中的取代基。
4.權(quán)利要求2的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述至少一個(gè)取代基選自由醚取代基組成的組中的取代基。
5.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述至少一個(gè)取代基選自由烷基取代基、丁二酸乙酯取代基、陽離子取代基、陰離子取代基及其組合組成的組中的取代基。
6.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述取代的淀粉是被羥乙基化、羥丙基化或乙酰基化的淀粉。
7.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述至少一個(gè)取代基的選擇應(yīng)使得取代的淀粉具有成膜性能和親水性能，從而使得取代的淀粉在含水的無機(jī)相上形成了膜。
8.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，取代的淀粉形成了可滲透的聚合物膜。
9.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述至少一個(gè)取代基和取代度的選擇使得1000cps的粘度下、固體成分的重量百分?jǐn)?shù)至少是4％。
10.權(quán)利要求9的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述至少一個(gè)取代基和取代度的選擇使得在1000cps的粘度和150華氏度下、固體成分的重量百分?jǐn)?shù)范圍是9-43％。
11.權(quán)利要求9的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述至少一個(gè)取代基是羥丙基，并且取代度的選擇使得在1000cps的粘度和150華氏度下、固體成分的重量百分?jǐn)?shù)范圍是14-20％。
12.權(quán)利要求9的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述至少一個(gè)取代基是羥乙基，并且取代度的選擇使得在1000cps的粘度和150華氏度下、固體成分的重量百分?jǐn)?shù)范圍是17-30％。
13.權(quán)利要求12的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，羥乙基的取代度的選擇應(yīng)使得在1000cps的粘度和150華氏度下、固體成分的重量百分?jǐn)?shù)范圍是17-21％。
14.權(quán)利要求12的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，取代度小于0.3。
15.權(quán)利要求12的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，取代度小于0.6wt％。
16.權(quán)利要求12的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，取代度的范圍是1-3wt％。
17.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，取代的淀粉至少一部分由支鏈淀粉組成。
18.權(quán)利要求17的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，取代的淀粉基本上是支鏈淀粉。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，它包括取代的淀粉，它具有至少一個(gè)取代基的取代程度；無機(jī)相；以及水，其中，取代的淀粉、無機(jī)相和水混合在一起形成了混合物，無機(jī)相的至少一部分與水結(jié)合，并且所選擇的取代度以及取代基應(yīng)使得取代的淀粉在混合溫度下不溶解、但是在混合物的處理過程中隨著溫度的升高至少部分溶解、并且形成了基本上均勻分散于整個(gè)有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物中的膜，其中有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物的強(qiáng)度實(shí)質(zhì)上被增加。
2.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述至少一個(gè)取代基選自由醚取代基或酯取代基組成的組中的取代基。
3.權(quán)利要求2的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述至少一個(gè)取代基選自由酯取代基組成的組中的取代基。
4.權(quán)利要求2的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述至少一個(gè)取代基選自由醚取代基組成的組中的取代基。
5.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述至少一個(gè)取代基選自由烷基取代基、丁二酸乙酯取代基、陽離子取代基、陰離子取代基及其組合組成的組中的取代基。
6.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，取代的淀粉是被羥乙基化、羥丙基化或乙?；牡矸?。
7.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述至少一個(gè)取代基的選擇應(yīng)使得取代的淀粉具有成膜性能和親水性能，從而使得取代的淀粉在含水的無機(jī)相上形成了膜。
8.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，取代的淀粉形成了可滲透的聚合物膜。
9.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述至少一個(gè)取代基和取代度的選擇使得1000cps的粘度下、固體成分的重量百分?jǐn)?shù)至少是4％。
10.權(quán)利要求9的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述至少一個(gè)取代基和取代度的選擇使得在1000cps的粘度和150華氏度下、固體成分的重量百分?jǐn)?shù)范圍是9-43％。
11.權(quán)利要求9的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述至少一個(gè)取代基是羥丙基，并且取代度的選擇使得在1000cps的粘度和150華氏度下、固體成分的重量百分?jǐn)?shù)范圍是14-20％。
12.權(quán)利要求11的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述至少一個(gè)取代基是羥乙基，并且取代度的選擇使得在1000cps的粘度和150華氏度下、固體成分的重量百分?jǐn)?shù)范圍是17-30％。
13.權(quán)利要求12的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，羥乙基的取代度的選擇應(yīng)使得在1000cps的粘度和150華氏度下、固體成分的重量百分?jǐn)?shù)范圍是17-21％。
14.權(quán)利要求12的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，取代度小于0.3。
15.權(quán)利要求12的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，取代度小于0.6wt％。
16.權(quán)利要求12的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，取代度的范圍是1-3wt％。
17.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，取代的淀粉至少一部分由支鏈淀粉組成。
18.權(quán)利要求17的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，取代的淀粉基本上是支鏈淀粉。
19.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，基本上所有的取代淀粉被溶解并且形成了聚合物膜。
20.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，取代的淀粉是疏水改性的酸稀釋含蠟玉米淀粉。
21.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，取代的淀粉是酸稀釋的淀粉并且所述至少一個(gè)取代基是羥丙基。
22.權(quán)利要求21的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所選擇的取代程度范圍是1.5-2.5wt％的羥丙基。
23.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，取代的淀粉是乙酰基化的酸稀釋含蠟玉米淀粉。
24.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，取代的淀粉的量不大于取代的淀粉和無機(jī)相重量的2wt％。
25.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，它進(jìn)一步包括基本上均勻分散于整個(gè)有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物的纖維。
26.權(quán)利要求25的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述纖維是玻璃纖維。
27.權(quán)利要求1的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，它進(jìn)一步包括纖維素醚添加劑，該添加劑的選擇使得可以協(xié)同改進(jìn)柔性強(qiáng)度。
28.權(quán)利要求27的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述纖維素醚選自由羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、陽離子纖維素、羧甲基纖維素及其組合組成的組中的纖維素醚。
29.權(quán)利要求28的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物，其特征在于，所述纖維素醚是羥丙基甲基纖維素。
30.一種有機(jī)-無機(jī)復(fù)合物制品的制備方法，該方法利用了具有混合溫度范圍的工藝步驟，該方法包括選擇具有一定取代度、聚合度并且具有至少一個(gè)取代基的取代的淀粉，以使得該取代的淀粉在混合溫度范圍內(nèi)不溶于水；在混合溫度范圍內(nèi)的一定溫度下、在連續(xù)的工藝步驟中將取代的淀粉、無機(jī)相和水混合；形成復(fù)合物制品；使無機(jī)相的至少一部分與水結(jié)合；將溫度升高至混合溫度范圍以上，其中，取代的淀粉至少部分溶解于水中；并且使復(fù)合物制品固化并且干燥，以使得取代的淀粉在復(fù)合物制品內(nèi)形成了連續(xù)的聚合物膜。
全文摘要
一種有機(jī)－無機(jī)復(fù)合物，其包括無機(jī)相，諸如石膏晶體，和成膜有機(jī)相。成膜有機(jī)相選自具有一定取代度、聚合度和粘度的取代的淀粉，以使得該取代的淀粉在混合過程中不溶于水、但是在復(fù)合物的成型、固化或干燥過程中的更高工藝溫度下可以溶解。因此，取代的淀粉的過度遷移被抑制，并且基本上增加了復(fù)合物的強(qiáng)度。
文檔編號C04B28/10GK1914132SQ200480041375
公開日2007年2月14日 申請日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月10日
發(fā)明者雅各布·弗里亞斯·波洛克, 克里斯托弗·D.·塔格, 肯·賽圖 申請人:創(chuàng)新建材