專利名稱:石膏建筑板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及石膏建筑板的生產(chǎn)。
背景技術(shù):
石膏建筑板是公知的,并且能夠被表面強(qiáng)化,例如灰泥板(其通常是用紙襯片強(qiáng)化)或者石膏板(其可以在表面或接近表面用編制或非編制的加強(qiáng)被強(qiáng)化,或僅僅在其核心處強(qiáng)化)。石膏板通常由石膏灰泥泥漿(和可選擇的纖維強(qiáng)化)經(jīng)過擠壓機(jī)或滾柱或皮帶中間成形制成。對于表面強(qiáng)化的石膏板,在成形之前石膏泥漿被夾在表面加強(qiáng)之間。在這樣的設(shè)計中,表面加強(qiáng)或襯片的邊緣通常被封在一起。在石膏板成形后,濕的泥漿被允許下沉并且下沉的板被切成想要的長度并且被干燥以便形成最終的板。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)存在于一些天然來源的石膏中的水膨潤的粘土趨向于增加最終形成灰泥的泥漿需要的水,通過在鈣離子中形成凝絮狀結(jié)構(gòu)。美國專利7沈1772建議在這樣的粘土中加入由具有末端不飽和基團(tuán)的聚醚制成的梳狀分支共聚物,例如通過具有聚亞烴基氧化鏈(polyalkylene oxide chain)的大分子單體的聚醚聚合,與如丙烯酸或甲基丙烯酸的不飽和單體反應(yīng)。聚亞烴基氧化物通常取自乙烯氧化物,丙烯氧化物,丁烯氧化物或這類物質(zhì);例如聚乙二醇或聚丙二醇或它的無規(guī)共聚物或嵌段共聚物。上述美國專利建議某些胺類化合物在石膏合成物中是需要的-特別提及的是脂族胺,季胺,烷氧基化胺和胺氧化物。沒有提到胺基存在于共聚物重復(fù)單元中的胺的使用。我們以前也提出,在我們的W02009/068899中,使用具有對粘土而不是上述美國專利中確定的胺類化合物具有優(yōu)先親和性的基礎(chǔ)水溶性聚合物。在那些提到之中的是聚乙烯醇,聚乙烯基吡咯烷酮和某些溶于冷水的淀粉衍生物。
發(fā)明內(nèi)容
我們發(fā)現(xiàn)如果某些對粘土有優(yōu)先親和性的基礎(chǔ)含氮的水溶性共聚物被用來替代這些胺或基礎(chǔ)水溶性共聚物的話,進(jìn)一步的改進(jìn)能夠被實現(xiàn)。因此,根據(jù)本發(fā)明,提供了一種由含有水性膨潤粘土的石膏泥漿生產(chǎn)石膏建筑板的方法,其中還在石膏泥漿中加入梳狀分支共聚物作為液化劑(如在上面提及的美國專利 7261772中所提及的),和基本含碳,氮和氫并且在主干和/或在支鏈中具有胺基(其可能是第一級的,第二級的,第三級或第四級的)的親水的水溶性基礎(chǔ)聚合物,水溶性聚合物具有對粘土的優(yōu)先親和性。我們發(fā)現(xiàn)在存在于石膏中粘土干預(yù)梳狀分支聚合物液化劑的作用,降低這些液化劑的劑量利用效率。后者的液化劑優(yōu)先被吸收到粘土因為后者帶有更高的電荷。我們還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)存在于石膏泥漿中的水溶性基礎(chǔ)聚合物能夠優(yōu)先吸附到泥漿中的粘土上,因此,實現(xiàn)如下的兩個功能
1)驅(qū)散粘土顆粒,其稍微降低水量;和2)堵塞通過加入液化劑的方式占用的地點,這些堵塞使得液化劑實現(xiàn)其預(yù)期的液化石膏顆粒的功能,石膏顆粒相應(yīng)地導(dǎo)致進(jìn)一步降低水量;根據(jù)本發(fā)明的共聚物可以帶陽離子電荷,帶有在主鏈、支鏈或側(cè)基內(nèi)的季銨基團(tuán)或仲胺基團(tuán)或叔胺基團(tuán)。當(dāng)聚合物包含伯胺基團(tuán)時,后者在側(cè)基內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明使用的第一個優(yōu)選的含有胺基團(tuán)的基礎(chǔ)聚合物的組是取自每個分子 (例如烯鍵或裂解的雜環(huán))具有單獨聚合實體的單體,單體的殘余部分被更好地浸透和/或更好地包含像第一基團(tuán)或第二基團(tuán)一樣的胺。這樣在聚合物時在主干內(nèi)含有二級胺基團(tuán)或叔胺基團(tuán)的聚合物的優(yōu)選的例子是聚乙烯亞胺類聚合物(其在支鏈內(nèi)也含有胺基團(tuán))。當(dāng)這樣的聚乙烯亞胺聚合物根據(jù)本發(fā)明被使用時,優(yōu)選地,其平均分子量少于大約20,OOOg/mol,尤其小于3,000。這樣的聚合物的結(jié)果是除了可以降低水量之外還導(dǎo)致有利的泡沫穩(wěn)定性。聚乙烯亞胺典型地具有以下結(jié)構(gòu),顯示聚合物通常包含在主干內(nèi)的第二
胺基T^rwT支鏈內(nèi)的伯胺基團(tuán)、仲胺基團(tuán)和叔胺基團(tuán)。根據(jù)本發(fā)明使用的這種基礎(chǔ)水溶性聚合物進(jìn)一步優(yōu)選的例子是聚乙烯胺,聚烯丙基胺和聚乙烯吡啶,聚乙烯吡啶典型的是在第四級形式。基礎(chǔ)水溶性聚合物可以包含側(cè)胺基或季銨基團(tuán),例如這樣的聚合物為聚烯代胺, 單烯代胺或二烯代胺,例如烯丙胺類聚合物或巴豆基胺,甲代烯丙基胺,苯丙烯鹽基胺聚合物或相似物?;A(chǔ)聚合物的第二優(yōu)選組包括聚(二丙烯基二烷基銨)鹵化物。后者的聚合物優(yōu)選具有平均分子量小于200千道爾頓,例如不多于100千道爾頓。然而聚(二丙烯基二烷基胺)聚合物是次選項。優(yōu)選地,在這種水溶性聚合物中任何陰離子均與石膏相容并導(dǎo)致基本沒有與其有害的相互作用。進(jìn)一步優(yōu)選地,這類離子不會形成含水形式。在一些實施例中,因此,優(yōu)選地基礎(chǔ)聚合物應(yīng)該無氯離子,這種聚合物的例子是上面提及的聚乙烯亞胺或聚烯丙基胺。這種根據(jù)本發(fā)明使用的基礎(chǔ)水溶性聚合物具有對粘土的優(yōu)先親和性(相對于梳狀分支共聚物)并且能夠與粘土結(jié)合,因此有助于驅(qū)散泥土并阻止與梳狀分支共聚物液化劑的有害的相互作用。這個效果有助于提高液化劑的劑量利用效率。本發(fā)明的優(yōu)點是聚氧化烯能夠被忽略,因為這類聚合物通常要求與如上描述的胺結(jié)合使用。這種結(jié)合根據(jù)本發(fā)明是不需要的。優(yōu)選地,根據(jù)本發(fā)明使用的水溶性聚合物是在冷水中溶解(即,水的溫度不高于 30°C,例如為20°C ),以便聚合物能夠以水溶液的形式提供-因此避免在加入泥漿混合物之前需要額外的步驟將聚合物溶解在熱水中。對應(yīng)泥漿中的每克粘土,這種水溶性聚合物的優(yōu)選量是從0. 1到2g。這樣的共聚物同時實現(xiàn)一些功能,最顯著的功能如下1)驅(qū)散粘土以便降低需水量,和2)增加以梳狀基共聚物為基礎(chǔ)的液化劑的效率以便降低需水量。梳狀基共聚物液化劑優(yōu)選的量為灰泥總量的0. 005-1%。梳狀基共聚物可以通過例如美國專利6527850,686988和7070648中描述的方法生產(chǎn)。水溶性聚合物和/或梳狀基共聚物可以均被加入攪拌的水泡沫以便與石膏泥漿混合,這樣的水泡沫由含有至少一種發(fā)泡劑的泡沫水制成。如上面描述的聚乙烯亞胺是有利的水溶性聚合物,特別是當(dāng)這樣的攪拌的水泡沫被使用時。當(dāng)水泡沫以根據(jù)本發(fā)明的方式使用時,合成的板更輕因為其含有氣泡,如眾所共知的那樣。存在于這類泡沫內(nèi)的水是典型的地下水或自來水,其已經(jīng)被過濾過。其他非有害材料,輔助劑和配料在適當(dāng)?shù)臅r候可以出現(xiàn)在制備泡沫的水中。與攪拌的水泡沫混合的石膏泥漿包括水合的石膏(硫酸鈣),其通常由煅燒石膏獲得。泥漿可以包含其他非有害性的礦物材料和/或例如磷酸鹽的離子和/或鎂離子。水合的硫酸鈣可以是例如,無水硫酸鈣(硬石膏II或III)或以阿爾法結(jié)晶或貝塔結(jié)晶形式的半水硫酸鈣(CaSO4. 0. 5H20)。在與上面描述的水泡沫混合之前,石膏典型地與水混合形成泥漿;制備泥漿的水是典型地地下的水或自來水,其已經(jīng)被過濾過。其他非有害材料,輔助劑和配料可以在適合的時候出現(xiàn)在制備泥漿的水中。泥漿的pH值典型地是在6. 5到9. 5范圍內(nèi),并且泥漿可選擇地含有更多的配料, 如淀粉,水還原劑,防水劑(例如硅油或蠟),增強(qiáng)纖維,促凝劑和緩凝劑,變形抑制劑(例如抗下垂劑),抗收縮添加劑,抗煅燒抑制劑,泡沫穩(wěn)定劑,流平助劑,殺菌劑,殺真菌劑,PH 調(diào)節(jié)劑,著色劑,阻燃劑和填充料(例如顆粒礦物材料或在一些實施例中以伸展形式的塑料)。根據(jù)本發(fā)明的石膏板的生產(chǎn),泥漿可以含有纖維加強(qiáng),例如玻璃纖維(典型地切斷纖維)。根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的石膏板可以具有或不具有表面加強(qiáng)或襯片;當(dāng)表面加強(qiáng)被使用時,其可以是例如纖維網(wǎng)格布或纖維網(wǎng)。當(dāng)石膏建筑板根據(jù)本發(fā)明被生產(chǎn)時,通過在滾柱和皮帶之間擠壓或壓制優(yōu)選地形成期望的厚度。本發(fā)明擴(kuò)展至石膏建筑板,其包含下沉的水石膏泥漿,該泥漿含有水膨潤的粘土, 梳狀基共聚物液化劑和親水的水溶性基礎(chǔ)聚合物,該聚合物基本含有碳,氮和氫并在主干和/或在支鏈上具有胺基團(tuán)(其可以是第一級、第二級、第三級或第四級),水溶性聚合物對粘土具有優(yōu)先親和性。
具體實施例方式本發(fā)明的某些方面和特征將通過以下樣例進(jìn)行闡述.實例1在每個實驗中取自已知含有粘土的天然石膏的灰泥200g使用。40°C稱重量的水加入到小的韋林氏攪拌器內(nèi)并且除了固體添加劑之外,0. 的檸檬酸鈉(W/V灰泥)作為緩凝劑被加入到混合物中,并且攪拌器要運轉(zhuǎn)10秒鐘以便溶解緩凝劑。來自LyondellBasell公司的Khacryl M(市場上銷售的梳狀基共聚物是乙氧基丙烯酸酸聚合物)和其他液體添加劑在這個階段的適當(dāng)時候被加入。然后,灰泥被撒到溶液上30秒并且保持停留30秒。低速混合時間為10秒。泥漿下沉的直徑在1973年,部分1 的BS1191的第三部分C. 3. 1部分中描述的下落盤稠度計上測量。混合的水位被調(diào)整以便達(dá)到確定由下落直徑提供的粘稠度。一旦在58-60mm范圍內(nèi)重復(fù)兩次,水位被標(biāo)記為“需水
里ο粘土改性劑是聚DADMAC1 (具有接近100K的分子量);聚DADMAC2 (具有100到 200K的分子量);聚DADMAC3(具有400到500K的分子量);并且,通過對比,硅烷化的部分水解聚乙烯醇-瓦克聚乙烯醇2700 (聚乙烯醇)。在下表1中總結(jié)的結(jié)果顯示通過將梳狀基聚合物和帶陽離子電荷的聚合物加入到含有粘土的典型的灰泥中實現(xiàn)了有利地降低需水量。需水量的降低=來自非梳狀基聚合物或粘土改性劑控制的需水量-來自給定公式的需水量)表 權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)石膏建筑板的方法,該方法包括(a)提供含有水膨潤粘土的水石膏泥漿,其中還將梳狀基共聚物液化劑和對粘土具有優(yōu)先親和性的水溶性基礎(chǔ)聚合物加入石膏泥漿中;(b)允許水石膏泥漿的層下沉以便形成板,其中所述的水溶性聚合物基本含碳,氮和氫并且在聚合物的主干和/或在聚合物的支鏈上具有胺組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中基礎(chǔ)聚合物取自一個或多個單體,每個單體具有例如烯鍵或裂解雜環(huán)每單體分子的單聚合體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其中基礎(chǔ)聚合物包括聚乙烯亞胺或聚丙烯胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中聚合物帶陽離子電荷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其中聚合物包括聚(二烯丙基烷基鹵化銨)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一權(quán)利要求所述的方法,其中聚合物溶解在冷水中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一權(quán)利要求所述的方法,其中梳狀基共聚物液化劑包括聚烷氧基化丙烯酸聚合物(polyalkoxylated acrylic)或甲基丙烯酸聚合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一權(quán)利要求所述的方法,其中泥漿被加入隔開的表面加強(qiáng)中間以便形成夾在中間的結(jié)構(gòu)并且泥漿被允許在表面加強(qiáng)之間下沉。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中泥漿包含纖維加強(qiáng)。
全文摘要
一種生產(chǎn)石膏建筑板的方法,其中水膨潤粘土和對粘土具有優(yōu)先親和性的水溶性基礎(chǔ)聚合物被加入到水石膏泥漿中,泥漿被允許下沉以便形成板,水溶性基礎(chǔ)聚合物基本上含碳,氮和氫并且在聚合物主干和/或在其支鏈上具有胺組(其可以是第一級,第二級,第三級或第四級)。
文檔編號C04B24/28GK102482152SQ201080032896
公開日2012年5月30日 申請日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月20日
發(fā)明者亨利·凡·達(dá)默, 理查德·阿蘭·瓦爾頓, 費希爾·羅賓 申請人:Bpb有限公司