石膏材料制造技术

本发明专利技术涉及一种疏水石膏和一种使石膏疏水的方法，尤其涉及粉末疏水添加剂，疏水石膏组合物以及使用含有有机硅混合物的颗粒作为疏水添加剂制备疏水石膏的方法。本发明专利技术提供了一种使石膏材料疏水的粒状添加剂，包括在其上沉积有有机硅组分的粒状载体，粘结剂聚合物和用于有机硅组分的乳化剂。这样的粒状疏水添加剂能够向用于其的石膏材料提供高的初始疏水性，且获得的疏水性可持续很长一段时间。

【技术实现步骤摘要】
石膏材料本专利技术涉及一种疏水石膏和一种使石膏疏水的方法，尤其涉及一种粉末状的疏水添加剂，一种疏水石膏组合物和使用含有有机硅化合物的颗粒作为疏水添加剂制备该组合物的方法。石膏是一种由水合硫酸钙、通常是化学式CaSO4·2H2O的二水硫酸钙组成的软材料。它常被用于干式墙、石膏浆组分、肥料、土壤调理剂、水泥组分。在混合物中石膏可进一步包括有机材料(例如纤维素或纸)或矿物/玻璃纤维来调整其物理性质，或任何其他对石膏配方常用的添加剂。在含有石膏的建筑产品的生产中，例如石膏板，石膏块，模制品和石膏涂料等，认为防水性是一个重要的因素。吸附水可引起石膏产品的着色、发霉、膨胀、和普遍的恶化及降解。由于气候的影响，提供可用于外墙的石膏产品尤其困难。已提出多种工艺使石膏产品更疏水，例如通过使用疏水剂的表面处理，如将疏水剂喷射、刷涂或滚压在石膏基基底上，通过将基底浸渍在疏水剂溶液中，或通过在石膏基产品形成前将疏水剂混入石膏粉末中，例如在模制块体、形成板或覆盖墙之前。使用疏水剂进行表面处理是一种提高预成型基底例如预模制石膏块或石膏板防水性的方便手段。然而，在这样的处理后，疏水剂倾向于只分散在基底的表面层，而基底材料的内部仍然是基本未处理的。另一种使基底防水的方法是在模制块、形成板或覆盖墙或其它结构之前将疏水剂混入基底材料，例如石膏粉末。WO02/30847描述了一种石膏组合物，该组合物包含：石膏；粒状疏水添加剂，该添加剂包括含有与硅键合的氢的有机基聚硅氧烷、水溶性或水分散性粘结剂以及载体，和影响pH的添加剂，该添加剂的量足以使该组合物的pH值在存在水的情况下保持在8和12.5之间。该添加剂优选石灰。当有效赋予疏水性时，含有SiH的化合物在水存在的情况下反应产生氢，由此需要在缺水时形成粉末添加剂。此外，当石膏粉末和粒化添加剂的混合物与水接触时，有可能出现不期望的气泡。EP0811584描述了一种粉末形式的水泥基材料，该材料包括水泥，和粒状疏水添加剂，所述添加剂包括5至15重量份的有机基聚硅氧烷组分，10至40重量份的水溶性或水分散性粘结剂以及50至80重量份的载体颗粒，从而形成基于水泥重量以重量计0.01-5％的有机硅氧烷组分。粘结剂在环境温度下典型地呈蜡状，因而必须加热形成熔融形式以包覆载体。此外，由这种添加剂提供的疏水性需要随后使基底上应用的水泥基材料的随即润湿以完全有效。根据EP0811584，有机硅氧烷组分主要由双官能硅氧烷单元组成。这样的组合物很适合于使水泥疏水但不太适合石膏，如本说明书的一个对比实施例所示的那样。GB1217813描述了一种制备防水剂的方法，其中生石灰(CaO)与至少一种平均每个硅原子含有0.8至1.8个SiC-键合的烃基的有机基聚硅氧烷的水乳液熟化，由此得到产品，如果其不是粉状的，干燥产品，如果需要，则研磨。如此制备的防水剂可加入基于石灰(CaO或Ca(OH)2)的组合物中，例如石灰砂浆和石灰涂料，波特兰水泥，抹面石膏浆，和水玻璃涂料，如水浆涂料。GB1544142描述了一种制备防水剂的方法，该方法包括将生石灰与一种平均每个硅原子含有0.8至1.8个与硅键合的烃基的有机基聚硅氧烷的水乳液熟化，每摩尔生石灰至少使用一摩尔水，熟化在存在保护胶体和通式为R-Oa,-SO3H的酸的表面活性剂盐的情况下进行，其中R表示未取代的或取代的一价烃基，a表示零或1，以及如果产品不是粉末状的，随后干燥并视需要研磨产品。生石灰(CaO)，也被称作“烧石灰”和“氧化钙”，可以以石灰块或细碎石灰(粉末生石灰)的形式使用。石灰是高碱性的固体，具有腐蚀性并在其使用中导致皮肤刺激以及使完工的材料劣质老化。WO0032533A描述了一种由煅烧铝硅酸盐制得的多孔无机粒状材料，例如泡沫陶瓷材料，在该铝硅酸盐上具有防水包覆层，通过包含疏水聚合材料的第一包覆材料，以及在第一包覆材料上沉积的、使被第一包覆材料包覆的陶瓷泡沫材料更加水可湿性的第二包覆材料提供所述防水包覆层。第一包覆材料可包括含硅的疏水化合物或组合物，例如硅烷或硅氧烷。第二包覆材料可以包括天然橡胶聚合材料。这不是一种能赋予石膏疏水性的粒化添加剂。JP6329457描述了一种水硬性组合物，该组合物含有(a)水硬性材料，(b)用硅烷化合物和乙烯基聚合物处理过的云母粉末，(c)聚乙烯醇聚合物粉末，和(d)增强纤维。US626843描述了一种包含疏水性粉末的建筑组合物，该粉末含有(A)作为支撑材料的二氧化硅和(B)在10℃下为液体并包含一种或多种有机硅化合物的疏水组分。疏水组分可进一步包含水和少量乳化剂，通常地按重量计为疏水组分(B)的0.5-5％。这样的二氧化硅基粉末被认为可提供快速的疏水作用和低的结块倾向，这归因于不存在可再乳化的成分。然而，这样的粉末在水中不易分散。长时间，建筑业认为虽然含高比例石膏的产品适合于内部建筑，但由于石膏的吸水性质，它们在外部圬工和粉刷产品中的使用是不被接受的。一个原因是，虽然在无水的情况下疏水添加剂和石膏的预混合导致疏水添加剂在整个混合物中基本上均匀的分散，但一旦引入水，疏水剂倾向从水中向石膏-空气界面迁移，导致在石膏块的外表面上疏水剂的浓缩，例如在与空气接触的界面上。这种迁移效应导致石膏块体内部存在非常少量的疏水剂，如此已被证实非常难以(如果不是不可能)保持疏水剂在整个石膏块中均匀分散，随后湿润。为了使其应用于外墙，还存在着能够使石膏充分疏水的长期需要。已期望应用在基底上例如外墙上的石膏材料在一定程度上疏水。过去已提出许多方法，包括先前施加的材料的后处理，和在施加到基底前向石膏材料中加入疏水添加剂。在最常规的情况下，就在石膏材料施加到基底的过程前或过程中加入疏水添加剂。然而，优选提供一种在施加到基底前已在其中引入疏水剂或添加剂的石膏材料，更优选在这个阶段中石膏材料是干燥的粉末形式。期望提供能够易于分散在水中的疏水添加剂，使得不仅在生产板，而且在由与水混合的粉末材料生产涂料中都是有用的，同时向石膏材料提供快速的疏水作用并随着时间推移维持这种作用。在一个实施方案中，本专利技术提供了一种使石膏材料疏水的粒状添加剂，包括其上沉积有有机硅组分的粒状载体，粘结剂聚合物和用于所述有机硅组分的乳化剂。认为此处使用的“包括”的概念在其最广泛的意义上用于意指并包纳“包括”、“包含”和“由…组成”的意思。已观察到这样的粒状疏水添加剂能够向应用其的石膏材料提供高的初始疏水性，且获得的疏水性能够在长时间内持续。有机硅组分可具有通式-R3Si-O-[R’2SiO]a-[R”R’SiO]b-[R”2SiO]c-Si-R3，其中每个取代基R可以是相同或不同的，并选自羟基、烷基、烯基、芳基、芳基-烷基、烷基-芳基、烷氧基、芳氧基和氢，每个取代基R’可以是相同或不同的，并选自羟基、氢、烃基或取代的烃基，OR”’中R”’是具有1至6个碳原子的烃基，每个取代基R”是通式为O-[R’2SiO]x-SiR3的有机基聚硅氧烷链；a是整数，b、c和x是零或整数，其中b+c的和不大于a+b+c+x的和的10％，并且取代基R+R’的累积总数的小于10％是氢。有机硅组分优选不含具有与硅键合的氢的有机基聚硅氧烷。粒化添加剂因而更安全地制造，并在处理的石膏中提供减小程度的气体发泡，这对石膏的物理性质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉末形式的石膏材料，包括干石膏和使石膏材料疏水的粒状疏水添加剂，所述粒状疏水添加剂包括其上沉积有有机硅组分、粘结剂聚合物和用于所述有机硅组分的乳化剂的粒状载体,其中所述有机硅组分包括烷氧基且不包括具有与硅键合的氢的有机基聚硅氧烷，和所述粒状载体本质上与二氧化硅或石灰不同，和其中所述添加剂的量足以提供基于干石膏的重量以重量计0.01‑2％的有机硅组分。

【技术特征摘要】
2008.05.27 GB 0809526.71.一种粉末形式的石膏材料，包括干石膏和使石膏材料疏水的粒状疏水添加剂，所述粒状疏水添加剂包括其上沉积有有机硅组分、粘结剂聚合物和用于所述有机硅组分的乳化剂的粒状载体,其中所述有机硅组分包括烷氧基且不包括具有与硅键合的氢的有机基聚硅氧烷，并且所述有机硅组分包括具有至少10％的硅氧烷单元是三或四官能单元的树脂状有机基聚硅氧烷材料，和所述粒状载体本质上与二氧化硅或石灰不同，和其中所述添加剂的量足以提供基于干石膏的重量以重量计0.01-2％的有机硅组分。2.根据权利要求1的粉末形式的石膏材料，其特征在于粒状载体选自硅酸盐，粉煤灰，粘土材料，碳酸钙，碳酸钙镁，甲基纤维素，羧甲基纤维素，聚苯乙烯珠粒，包括硫酸钠、硫酸钙、硫酸镁在内的硫酸盐，氧化镁，硅藻土或煅烧的硅藻土，煅烧的稻或淀粉残留物，和硬脂酸盐。3.根据权利要求1或2的粉末形式的石膏材料，其特征在于乳化剂和粘结剂是聚乙烯醇。4.根据权利要求1或2的粉末形式的石膏材料，其特征在于粘结剂与有机硅组分的重量比在10:100至50:100之间。5.根据权利要求4的粉末形式的石膏材料，其特征在于粘结剂与有机硅组分的重量比在10:100至30:100之间。6.根据权利要求1或2的粉末形式的石膏材料，其特征在于有机硅组分包括烷氧基甲硅烷基和烷基甲硅烷基。7.根据权利要求1或2的粉末形式的石膏材料，其特征在于有机硅组分包括硅烷、有机硅氧烷、硅烷化合物的缩合物、或它们的混合物。8.根据权利要求1或2的粉末形式的石膏材料，其特征在于有机硅组分包括分...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·伽乐兹，JP·勒康特，MJ·萨拉辛，M·施鲍特，
申请(专利权)人：陶氏康宁公司，
类型：发明
国别省市：美国;US