一种α-超硬超高强石膏及其制备方法技术

本发明专利技术涉及石膏领域，具体是一种α‑超硬超高强石膏，采用密闭不锈钢反应釜，通过加入超细二水石膏粉A、晶型分散剂B、转晶剂C、晶体改性剂D、水进行混合，于120～140℃的反应温度下，保持2～5小时，去除水、分散剂B、转晶剂C、改性剂D，制备长柱状α‑石膏晶体，后采用旋风磨机进行研磨改性，得到α‑超硬超高强石膏粉体。还公开了一种α‑超硬超高强石膏的制备方法。本发明专利技术克服了传统水热法制备高强石膏过程中固液含量低、能耗高、环境污染严重、产品强度不稳定等缺点；同时，制备得到的高强石膏2小时抗折强度可达到12Mpa以上，绝干抗压强度可达到100Mpa以上。

A kind of alpha-super-hard and super-high strength gypsum and its preparation method

The invention relates to the field of gypsum, in particular to a After grinding and modification by cyclone mill, a super-hard and super-high strength gypsum powder was obtained. A preparation method of alpha super-hard and super-high strength gypsum is also disclosed. The invention overcomes the shortcomings of low solid-liquid content, high energy consumption, serious environmental pollution and unstable product strength in the process of traditional hydrothermal preparation of high-strength gypsum; at the same time, the 2-hour flexural strength of the prepared high-strength gypsum can reach more than 12 Mpa, and the absolute dry compressive strength can reach more than 100 Mpa.

【技术实现步骤摘要】
一种α-超硬超高强石膏及其制备方法
本专利技术涉及石膏领域，具体是一种α-超硬超高强石膏及其制备方法。
技术介绍
石膏是一种传统的无机胶凝材料，具有无毒、无味、对人体无害、水化时具有微膨胀、强度高等特点，水化可在常温下进行，并且化学反应速度快。高强石膏因其强度和硬度高，广泛应用在医疗、航空、船舶、汽车、精密铸造、塑料、建筑艺术和工艺美术等领域。超高强石膏主要应用在人造牙，人造牙石膏对石膏的强度和线性固化膨胀率要求极高，最低抗压强度要求达到45Mpa，最低线固化膨胀率要求达到0.35％，查阅文献可知目前世界上石膏高强度可做到183Mpa，线性固化膨胀率仅为0.55％，通常把这些材料称为树脂，实质上这些材料的主要成分都是石膏，内含一定量的有机物，这些有机物的主要作用是提高石膏的耐水性。近年来，随着国家环保要求越来越严，很多天然石膏矿被关闭，并且天然石膏属于不可再生的矿产资源，开采天然石膏必然造成环境的影响。工业石膏是指在工业生产中由于发生化学反应生成的以硫酸钙为主要成分的副产品或者废渣，也称之为工业副产石膏。电厂烟气脱硫、肥料制造、分解萤石制氟化氢、发酵法制备柠檬酸等，都有工业副产石膏产生。因此，工业石膏的有效利用，能够节约资源，又有利于保护环境，从而达到可持续发展的目的。随着生活水平的越来越高，高强石膏在生活中的应用也越来越多，目前国内也有几个厂家在生产高强石膏，每年都有一些专利和文献在发表。中国专利(CN102173621A)公开了一种短柱状脱硫α-高强石膏，该高强石膏是通过在反应釜中加入湿法脱硫石膏200份，媒晶剂溶液6份，水840份，然后升温，保压，保温90min，放气降压，将物料置入离心机脱水，同时用热水冲洗，保持离心脱水后产物游离水10～15％，在140～160℃干燥器内15～20分钟，冷却，陈化，研磨15分钟。该专利技术专利存在生产过程中固液比含量低，生产效率低，导致生产能耗高，在后处理时，容易导致部分高强石膏水化，影响高强石膏的强度和品质。中国专利(CN102992375A)公开了一种α型超高强石膏的制备方法，该专利技术是将脱硫石膏、天然石膏或其混合物加入到可溶盐的盐水溶液中，得到预混液；再将转晶剂加入上述的盐水溶液中，得到反应液；最后将反应液加热到60～100℃，在恒温、常压下进行转晶，并对转晶后的额反应液进行过滤得到α型超高强石膏。该专利技术专利存在水洗过程麻烦，很难完全去除掉高强石膏里面的可溶性盐，并且在水洗过程中可导致大量的高强石膏水化，从而影响石膏粉的强度，从根本上来说该方法目前不具备工业化条件。中国专利(CN103951297A)公开了一种α型超高强石膏的制备方法，该方法是先用筛子筛掉石膏原料中的砂子、石子等杂质，将石膏原料加入水中，得到石膏的悬浮液，在上述悬浮液中加入转晶剂，经过搅拌，制成浆料，将配置好的浆料置于高压反应釜中进行水热反应，生成短柱状α石膏晶体，然后进行固液分离，将短柱状α石膏晶体在高温环境下干燥得到α石膏粉体，经过粉磨后得到α超强石膏粉。该专利通过转晶制备的石膏晶体也是短柱状而且固液比含量为20～50％，存在生产过程中固液比含量低，生产效率低，导致生产能耗高，转晶得到的石膏晶体为短柱状，导致最后研磨出来的石膏粉强度2小时抗折在7Mpa，绝干抗压在50～70Mpa左右，远远满足不了高端市场的需求。因此，针对以上现状，迫切需要开发一种α-超硬超高强石膏，以克服当前实际应用中的不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种α-超硬超高强石膏及其制备方法，从根本上改变传统制备高强石膏的转晶思路，克服了传统水热法制备高强石膏过程中固液含量低、能耗高、环境污染严重、产品强度不稳定等缺点，本专利技术制备的高强石膏2小时抗折强度可达到12Mpa以上，绝干抗压强度可达到100Mpa以上。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种α-超硬超高强石膏，采用密闭不锈钢反应釜，通过加入超细二水石膏粉A、晶型分散剂B、转晶剂C、晶体改性剂D、水进行混合，于120～140℃的反应温度下，保持2～5小时，去除水、分散剂B、转晶剂C、改性剂D，制备长柱状α-石膏晶体；然后将制备好的长柱状α-石膏晶体采用旋风磨机进行研磨改性，得到α-超硬超高强石膏粉体。所述的α-超硬超高强石膏的制备方法，包括以下步骤：步骤1、采用气流粉碎机或旋风磨机等设备对原材料二水石膏进行破碎，控制气流速度或旋风磨机的转速，制备粒径为1～10μm的超细二水石膏粉A；步骤2、制备晶型分散剂B；按如下原料的摩尔数配比：甲基丙烯酸1～20摩尔、甲基丙烯酸甲酯1～10摩尔、甲基烯丙基磺酸钠0.5～5摩尔、H2O2或过氧化苯甲酰0.1～3摩尔、甲基烯丙基醇0.5～5摩尔、聚乙二醇1～25摩尔、还原剂0.1～1.0摩尔、水5～25摩尔；按照上述配比，通入氮气，于60～65℃下回流，保持1～5小时，制得晶型分散剂B；步骤3、将超细二水石膏粉A、晶型分散剂B、转晶剂C、晶体改性剂D、水进行混合，加入30wt％的氢氧化钠水溶液调节PH为3～10，于120～140℃的反应温度下，保持2～5小时，去除水、分散剂B、转晶剂C、改性剂D，制备长柱状α-石膏晶体；步骤4、将制备好的长柱状α-石膏晶体采用旋风磨机进行研磨改性，得到α-超硬超高强石膏粉体，控制磨机的转速和研磨时间，控制α-高强石膏粉的粒径在10～20μm。作为本专利技术进一步的方案：在步骤1中，所述二水石膏为脱硫石膏、磷石膏、柠檬酸石膏、钛石膏、合成石膏中的一种或多种。作为本专利技术进一步的方案：在步骤2中，所述晶型分散剂B的分子量Mn为3000～30000，分子量分布系数Mn/Mw为1～5，离子强度(离子当量)为40～600mmol/100g。作为本专利技术进一步的方案：在步骤2中，所述聚乙二醇选自分子量为2000～50000中的任一种。作为本专利技术进一步的方案：在步骤2中，所述还原剂为亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、甲醛次硫酸氢钠、过硫酸钾、巯基丙酸、维生素E、乙二胺、乙二胺四乙酸钠、甘氨酸中的一种或多种。作为本专利技术进一步的方案：在步骤3中，所述转晶剂C为顺丁烯二酸、顺丁烯二酸钠、领苯二甲酸、苹果酸、天冬氨酸、谷氨酸、硫酸铝、硫酸铝钾中的一种或多种。作为本专利技术进一步的方案：在步骤3中，所述晶体改性剂D为磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、磷酸钠、磷酸钾中的一种或多种。作为本专利技术进一步的方案：在步骤3中，超细二水石膏粉A、晶型分散剂B、转晶剂C、晶体改性剂D、水按以下重量比进行混合：超细二水石膏粉A50.0～80.0％、晶型分散剂B0.1～0.3％、转晶剂C0.2～1.0％、晶体改性剂D0.05～0.2％、水19.0～49.0％。作为本专利技术进一步的方案：在步骤4中，所述长柱状α-石膏晶体的长度为300～700μm，直径为20～50μm，长度和直径比为10～20。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术从根本上改变传统制备高强石膏的转晶思路，克服了传统水热法制备高强石膏过程中固液含量低、能耗高、环境污染严重、产品强度不稳定等缺点；同时，制备得到的高强石膏2小时抗折强度可达到12Mpa以上，绝干抗压强度可达到100Mpa以上。本专利技术的α-超硬超高强石膏粉可广泛应用于医疗、航空、船舶、汽车、精密铸造、塑料、建筑艺术和工艺美本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种α‑超硬超高强石膏，其特征在于，采用密闭不锈钢反应釜，通过加入超细二水石膏粉A、晶型分散剂B、转晶剂C、晶体改性剂D、水进行混合，于120～140℃的反应温度下，保持2～5小时，去除水、分散剂B、转晶剂C、改性剂D，制备长柱状α‑石膏晶体；然后将制备好的长柱状α‑石膏晶体采用旋风磨机进行研磨改性，得到α‑超硬超高强石膏粉体。

【技术特征摘要】
1.一种α-超硬超高强石膏，其特征在于，采用密闭不锈钢反应釜，通过加入超细二水石膏粉A、晶型分散剂B、转晶剂C、晶体改性剂D、水进行混合，于120～140℃的反应温度下，保持2～5小时，去除水、分散剂B、转晶剂C、改性剂D，制备长柱状α-石膏晶体；然后将制备好的长柱状α-石膏晶体采用旋风磨机进行研磨改性，得到α-超硬超高强石膏粉体。2.一种如权利要求1所述的α-超硬超高强石膏的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、采用气流粉碎机或旋风磨机设备对原材料二水石膏进行破碎，制备粒径为1～10μm的超细二水石膏粉A；步骤2、制备晶型分散剂B；按如下原料的摩尔数配比：甲基丙烯酸1～20摩尔、甲基丙烯酸甲酯1～10摩尔、甲基烯丙基磺酸钠0.5～5摩尔、H2O2或过氧化苯甲酰0.1～3摩尔、甲基烯丙基醇0.5～5摩尔、聚乙二醇1～25摩尔、还原剂0.1～1.0摩尔、水5～25摩尔；按照上述配比，通入氮气，于60～65℃下回流，保持1～5小时，制得晶型分散剂B；步骤3、将超细二水石膏粉A、晶型分散剂B、转晶剂C、晶体改性剂D、水进行混合，加入30wt％的氢氧化钠水溶液调节PH为3～10，于120～140℃的反应温度下，保持2～5小时，去除水、分散剂B、转晶剂C、改性剂D，制备长柱状α-石膏晶体；步骤4、将制备好的长柱状α-石膏晶体采用旋风磨机进行研磨改性，得到粒径在10～20μm的α-超硬超高强石膏粉体。3.根据权利要求2所述的α-超硬超高强石膏的制备方法，其特征在于，在步骤1中，所述二水石膏为脱硫石膏、磷石膏、柠檬酸石膏、钛石膏、合成石膏中的一种或多种。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：程雲，
申请(专利权)人：浙江恒起新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33