复合型石膏防水剂的研制

data-full-width-responsive="true"> 复合型石膏防水剂的研制张国辉,关瑞芳,李建权,李国忠(济南大学材料科学与工程学院,山东济南250022)石膏是一种应用历史悠久的多功能气硬性胶凝材料,与水泥和石灰并列为三大胶凝材料,是制作新型建材的良好原材料。但是石膏制品吸湿性强,吸湿后强度明显降低,且制品容易翘曲变形。因此,对石膏硬化体耐水性能的研究显得尤为重要。在这方面世界各国学者都做了大量的研究工作。一些研究采用在石膏料浆中加入防水材料[1 ] ,使硬化的石膏体内部颗粒表面形成防水层,例如在石膏中加入金属皂、沥青、硬脂酸、树脂等。另外一些研究采用把憎水材料喷射到石膏硬化体表面上,或在产品上涂憎水材料[2 - 8 ] ,在表面形成憎水层。上述两种技术措施对石膏的短期防水都有较好的效果,使得石膏制品2 h 吸水率为3 %～6 % ,但是长期防水效果均不理想,24 h 吸水率一般在10 %以上。本文中根据石膏制品的微观结构特征和吸水机理,研究了一种复合型石膏防水剂,使得石膏硬化体24 h 吸水率为3 1 %。1 　实验1 1 　原材料(1) 石膏　山东金信有限公司的型半水石膏,其成分见表1。(2) 其他原料为硬脂酸、硬脂酸乳化剂、聚乙烯醇、萘系减水剂、柠檬酸缓凝剂、消泡剂及明矾石膨胀剂,均为化学纯试剂,购于济南化工商店。1 2 　实验方法11211 　硬脂酸乳液及硬脂酸- 聚乙烯醇乳液的配制理论上制备乳化硬脂酸所需的能量,是将熔融的硬脂酸分散为小滴和形成新界面所需的功。通过对乳化硬脂酸的分析知,实际上这种功所需要的能量非常小,大量的能量是在加热和冷却过程中消耗掉的[9 ] 。如果将室温20 ℃的硬脂酸,升温至80 ℃乳化制备成固含量为10 %的硬脂酸乳液,再将硬脂酸乳液由80 ℃冷却到20 ℃的总能耗为49 2 % ,而水相能耗占42 2 % ,油相能耗占7 0 % ,可见乳化所需的能耗是很低的,仅占1 6 %。实际上还需要加上克服摩擦和流体开始运动需要的能量,但即使加上这些能量后,乳化所需的热能还是很小的。由此可见,在传统乳化法中,有大量的能量是在乳化过程中对物料的加热和冷却中消耗掉的。因此,如果考虑只在必要的乳化环节上供给乳化所需的能量,而尽量减少不必要的加热和冷却,就会大大节省能量。因而,提出如下节能乳化方法。将乳化过程中欲加入的水(GW) 分成A 和B 两部分(即A +B = GW) ,在乳化过程中,仅对硬脂酸和B 部分水加热,经乳化后,再加入A 部分的低温水,此时,A 部分的低温水既从乳化的系统中获得能量实现乳化,同时又对乳化体系实施降温,可将乳化体系降低一定的温度。很明显,A、B 部分质量比m (A) / m(B) 的值越大,越节能,但是在实验中可以看到,如果m (A) / m(B) 的比值过高,硬脂酸颗粒较粗,憎水效果不好。由图1 可以看到,当m (A) / m (B) 比值大于1 5时,乳化硬脂酸粒径明显增大,这是由于乳化体系形成过于浓缩的乳化液,其粘度增大,使搅拌不充分,因而在乳化时引起粒子变得粗大。在本实验中采用m(A) / m (B) 比值为1 25 ,得到了粒径较小、分散稳定的硬脂酸乳液。图1 　m (A) / m (B)的比值对乳化液粒径的影响　　称取10 g 硬脂酸加入到200 g 水中,开始加热、搅拌,待硬脂酸完全融化,停止加热,在搅拌状态下滴加适量乳化剂、消泡剂,并冷却至常温,得到硬脂酸乳液。称取2 g 聚乙烯醇加入到200 g 水中,开始加热、搅拌,待聚乙烯醇完全溶解后,将硬脂酸10 g 加入到溶液中,继续加热、搅拌,待硬脂酸完全融化,停止加热,在搅拌状态下滴加适量乳化剂、消泡剂,并冷却至常温,得到硬脂酸- 聚乙烯醇乳液。