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CN107709413A - 防水有机硅乳液、表现出优异抗裂性的防水板及其制造方法 - Google Patents

防水有机硅乳液、表现出优异抗裂性的防水板及其制造方法 Download PDF

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CN107709413A
CN107709413A CN201680038663.XA CN201680038663A CN107709413A CN 107709413 A CN107709413 A CN 107709413A CN 201680038663 A CN201680038663 A CN 201680038663A CN 107709413 A CN107709413 A CN 107709413A
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gypsum slurry
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Abstract

本发明涉及防水有机硅乳液、表现出优异的抗裂性的防水板及其制造方法，更具体而言，本发明涉及：包含硅油和乳化剂的防水有机硅乳液；包含水性石膏浆料的固化产物的防水板，该水性石膏浆料包含半水硫酸钙、硅油和特定催化剂，该防水板表现出了优异的抗裂性以及较低的总吸水率；及其制造方法。

Description

防水有机硅乳液、表现出优异抗裂性的防水板及其制造方法
技术领域
本发明涉及防水有机硅乳液、表现出优异抗裂性的防水板及其制造方法，更具体而言，本发明涉及包含硅油和乳化剂的防水有机硅乳液、包含水性石膏浆料的固化产物的防水板、及其制造方法。水性石膏浆料包含半水硫酸钙、硅油和特定催化剂，并且展示出表现出优异的抗裂性和较低的总吸水率。
背景技术
石膏板是一种具有出色隔音性且不易燃的轻质材料，其由于价格低廉而被广泛用作建筑内饰。用于建筑用石膏板的典型原料为半水硫酸钙，其通过对天然二水硫酸钙或经过脱硫的二水硫酸钙进行烧制以除去一些结晶水而制得。当半水硫酸钙与水反应时会产生热，并且会转化为具有结晶结构的二水硫酸钙。在此过程中，会很好地形成针状结晶结构，该结晶结构提高了石膏板的硬度，并且与石膏板的覆纸(covering paper)的纤维牢固紧密连接，从而得到被覆纸覆盖的石膏板。
为了提高生产率并制造具有各种功能的石膏板，加入了各种添加剂。例如，发泡剂是一种重要添加剂，其能够通过在石膏板中形成孔隙从而使石膏板重量较轻。作为发泡剂，一般而言，使用可在石膏板中形成孔隙的表面活性剂。石膏板易于受潮，但是当石膏板具有防水功能时，则其可用在淋浴间的墙壁上。此外，作为防水剂，一般而言，会使用有机硅、沥青或石蜡，其中沥青价格低廉，但是仅有黑色这一种颜色。在通过使用乳化剂使石蜡具有水溶性之后，将其加入石膏板制造过程中。然而，石蜡通过覆盖石膏表面从而表现出防水性，因此需要大量的石蜡。此外，当应用于石膏时，仅会表现出短暂的防水功能。
添加分散于水溶液中的石蜡，并且在石膏浆料制造过程中，使石蜡分散至浆料中。随着半水硫酸钙浆料生长为二水硫酸钙晶体，分散的石蜡转移至石膏表面。由于石蜡均匀分散在石膏表面上，因此提高了防水效果。然而，由于石蜡与石膏表面间的结合并不牢固，并且随着石膏板干燥过程中位于板中心处的生产用水移动至表面，石蜡也会移向表面或者发生凝聚，因此难以均匀地铺展在石膏表面上。因此，为了实现有效的防水功能，需要相对大量的石蜡，并且此后当石膏板中存在热变化时，石蜡可能会因有机材料而移动至角落或被稀释，因此难以预期得到稳定的防水性能。
当使用有机硅化合物作为防水剂时，硅油的氢官能团在石膏浆料制造过程中发生水解，并转化为羟基官能团。其官能团与二水硫酸钙中的结晶水的羟基官能团反应并发生水解，因此硅油固定至固体形式的二水硫酸钙。通过该过程，硅油与二水硫酸钙之间形成牢固的化学键从而覆盖石膏表面，并且显示出防水性能的甲基与石膏表面垂直，因此石膏表面展示出有效的防水功能。然而，硅油具有高消泡性，因此其会消除石膏芯中由发泡剂产生的气泡。
已有专利披露了一种化学稳定方法，其通过向表面活性剂中添加有机/无机稳定剂从而提高泡沫的稳定性(例如，美国未审查专利申请公开No.2006/0162839 A1)，该方法适用于避免对固体石膏颗粒产生的泡沫的消泡作用，或者抑制石蜡的烃带来的消泡性，但是当使用有机硅类防水剂时却难以应用该方法，这是因为有机硅类防水剂具有高消泡性。近来，披露了包括改进的设备的物理解决方案(例如，EP 1 637 302 A1)，但是未能解决所有问题。
发明内容
[技术问题]
本发明提供了一种有机硅乳液，即使当该有机硅乳液中含有少量硅油时，仍能够提供优异的防水性能，因此能够极大地降低原料成本，本发明还提供了展现出优异的抗裂性和低的总吸水率的防水板及其制造方法。
[技术方案]
本发明的防水板包含水性石膏浆料的固化产物，该水性石膏浆料包含半水硫酸钙、硅油和作为催化剂的碳酸盐岩矿物。
本发明的制造防水板的方法包括：形成水性石膏浆料，该水性石膏浆料包含半水硫酸钙、硅油和作为催化剂的碳酸盐岩矿物；以及使水性石膏浆料固化。
本发明的防水有机硅乳液包含硅油和乳化剂。
根据本发明的一个方面，防水板包含水性石膏浆料的固化产物，该水性石膏浆料包含半水硫酸钙、硅油、乳化剂和催化剂。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造防水板的方法，包括：
形成水性石膏浆料，该水性石膏浆料包含半水硫酸钙、硅油、乳化剂和催化剂；以及使水性石膏浆料固化。
[有益效果]
根据本发明，即使当使用少量硅油时，与石蜡相比，也能获得展现出优异的抗裂性和低的总吸水率的防水板。此外，当使用根据本发明的有机硅乳液时，硅油的消泡性受到抑制，从而使最终产品保持具有低密度、以及与使用石蜡时相同水平的气泡尺寸，即使当硅油量较低时，也能够展示出低的总吸水率(例如，6％以下)，并且能够极大降低原料成本。
附图说明
图1为根据本发明的石膏板的截面的光学显微图像，该石膏板是通过使用甲基氢聚硅氧烷(methylhydrogenpolysiloxane，MHP)(其为硅油)作为防水剂，并使用苯乙烯-马来酸(SMA)共聚物作为乳化剂而制得的。
图2为石膏板的截面的光学显微图像，该石膏板是通过使用甲基氢聚硅氧烷(MHP)作为防水剂但未使用乳化剂而制得的。
图3为石膏板的截面的光学显微图像，该石膏板是通过使用石蜡作为防水剂但未使用乳化剂而制得的。
具体实施方式
下面，将更详细地描述本发明。
在本发明的一个方面中，根据本发明的防水板包含水性石膏浆料的固化产物，该水性石膏浆料包含半水硫酸钙、硅油和作为催化剂的轻烧白云石。可将石膏浆料的固化产物用作石膏板的芯。
半水硫酸钙是通过对天然二水硫酸钙或脱硫二水硫酸钙进行烧制以部分除去结晶水而获得的。
在本发明的防水板中，基于100重量％的石膏浆料，石膏浆料中半水硫酸钙的含量可为(例如)40重量％至80重量％，更具体为50重量％至70重量％。此外，基于100重量％的石膏浆料，本发明的石膏浆料中的水含量可为(例如)20重量％至60重量％，更具体为30重量％至50重量％。
用于提供防水功能的硅油可包括经过至少部分加氢处理的直链或环状聚硅氧烷。这种聚硅氧烷在碱性环境中聚合时可形成高度交联的硅氧烷聚合物，并且该聚合物具有高防水性。更具体而言，所述聚硅氧烷可具有如下式所示的结构。
该式中，R1独立地为氢或非氢取代基(例如，未取代的或卤素取代的烷基、环烷基、芳基或杂芳基)，并且多个R1中至少一个R1、更具体为10％以上(例如，10％至100％)的R1为氢；R2为如上所述的非氢取代基；n为1至200的整数。
本文中，例如，烷基可具有1至4个碳原子，环烷基可具有5至10个碳原子，并且芳基可具有6至12个碳原子。杂芳基的成环原子的总数可为5至12，并且可具有选自N、O和S中的一种或多种杂原子。卤素可为氟、氯、溴或碘。
此外，更具体而言，聚硅氧烷可具有如下式所示的结构。
该式中，x和y分别为其所表示的结构单元的摩尔分数(molar fraction)，并且x+y＝1，其中x为0.1至1，y为0至0.9。
根据本发明的示例性实施方案，使用包含甲基氢聚硅氧烷(MHP)的硅油作为所述硅油。
本发明的防水板中，基于100重量份的半水硫酸钙，石膏浆料中硅油的含量可为(例如)0.04重量份至4重量份，更具体为0.1重量份至1.5重量份。当石膏浆料中硅油的含量远低于上述范围时，可能无法显示出所期望的防水性能，另一方面，当石膏浆料中硅油的含量远超过上述范围时，由于硅油特殊的消泡性，需要使用大量的石膏，浆料的粘度升高，因此石膏会在混合器中硬化。
本发明中，可在石膏板的制造过程中直接加入硅油，或者，可利用表面活性剂和/或高剪切旋转反应器或高压均质器将硅油在水中乳化，然后在石膏板的制造过程中将硅油以乳液或水性分散液的形式加入。
在以碱金属或碱土金属的氧化物或氢氧化物形式的碱性催化剂(在水性溶液中呈碱性的催化剂)的存在下，作为防水剂应用于石膏板的硅油通常会水解，从而使直链聚硅氧烷转化为支链聚硅氧烷，因此表现出防水性能。
然而，当使用碱性催化剂时，pH值升高，因此可能会妨碍半水硫酸钙的水合作用，并且由于低表面张力以及水解中作为副产物产生的氢气，硅油使石膏板浆料中产生的气泡破裂，因此难以形成轻质石膏板，或者可能在石膏板芯中出现裂纹。
因此，在本发明中，具体而言，通过如下方式解决了这些问题：在制造防水板时，使用了不含常规水泥、CaO、烧僵白云石/煅烧白云石、或Ca(OH)2、NaOH的碳酸盐岩矿物成分作为催化剂。
本发明的作为催化剂的碳酸盐岩矿物可为(但不限于)霰石、方解石或白云石，优选为轻烧白云石。
轻烧白云石的催化活性高于常规催化剂，例如烧僵(在1,700℃至1,800℃下煅烧)白云石或中温烧成(在1,000℃至1,500℃下煅烧)的白云石，其通过抑制猝发的催化活性从而避免了因硅油产生氢气而造成在石膏板中出现裂纹，并且不会延长半水硫酸钙的水合时间。此外，轻烧白云石不会与为了生产石膏板而添加的添加剂发生副反应，因此适用于石膏的生产过程中。特别是，使用聚萘磺酸盐(PNS)类高效减水剂来减少石膏成型中水的使用量，当其与硅氧烷一同使用时，石膏的密度升高，并且使石膏具有更小的孔隙尺寸。当出于这一原因而通过使用轻烧白云石以降低硅氧烷的含量时，可以将由硅氧烷造成的消泡降至最低。
通过将白云石在(例如)700℃至1,000℃的温度下煅烧，从而制得轻烧白云石，其组成如下。
在本发明的防水板中，相对于100重量份的半水硫酸钙，石膏浆料中碳酸盐岩矿物催化剂的含量可为(例如)0.2重量份至1.5重量份，更具体而言为0.3重量份至1.0重量份。当石膏浆料中催化剂的含量远低于上述范围时，硅油可能不会聚合，因此不能显示出充分的防水性能。另一方面，当石膏浆料中催化剂的含量远高于上述范围时，整个浆料的pH值升高，因此硬度可能会降低。
尽管对本文中使用碳酸盐岩矿物的平均粒径没有特别的限制，但是该平均粒径可为50μm至4,000μm，优选为500μm至2,500μm。当矿物催化剂的平均粒径过小时，难以转化或难以精确测量，并且当矿物催化剂的平均粒径大于4,000μm时，矿物催化剂远大于原料中的半水硫酸钙，因此无法均匀分散在石膏产品中，从而导致产品不均匀。
此外，在适于实现本发明目的的范围内，除了碳酸盐岩矿物之外，石膏浆料还可包含碱性催化剂。作为可额外使用的碱性催化剂，可单独使用或组合使用石灰石、熟石灰、水泥、MgO、CaO或CaMgO。
石膏浆料还可包含表面活性剂。作为表面活性剂，例如，可单独使用或组合使用阴离子表面活性剂(例如，含有硫酸根基团的阴离子表面活性剂)、非离子表面活性剂、两性表面活性剂(例如，甜菜碱)、烷基多糖苷或烷基醇(例如，C8 to C20烷基醇)，但是本发明不限于此。也可使用聚萘磺酸盐(PNS)类高效减水剂作为表面活性剂。
当石膏浆料中包含表面活性剂时，相对于100重量份的硅油，表面活性剂的含量可为(例如)2重量份至60重量份，更具体而言为5重量份至40重量份。当表面活性剂的含量过小时，表面活性剂可能不会有效地发挥作用，另一方面，当其含量过高时，石膏浆料的粘度可能增加，流动性降低，因此难以在混合器中混合。
在本发明的另一方面，提供了一种制造防水板的方法，该方法包括形成包含半水硫酸钙、硅油和作为催化剂的碳酸盐岩矿物的水性石膏浆料，并使该石膏浆料固化。
根据本发明的示例性实施方案，本发明的防水板可通过但不限于这样的方法制造，该方法包括：形成水性石膏浆料，该水性石膏浆料含有硅油或者硅油的水性乳液或水性分散体、碳酸盐岩矿物催化剂和半水硫酸钙；以及使该水性石膏浆料成型并固化，然而本发明不局限于此。
一般而言，为了制造多孔的轻质石膏板，会通过向包含阴离子表面活性剂的水溶液中注入高压空气从而制造预发泡体，并且在其与半水硫酸钙和经过称量的生产用水混合时进行成型。轻质石膏板需要具有大孔隙和小孔隙的适当组合，这是因为：在石膏板的制造过程中，大孔隙通常位于石膏板中心，而小孔隙通常位于石膏板的上表面和下表面，因此石膏板在背纸粘性、硬度和干燥条件方面具有优势。因此，维持适当的大气泡是很重要的。
与石蜡相比，硅油即使在含量较低时也表现出了优异的防水性。然而，由于硅油为消泡剂，因此其使石膏浆料中的气泡破碎并提高了石膏密度。当加入过量的减重剂以弥补因有机硅造成的气泡减少时，气泡的尺寸降低，并且浆料的粘性增加，因此难以将石膏板成型。此外，当使用常规的碱性催化剂时，由于反应速度过快，所以会急剧产生作为反应副产物的氢气分子，从而导致石膏产品中出现开裂。
在本发明中，通过使用与石蜡相比甚至更少量的硅油作为防水剂，从而获得优异的防水性能，并且通过使用碳酸盐岩矿物作为催化剂从而表现出适当的反应速率，由此抑制了石膏板中的开裂。
在一个示例性的实施方案中，可通过使用防水有机硅乳液来制造本发明的防水板。
本发明的防水有机硅乳液包含硅油和乳化剂。
硅油用来提供防水功能，并且可包括经过至少部分加氢处理的直链或环状聚硅氧烷。这种聚硅氧烷在碱性环境中聚合时可形成高度交联的硅氧烷聚合物，并且该聚合物具有高防水性。更具体而言，所述聚硅氧烷可具有如下式所示的结构。
在本说明书中，R1独立地为氢或非氢取代基(例如，未取代的或卤素取代的烷基、环烷基、芳基或杂芳基)，并且多个R1中至少一个R1、更具体为10％以上(例如，10％至100％)的R1为氢；R2为如上所述的非氢取代基；n为1至200的整数。
本文中，例如，烷基可具有1至4个碳原子，环烷基可具有5至10个碳原子，并且芳基可具有6至12个碳原子。杂芳基的成环原子的总数可为5至12，并且可具有选自N、O和S中的一种或多种杂原子。卤素可为氟、氯、溴或碘。
更具体而言，聚硅氧烷可具有如下式所示的结构。
在该式中，x和y分别为其所表示的结构单元的摩尔分数，并且x+y＝1，其中x为0.1至1，y为0至0.9。
根据本发明的示例性实施方案，使用包含甲基氢聚硅氧烷(MHP)的硅油作为所述硅油，并且相对于100重量份的有机硅乳液，甲基氢聚硅氧烷的量为0.1重量份至60重量份。
使用乳化剂以提高硅油水溶液的分散性，从而抑制其消泡性，并且作为乳化剂，可使用亲脂性单体和亲水性单体的共聚物。例如，亲脂性单体可为具有1至3个苯环的芳香族苯或芳基苯、或者芳基萘，通常可使用苯、甲苯或萘，更优选使用苯乙烯。亲水性单体可选自由具有一个或多个羟基(-OH)的聚合性单体(例如，醇、乙二醇等)、卤代苯乙烯(卤素-苯乙烯)、马来酸或其酸酐、丙烯酸单体或其衍生物、以及甲基丙烯酸单体或其衍生物构成的组。此外，亲脂性单体和亲水性单体的共聚物的盐形式(例如，Na盐、K盐、铵盐等)、水解形式、磺酸盐形式、以及部分或完全酯化形式也可用作乳化剂。
更具体而言，亲脂性单体和亲水性单体的共聚物可为选自由苯乙烯和烯丙醇的共聚物、苯乙烯和乙二醇的共聚物、苯乙烯和氯代苯乙烯的共聚物、苯乙烯和丙烯腈的共聚物、苯乙烯和马来酸或其酸酐的共聚物(SMA共聚物)、枯烯-精加工(finished)苯乙烯和马来酸或其酸酐的共聚物、SMA共聚物的水解形式、SMA共聚物的磺化形式、SMA共聚物的酯化形式、苯乙烯和丙烯酸的共聚物、苯乙烯和甲基丙烯酸的共聚物、及其盐形式构成的组中的一种或多种。市售可得的SMA共聚物产品可包括SMA1000、SMA2000、SMA3000、SMA4000和SMA17352，其由Cray Valley Ltd.生产。
在亲脂性单体和亲水性单体的共聚物中，亲脂性单体与亲水性单体的摩尔比可为(例如)1:1至8:1，更具体而言，为1:1至4:1。此外，为了使亲脂性单体和亲水性单体的共聚物溶解于水溶液中，可利用诸如NaOH、KOH或氨水之类的碱性溶液将该共聚物形成为盐形式以使之溶解。此处，当该水溶液的pH值过高时，会影响硅油中氢原子的活性，因此优选将共聚物水溶液的pH值保持在9至12的范围内。
由于亲脂性单体和亲水性单体的共聚物与硅油聚合物通过物理方式相连，从而形成胶束，因此亲脂性硅油可均匀分散在水中。其结果是，在聚合过程中，硅油易于分散在防水产品(例如，石膏)的表面上，因此即使有机硅的量较小时，也能表现出高防水性能。此外，可通过抑制硅油的消泡性从而在产品中适当地形成大尺寸气泡，由此可制得轻质防水产品。
在本发明的有机硅乳液中，相对于100重量份的硅油，乳化剂的含量可为(例如)0.002重量份至10重量份，更具体而言为0.3重量份至5重量份。当有机硅乳液中乳化剂的含量远远低于上述范围时，如上所述形成的胶束不能达到临界胶束浓度(CMC)，因此不能制备乳液。另一方面，当有机硅乳液中乳化剂的含量过高时，可能不能改善硅油的消泡性，因此会加速硅油的降解。
本发明的有机硅乳液还可包含发泡剂，以改善添加有发泡剂并进行发泡的产品的密度。作为发泡剂，可使用发泡表面活性剂，更具体而言，可单独使用或组合使用阴离子表面活性剂(例如，含硫酸根的阴离子表面活性剂)、两性表面活性剂(例如，甜菜碱)、烷基多糖苷或烷基醇(例如，C8至C20烷基醇)，但本发明不局限于此。
当本发明的有机硅乳液中包含发泡剂时，相对于100重量份的硅油，发泡剂的含量可为(例如)2重量份至60重量份，更具体而言为5重量份至40重量份。当有机硅乳液中发泡剂的含量远远低于上述范围时，由于硅油的消泡性，泡沫可能会消失，因此密度可能会升高。另一方面，当有机硅乳液中发泡剂的含量远远高于上述范围时，采用了该有机硅乳液的产品的浆料密度粘度可能会增加，因此浆料的流动性降低，并且难以在混合器中混合。
即使当硅油的量较小时，本发明的有机硅乳液也可提供优异的防水性能，并且有助于得到采用有机硅乳液的轻质产品，因此可应用于各种防水产品，如防水板，但本发明并不局限于此。
因此，在本发明的又一方面中，防水板包含水性石膏浆料的固化产物，该水性石膏浆料包含半水硫酸钙、硅油、乳化剂和催化剂。石膏浆料的固化产物可用作防水板的芯。
可通过烧制天然二水硫酸钙或脱硫二水硫酸钙以部分去除结晶水而制得半水硫酸钙。
本发明的防水板中，相对于100重量％的浆料，石膏浆料中半水硫酸钙的含量可为(例如)40重量％至80重量％，更具体而言，为50重量％至70重量％。此外，相对于100重量％的浆料，本发明的石膏浆料中的水含量可为(例如)20重量％至60重量％，更具体而言，为30重量％至50重量％。
如上所述，本发明的防水板中所含的有机硅乳液包含硅油和乳化剂。此外，如上所述，石膏浆料还可包含发泡剂。
在本发明的防水板中，相对于100重量份的半水硫酸钙，石膏浆料中有机硅乳液的含量可为0.0002重量份至4重量份，更具体而言为0.001重量份至1.5重量份。当石膏浆料中有机硅乳液的含量远远小于上述范围时，则不能表现出所需的防水性能。另一方面，当石膏浆料中有机硅乳液的含量远远高于上述范围时，尽管存在有机硅乳液，但是由于其消泡性(其为硅油的具体特性)，使得石膏的量增加，浆料的粘性升高，因此所得产物会在混合器中硬化。
催化剂可与存在于硅油中的活性氢反应，并起到在产物表面上形成硅氧烷聚合物的作用。此处，可使用碱性催化剂。例如，作为催化剂，可单独使用或组合使用石灰石、熟石灰、水泥、MgO、CaO、CaMgO或白云石，更具体而言，可单独使用或组合使用轻烧MgO、轻烧CaMgO或轻烧白云石，但本发明并不局限于此。
在本发明的防水板中，相对于100重量份的半水硫酸钙，石膏浆料中催化剂的含量可为0.2重量份至1.5重量份，更具体而言，为0.3重量份至1.0重量份。当石膏浆料中催化剂的含量远低于上述范围时，硅油可能不会聚合，因此不能显示出充分的防水性。另一方面，当石膏浆料中催化剂的含量远高于上述范围时，整个浆料的pH值升高，因此硬度可能降低。
在本发明的又另一方面中，提供了一种制造防水板的方法，该方法包括形成包含半水硫酸钙、硅油、乳化剂和催化剂的水性石膏浆料，以及使该石膏浆料固化。
根据本发明的示例性实施方案，可通过这样的方法制造本发明的防水板，该方法包括：通过将硅油和乳化剂混合以形成水性乳液，并将该水性乳液与催化剂和半水硫酸钙的混合物混合，从而形成水性石膏浆料；以及将该石膏浆料塑化并固化，但本发明并不局限于此。
一般而言，为了制造多孔的轻质石膏板，会通过向包含阴离子表面活性剂的水溶液中注入高压空气从而制造预发泡体，并且在与半水硫酸钙和经过称量的生产用水混合的时对其进行成型。轻质石膏板需要具有大孔隙和小孔隙的适当组合，这是因为：在石膏板的制造过程中，大孔隙通常位于石膏板中心，而小孔隙通常位于石膏板的上表面和下表面，因此石膏板在背纸粘性、硬度和干燥条件方面具有优势。因此，维持适当的大气泡是很重要的。
与石蜡相比，硅油即使在含量较低时也表现出了优异的防水性。然而，由于硅油为消泡剂，因此其使石膏浆料中的气泡破碎并增加了石膏密度。当加入过量的发泡剂以弥补因有机硅造成的气泡减少时，气泡的尺寸降低，并且浆料的粘性增加，因此难以将石膏板成型。此外，当使用碱性催化剂时，由于反应速度过快，所以会急剧产生作为反应副产物的氢气分子，从而导致石膏产品中出现开裂。
在本发明中，通过使用甚至更少量的硅油作为防水剂，从而获得优异的防水性能，并且通过组合使用乳化剂，从而可抑制硅油的消泡性，甚至通过使用碱性催化剂仍可显示出适当的反应速率，从而防止石膏板中出现开裂。
下面，将参照实施例和比较例更详细地描述本发明。然而，提供如下实例仅为了示例本发明，并且本发明的范围并不局限于此。
[实施例]
1.石膏板的制造
实施例1
通过将150g的半水硫酸钙、0.6g的甲基氢聚硅氧烷(MHP)、0.6g的下表1中示出的催化剂(在比较例1-2中，未使用催化剂)、以及97.5g的蒸馏水混合，从而制备石膏浆料。此处，相对于100重量份的半水硫酸钙，石膏浆料中还包含0.5重量份的PNS作为高效减水剂以及0.01重量份的阻滞剂(Retarder L)。将所制备的浆料固化，从而制备石膏试样。在比较例1-1中，相对于100重量份的半水硫酸钙，使用了3.5重量份的石蜡代替MHP以作为防水剂，并且未使用催化剂，从而制备石膏试样。
在根据KS F 3504规范干燥所制备的试样之后，测定所制备的试样的总吸水率(相对于100％的试样初始重量，试验后试样重量的增量)，并证实对石膏中是否存在裂纹进行确认，结果示于表1中。
[表1]
由表1的结果确认，当使用轻烧白云石作为催化剂时，与未使用催化剂或使用不同催化剂时相比，提供了优异的总吸水率(即，优异的催化活性以及由此得到的防水性能)，并且其不存在裂纹。
实施例2
通过与实施例1中所描述的相同的方法来制备实施例2-1的石膏试样，不同之处在于相对于100重量份的半水硫酸钙，使用了0.5重量份的MHP和0.5重量份的轻烧白云石。
同时，使用含有40重量％的MHP的乳液来制备实施例2-2的石膏试样，其中该乳液是通过使300g蒸馏水和200g的MHP的混合物在450巴下通过高压均质器而制备的，而并未直接使用MHP。此处，与实施例2-1中相同，相对于100重量份的半水硫酸钙，使用了0.5重量份的MHP和0.5重量份的轻烧白云石。
在比较例2中，相对于100重量份的半水硫酸钙，使用了3.5重量份的石蜡作为防水剂以代替MHP，并且未使用催化剂，从而制备石膏试样。
在通过与实施例1中所描述的相同的方法来干燥制备的样品试样之后，测定总吸水率，并对石膏中是否存在裂纹进行确认，结果示出于表2中。
[表2]
例子No. MHP注入类型 总吸水率(％) 开裂
比较例2 - 6.5 否
实施例2-1 直接注入 3.5 否
实施例2-2 乳化 3.8 否
由表2的结果确认，与石蜡相比，直接添加MHP和添加之前将MHP乳化的两种试样中，提供了优异的总吸水率，并且其不存在裂纹。
实施例3
通过实施例2-2中所描述的方法制备包含40重量％的MHP的乳液，并使用该乳液制备石膏试样，不同之处在于：在乳液的制备中，相对于100重量份的MHP，使用了3重量份的表3中列出的表面活性剂。在通过与实施例1中所描述的相同的方法来干燥制备的试样之后，测定总吸水率，结果示于表3中。
[表3]
例子No. 表面活性剂类型 总吸水率(％)
实施例3-1 (C12-C20)烷基硫酸盐 4.3
实施例3-2 正十二醇 3.9
II.防水有机硅乳液和石膏板的制备
为了制备石膏试样，首先制备有机硅乳液。通过使水、甲基氢聚硅氧烷(MHP)和乳化剂在450巴下通过高压均质器从而制备有机硅乳液。当使用乳化剂时，为了确定有机硅乳液的特征，在如表4中所示调节组成的同时制备乳液。乳液2至7中所使用的SMA为苯乙烯和马来酸的共聚物，其为通过使1摩尔至4摩尔的苯乙烯与1摩尔的马来酸共聚而制备的共聚物。乳液8和9中所使用的苯乙烯丙烯酸和甲基丙烯酸的共聚物为通过使苯乙烯和亲水基团以1:1的摩尔比共聚而制备的共聚物。
[表4]
实施例4
使用上述制备的乳液来制备石膏试样，以观察密度。通过向100重量份的半水硫酸钙中添加0.5重量份的减水剂(聚萘磺酸盐)、具有表4所示含量的所制备的乳液、作为催化剂的0.6重量份的轻烧白云石和49重量份的水，倒入预发泡体[该预发泡体通过将0.05重量份的发泡剂(GPA-01，由Stepane制造)和21重量份的水混合，并在高速搅拌器中以2,500rpm的转速将所得混合物发泡1分钟而制备]以将所得混合物混合，从而制备石膏浆料，并且将该石膏浆料固化，从而制备石膏试样。此处，在比较例4-1中，通过上述方法，使用了不含乳化剂的MHP乳液来制备石膏试样。测定所制备的石膏试样的密度，结果示于表5中。
[表5]
实施例5
通过调节乳液2中乳化剂的量制备乳液3和4，并按照与实施例4中所描述的相同的方式对乳液3和4进行实验，结果示于表6中。
[表6]
实施例6
测定实施例4-1和4-3的石膏试样的总吸水率。总吸水率通过如下方式获得：根据KS F 3504规范制备石膏试样，将石膏试样浸没在20℃的水中2小时，并测定基于初始质量(100％)的质量增量(％)。作为比较例6-1，使用了不含乳化剂的MHP而制备的石膏试样；作为比较例6-2，使用了这样的石膏试样，该石膏试样使用了作为防水剂的2.5重量分的石蜡(相对于100重量份的半水硫酸钙)以替代MHP而制备。测定结果示于表7中。
[表7]
1)催化剂的用量：相对于100重量份的半水硫酸钙的重量份(下同)2)2.5重量份的石蜡代替MHP
实施例7
通过调节乳液2的乳化剂中亲水基团和疏水基团的比例从而制备乳液5至7，并按照与实施例4中所描述的相同的方式对乳液5至7进行试验，结果示于表8中。
[表8]
实施例8
通过调节乳液2中亲水基团来制备乳液8和9，并按照与实施例4中所描述的相同的方式对乳液8和9进行试验，结果示于表9中。
[表9]
实施例9
按照与实施例4中所描述的相同的方式对与乳化剂混合的乳液10进行试验，结果示于表10中。
[表10]
实施例10
按照与实施例4的乳液2相同的方式制备MHP乳液，不同之处在于改变硅油的氢含量，使用预先制备的乳液并按照与实施例4相同的方式制备石膏试样，测定所制备的石膏试样的总吸水率。作为比较例10-1，使用了这样的石膏试样，该石膏试样通过使用3.5重量份的石蜡作为防水剂(相对于100重量份的半水硫酸钙)而制备。测定结果示于表11中。
-实施例10-1：MHP中的氢含量:甲基含量＝100％:0％
-实施例10-2：MHP中的氢含量:甲基含量＝50％:50％
-实施例10-3：MHP中的氢含量:甲基含量＝10％:90％
[表11]
实施例11
按照与实施例4-1相同的方式制备石膏试样，不同之处在于：还使用了表12中所示的发泡剂。测定所制备的石膏试样的密度，其示出于表12中。
[表12]
1)发泡剂的用量：相对于100重量份的硅油的重量份
实施例12
按照与乳液2相同的方式制备MHP乳液，不同之处在于按照如下所述改变乳化剂，使用预先制备的乳液并按照与实施例4相同的方式制备石膏试样，测定所制备的石膏试样的密度，结果示于表13中。
-实施例12-1：使用了枯烯-精加工SMA共聚物。
-实施例12-2：使用了部分酯化的SMA共聚物。
-实施例12-3：使用了磺化SMA共聚物。
[表13]

Claims (27)

1.一种防水板，包含：
水性石膏浆料的固化物，该水性石膏浆料包含半水硫酸钙、硅油和作为催化剂的碳酸盐岩矿物。
2.权利要求1所述的防水板，其中所述硅油包括具有如下式所示的结构的聚硅氧烷：
其中R1独立地为氢或非氢取代基，并且多个R1中至少一个R1为氢；R2为如上所述的非氢取代基；n为1至200的整数。
3.权利要求2所述的防水板，其中所述聚硅氧烷具有如下式所示的结构：
其中x和y分别为其所表示的结构单元的摩尔分数，并且x+y＝1，其中x为0.1至1，y为0至0.9。
4.权利要求1所述的防水板，其中所述碳酸盐岩矿物催化剂为霰石、方解石或白云石。
5.权利要求4所述的防水板，其中所述白云石为经过700℃至1,000℃下的煅烧的轻烧白云石。
6.权利要求1所述的防水板，其中，除了所述碳酸盐岩矿物之外，所述水性石膏浆料还包含碱性催化剂。
7.一种制造防水板的方法，包括：
形成包含半水硫酸钙、硅油和作为催化剂的碳酸盐岩矿物的水性石膏浆料；以及
使所述水性石膏浆料固化。
8.权利要求7所述的方法，其中利用所述硅油、所述碳酸盐岩矿物和所述半水硫酸钙的水性乳液或水性分散体以形成所述水性石膏浆料，并且使所述水性石膏浆料成型并固化。
9.一种防水有机硅乳液，包含：硅油和乳化剂。
10.权利要求9所述的防水有机硅乳液，其中所述硅油包括经过至少部分加氢处理的直链或环状聚硅氧烷。
11.权利要求10所述的防水有机硅乳液，其中所述聚硅氧烷具有如下式所示的结构：
其中R1独立地为氢或非氢取代基，并且多个R1中至少一个R1为氢；R2为如上所述的非氢取代基；n为1至200的整数。
12.权利要求9所述的防水有机硅乳液，其中所述乳化剂为亲脂性单体和亲水性单体的共聚物或其盐形式、其水解形式、其磺化形式和部分或完全酯化形式。
13.权利要求12所述的防水有机硅乳液，其中所述亲脂性单体为苯乙烯，并且其中所述亲水性单体选自由包含一个或多个羟基(-OH)的聚合性单体、卤代苯乙烯、马来酸或其酸酐、丙烯酸单体或其衍生物和甲基丙烯酸单体或其衍生物构成的组。
14.权利要求9所述的防水有机硅乳液，其中所述乳化剂为选自由苯乙烯和烯丙醇的共聚物、苯乙烯和乙二醇的共聚物、苯乙烯和氯代苯乙烯的共聚物、苯乙烯和丙烯腈的共聚物、苯乙烯和马来酸或其酸酐的共聚物、枯烯-精加工苯乙烯和马来酸或其酸酐的共聚物、苯乙烯和马来酸或其酸酐的共聚物的水解形式、苯乙烯和马来酸或其酸酐的共聚物的磺化形式、苯乙烯和马来酸或其酸酐的共聚物的酯化形式、苯乙烯和丙烯酸的共聚物、苯乙烯和甲基丙烯酸的共聚物、以及其盐形式构成的组中的一种或多种。
15.权利要求9所述的防水有机硅乳液，还包含发泡剂。
16.权利要求15所述的防水有机硅乳液，其中所述发泡剂选自阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、烷基多糖苷、烷基醇以及它们的组合所构成的组。
17.一种防水板，包含：
含有半水硫酸钙、硅油、乳化剂和催化剂的水性石膏浆料的固化产物。
18.权利要求17所述的防水板，其中所述硅油包括经过至少部分加氢处理的直链或环状聚硅氧烷。
19.权利要求18所述的防水板，其中所述聚硅氧烷具有如下式所示的结构：
其中R1独立地为氢或非氢取代基，并且多个R1中至少一个为氢；R2为如上所述的非氢取代基；n为1至200的整数。
20.权利要求17所述的防水板，其中，所述乳化剂为亲脂性单体和亲水性单体的共聚物或其盐形式、其水解形式、其磺化形式、以及部分或完全酯化形式。
21.权利要求20所述的防水板，其中所述亲脂性单体为苯乙烯，并且其中所述亲水性单体选自由包含一个或多个羟基(-OH)的聚合性单体、卤代苯乙烯、马来酸或其酸酐、丙烯酸单体或其衍生物、以及甲基丙烯酸单体或其衍生物构成的组。
22.权利要求17所述的防水板，其中所述乳化剂为选自由苯乙烯和烯丙醇的共聚物、苯乙烯和乙二醇的共聚物、苯乙烯和氯代苯乙烯的共聚物、苯乙烯和丙烯腈的共聚物、苯乙烯和马来酸或其酸酐的共聚物、枯烯-精加工苯乙烯和马来酸或其酸酐的共聚物、苯乙烯和马来酸或其酸酐的共聚物的水解形式、苯乙烯和马来酸或其酸酐的共聚物的磺化形式、苯乙烯和马来酸或其酸酐的共聚物的酯化形式、苯乙烯和丙烯酸的共聚物、苯乙烯和甲基丙烯酸的共聚物、以及其盐形式构成的组中的一种或多种。
23.权利要求17所述的防水板，其中所述催化剂为碱性催化剂。
24.权利要求17所述的防水板，其中所述水性石膏浆料还包含发泡剂。
25.权利要求24所述的防水板，其中所述发泡剂选自阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、烷基多糖苷、烷基醇以及它们的组合所构成的组。
26.一种制造防水板的方法，包括：
形成包含半水硫酸钙、硅油、乳化剂和催化剂的水性石膏浆料；以及
使所述石膏浆料固化。
27.权利要求26所述的方法，包括：
形成所述水性石膏浆料，包括：
通过混合所述硅油和所述乳化剂从而形成水性乳液；以及
将所述水性乳液与所述催化剂和所述半水硫酸钙的混合物混合；以及
其中使所述石膏浆料成型并固化。
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