專利名稱：用于防水石膏產(chǎn)品的添加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種添加劑，用于改善防水石膏產(chǎn)品。本發(fā)明涉及一種乳劑，這種乳劑包括一種蠟或者蠟的化合物，一種烷基苯酚，一種聚奈磺酸鈉鹽，和一種淀粉絡(luò)和物；乳劑用于改善防水石膏產(chǎn)品。本發(fā)明還涉及一種生產(chǎn)所述乳劑的方法。
背景技術(shù)：
石膏(硫酸鈣二水化合物)的特性使其廣泛用于工業(yè)和建筑業(yè)產(chǎn)品之上，尤其是石膏板。它是廣泛應(yīng)用價格低廉的原材料，通過脫水和再水合的過程，可以被再鑄型，用模具或者其他的工具使其成為有用的形狀。石膏板的基礎(chǔ)材料是人造的，這種材料來自硫酸鈣(石膏)的半氫氧化物，通常稱為灰泥，這種灰泥是通過祛除二水化合物中的水相的這種熱轉(zhuǎn)換過程完成的。
在制作石膏板的過程中，石膏泥漿必須流在一個紙質(zhì)的基層上。在接下來的過程中，泥漿/基層組合物被鑄型，即將這種組合物通過軸滾之間，同時在鑄型的過程中，一個紙制的背板形成于被鑄型的石膏泥漿之上。因此，石膏泥漿必須具有充分的流動性，以至于可以制造出形狀合適的石膏板。流動性是指石膏泥漿的流動能力。
對于石膏板制造很重要的一點(diǎn)是，石膏泥漿在有限的程度內(nèi)可以被塑型。發(fā)泡性是指其產(chǎn)生泡沫的能力。當(dāng)石膏泥漿和紙制基層通過塑型用的軸滾時，必定有一定數(shù)量的石膏泥漿回流，并積累在軸滾夾上，如此以至穩(wěn)定流量的石膏泥漿被輸送到塑型用軸滾之處。發(fā)泡性對泥漿石膏在軸滾夾處回流的能力十分重要。可以應(yīng)用塑型金屬板，來減少輥?zhàn)拥膽?yīng)用，但是發(fā)泡性對于成品密度的控制十分重要。
因?yàn)槭喟逯圃爝^程的連續(xù)特性，其中石膏泥漿流在基層上，而基層通過塑型的軸滾，在塑型之后石膏泥漿流動的寬度對于保持石膏板成品的尺寸是十分關(guān)鍵的。石膏泥漿停止流動的時間是預(yù)先設(shè)定的。因此，預(yù)先設(shè)定的時間是石膏泥漿的重要特性。石膏泥漿的規(guī)定時間也是它的一個重要特性。規(guī)定時間是指石膏泥漿在加熱干燥，至固體石膏板完成時所用的時間。正如在技術(shù)領(lǐng)域中所共知的，在連續(xù)的石膏板制造過程中，石膏泥漿具有一個一致的規(guī)定時間是非常重要的。
石膏板吸水，這將降低墻板的強(qiáng)度。已有技術(shù)中的產(chǎn)品，像普通的石膏板，石膏片，石膏塊，石膏鑄件和類似的物質(zhì)，都相對的具有很少的防水能力。例如，當(dāng)普通的石膏板，浸泡在水中，將迅速吸收大量水分，而損失很大強(qiáng)度。實(shí)際的測試表明，當(dāng)一個2英尺乘以4英尺的圓柱體石膏板核心材料浸泡在70°F的水中，圓柱體在浸泡40分鐘后表現(xiàn)出36％的吸水率。
之前的努力是給石膏板提供防水特性，包括同瀝青、金屬性肥皂物質(zhì)、樹脂和蠟這樣的添加劑結(jié)合到水合的石膏泥漿中去。所得到的材料很難應(yīng)用，并且核心特性難于控制。聚硅氧烷系統(tǒng)已經(jīng)被用于給予石膏板以防水性。但是，基于聚硅氧烷系統(tǒng)花費(fèi)高又難于使用。一個完成的石膏產(chǎn)品被覆蓋有防水膜或者外殼。一個特別的例子，是在過去，試圖提供一個防水的石膏產(chǎn)品，是熔化的石蠟、瀝青或者臘噴霧到水合的石膏泥漿中去。
現(xiàn)有技術(shù)中，另外的一個提供防水石膏產(chǎn)品的例子是，蠟質(zhì)乳液加入到水合泥漿中去，所述的蠟質(zhì)乳液可以為固體石蠟和瀝青，比例為1-10份瀝青相對于1份蠟質(zhì)物質(zhì)。因此，瀝青是一種溶解性相對于固體石蠟溶解性很差的物質(zhì)，相似的，蠟在常溫下，解決方法是，從一個高溫冷卻的過程，將沉積微笑的石蠟晶體在瀝青-石蠟的表面上。
聚乙烯醇已經(jīng)用于提供一個室溫系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可以用于增加石膏的防水性。但是聚乙烯醇會很快分解，因此，在使用之前，要不斷的攪拌。聚乙烯醇做固有的不穩(wěn)定性，將產(chǎn)生混合物的層化。因此，聚乙烯醇系統(tǒng)將形成不均勻的化合物。此外，在不同項(xiàng)中的不穩(wěn)定性，也有著細(xì)菌生長的可能性。
因此，需要有一種添加劑，用于給于石膏產(chǎn)品防水特性，并且要經(jīng)濟(jì)耐用。需要一種防水添加劑，它不需要使用很昂貴的成分，如聚乙烯醇等。還需要一種穩(wěn)定的防水添加劑。進(jìn)一步需要一種防水添加劑，它在室溫下穩(wěn)定，不需要在用于石膏溶液之前加熱。還需要一種穩(wěn)定的防水添加劑，它不需要連續(xù)攪拌以保持穩(wěn)定性。還需要一種防水添加劑，它不需要添加抗菌劑來防止系統(tǒng)內(nèi)部的細(xì)菌生長。當(dāng)然，這樣的添加劑在行使以上功能的時候，不會形象流動性、發(fā)泡性，預(yù)先設(shè)定時間或者規(guī)定時間。
在歷史上，在石膏板生產(chǎn)過程中，將一定產(chǎn)品加入石膏泥漿以獲得一定的防水性能，可以將瀝青，熔解的蠟質(zhì)物質(zhì)，乳化的蠟智物質(zhì)/瀝青，乳化的蠟質(zhì)物質(zhì)，和不同的硅樹脂產(chǎn)品。這些現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)，在相關(guān)的領(lǐng)域中都表現(xiàn)出了一些不足。這些缺點(diǎn)包括，但不限于，固體的不一致性，乳液的不穩(wěn)定性，因?yàn)闅浜土蚧瘹錃怏w的增加而造成的對健康的威脅。需要一種添加劑可以針對上述條目并給于石膏產(chǎn)品以防水特性。
在早期的作品中已經(jīng)被注意到的是，將從玉米、西米椰子、小麥、水稻中提取的淀粉樣品同一種配位試劑相結(jié)合，如硼酸鈉，同其他化學(xué)成分相結(jié)合，特別是LIGNOSULFATE的鈉鹽，C24和大量的聚合烷基苯酚和蠟質(zhì)物質(zhì)，組合成一種穩(wěn)定的蠟質(zhì)乳液，適合結(jié)合進(jìn)入石膏泥漿，并給于其防水性。然而，系統(tǒng)表現(xiàn)出了相對于之前已知的蠟質(zhì)乳液很多的優(yōu)點(diǎn)，它有很多不足，包括PH值的降低，因?yàn)長IGNOSULFATE的鈉鹽的長期儲存而分解，從而造成的細(xì)菌活性，根據(jù)溫度和時間的變化所發(fā)生的黏度的變化，水和蠟表面的輕微分解，小于在混合物中預(yù)期的使用率，因?yàn)樽兓诨旌衔镏胁⒉怀Ｒ姟?br> 發(fā)明概述
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種乳狀添加劑和一種制備這種乳狀添加劑的方法，這種方法針對水分的吸收、黏度控制、穩(wěn)定性和泥漿流動性。
在一個實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種乳液，這種乳液包括，至少一種蠟狀物，一種烷基苯酚，一種聚奈磺酸鈉鹽，一種堿金屬氫氧化物，一種復(fù)合淀粉。聚奈磺酸鈉鹽和堿金屬氫氧化物反應(yīng)得到一種聚奈磺酸鈉鹽的鹽。本實(shí)施例的乳液可以加入到熱的甚至是沸騰的水中，乳液不發(fā)生分離或者凝化。本發(fā)明所述的乳液在一定時間內(nèi)是穩(wěn)定的，在儲備在室溫下的時候不需要添加殺菌劑。本發(fā)明的乳液用于提供防水石膏產(chǎn)品。
在另一個是實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種制備乳液的方法，包括如下步驟
a)混合至少一種蠟質(zhì)物質(zhì)和一種烷基苯酚，提供第一種預(yù)先混合物質(zhì)；
b)將聚奈磺酸鈉鹽，一種堿金屬氫氧化物，水，和一種復(fù)合淀粉混合提供第二中預(yù)先混合物質(zhì)；
c)將第一種預(yù)先混合物質(zhì)和第二種預(yù)先混合物質(zhì)相混合，提供一種混合物；和
d)使混合物均勻化。
本發(fā)明所述的乳液用于給于石膏產(chǎn)品防水性。
本發(fā)明所述乳液用于給于石膏產(chǎn)品防水性。本發(fā)明所述乳液可以包括一種火延緩劑。本發(fā)明所述乳液可以用于生產(chǎn)普通的石膏板，用石膏板生成的合成物，如石膏/光線合成物，和其他石膏制品。
發(fā)明詳述
根據(jù)本發(fā)明的宗旨為一種乳液，用于賦予石膏產(chǎn)品以防水特性。本發(fā)明所述乳液可以被加入石膏和水的混合物當(dāng)中，并不影響混合物的特性，這一點(diǎn)對于生產(chǎn)如石膏板等石膏產(chǎn)品十分必要。這樣的特性包括，流動性、發(fā)泡性和設(shè)定時間。
對于生產(chǎn)石膏墻板產(chǎn)品，賦予成品防水特性是十分重要的，如此以至來限制水的最大吸收量在做墻板的吸水試驗(yàn)時。例如，對于原材料測試的美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM1396和這個所述的測試。
研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，用于早期工藝的普通淀粉，需要蒸煮時間/溫度以達(dá)到凝膠化的狀態(tài)，并達(dá)到一個特殊的黏度。進(jìn)一步的是，初始黏度在一定數(shù)值范圍內(nèi)連續(xù)移動，這個數(shù)值范圍，這個數(shù)值范圍受到儲存條件和化學(xué)添加劑的影響。這些是由于系統(tǒng)的不可預(yù)測的特性。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，通過使用淀粉混合物，如酸改良性的，羥乙基化的，氧化的和/或陽離子化的的淀粉，同如配位試劑和聚奈磺酸鹽，連同聚合苯酚相結(jié)合，所有的都在正確的連接關(guān)系當(dāng)中，顯著的不足可以被克服，并且，所得的蠟質(zhì)乳液具有超強(qiáng)的吸水控制的表現(xiàn)，添加劑就制成了。根據(jù)最新的發(fā)現(xiàn)，組合物具有在低溫和高溫下的高水平穩(wěn)定性，提供了一個不變的和可預(yù)測的濃度，減少了生物滅菌劑的需要量，也減少了之前的控制生物活性的系統(tǒng)的需求，提供了一個相對于其他添加劑的高水平的防水性。
進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，硼酸鹽化合物，鉬酸鹽化合物、鉬化合物是極其有效的配位試劑。有用的配位試劑的例子為(但不局限于所述的例子)，硼酸鈉、硼酸鎂、和其他硼酸鹽化合物；鉬酸銨、鉬酸鈉、鉬酸鎂和其他鉬酸鹽化合物；二硫化鉬和其他鉬的化合物。
配位試劑(例如，四硼酸鈉十水化合物、鉬酸鈉二水化合物、二硫化鉬或者其他化合物)和改性淀粉的比率在很大才程度上影響著板/泥漿方法中其他必要特性的控制，如泡沫支撐和和泥漿添加劑的兼容性。這些化學(xué)上的新發(fā)現(xiàn)，減少了對木質(zhì)素硫酸鈉(lignosulfate)的需要，這種物質(zhì)用于之前用于表面活性劑和分散劑，以幫助減少控制生物活性的生物滅菌劑的需要量。
研究還發(fā)現(xiàn)，這些組合物，和他們之間的比率，對于闡明這種穩(wěn)定的可重復(fù)實(shí)施的蠟狀乳液是十分重要的，并且是在特定生產(chǎn)過程中的必要步驟。比率的范圍，淀粉∶硼酸鹽，或淀粉∶鉬酸鹽，或淀粉∶鉬化合物的范圍大約為4∶1到20∶1(重量比)。
水，一種配位試劑(是，一種硼酸鹽化合物，一種鉬酸鹽化合物，或者一種鉬化合物)和一種淀粉，是最先混合的，以形成配位淀粉，用于本發(fā)明的實(shí)施例中，接下來的，聚奈磺酸鹽聚合物和氫氧化鉀加入到配位淀粉的混合溶液中。將這種混合物至于185°F到205°F的溫度下，放置，直至淀粉到達(dá)其最大的凝膠狀態(tài)，這種凝膠狀態(tài)經(jīng)常發(fā)生在20-到分鐘之后。將蠟狀化合物同聚合狀態(tài)的羥基苯酚相結(jié)合，并在185°F到205°F的溫度下。因此，蠟狀物相加入到水相當(dāng)中，并發(fā)生反映，形成配位的表面活性劑。一種去污劑/分散劑通過組合物和聚合羥基苯酚和聚奈磺酸鹽的反映而形成，以改變蠟的晶體結(jié)構(gòu)并允許蠟的晶體抵抗其自身的電鍍或者耦合，并保持分離狀態(tài)直至他們將電極傳遞至石膏。反應(yīng)系統(tǒng)通過壓力為2,000到4,000psi的均質(zhì)器，之后在規(guī)定的速度下冷卻，以控制完成的蠟質(zhì)乳液的穩(wěn)定性和黏度的控制。均質(zhì)化的溶液存在于溫度為135 °F到145°F的均質(zhì)器中。混合物之后冷卻至80°F到110°F。要控制冷卻速度以避免蠟狀物質(zhì)的再結(jié)晶和溶液的破壞。
結(jié)合聚奈磺酸鹽提升了對于石膏晶體的負(fù)極電荷，因此，給蠟提供一個活性部位以使蠟排列或者賦予防水特性。進(jìn)一步的說，研究發(fā)現(xiàn)，通過組合物中改性淀粉化合物，和與其他化合物的適當(dāng)比率，一個低黏度系統(tǒng)可以被開發(fā)，以允許一個更寬的固體范圍，從40％到60％的重量百分比可以被應(yīng)用。
乳液的制備
乳液的制備是通過加熱蠟和表面活性劑(蠟混合物)在一個容器中，加熱水和配位試劑(如硼酸鹽化合物、鉬酸鹽化合物或者鉬化合物)和玉米淀粉(水混合物)在另一個器皿中。攪拌加熱這兩種混合物，大約在185°F(85℃)。接下來，將蠟混合物傾倒在水混合物中，邊傾倒邊混合。將所得的混合物放置在一個高速攪拌器中。通過均質(zhì)化，優(yōu)選的，所得膠囊的直徑在0.6到1.8微米之間。但是，所得膠囊的的直徑可以在0.5到2.5微米之間。這種均質(zhì)化水平可以被達(dá)到，例如，使用一雙孔均質(zhì)器，在大約2,000到4,000psi的壓力下操作。
優(yōu)選的是，均質(zhì)化混合物在均質(zhì)化步驟之后被冷卻。最優(yōu)選的是，均質(zhì)化混合物被冷卻大約從185°F至100°F。這些可以通過將均質(zhì)化混合物通過一個浸在室溫的水中的冷卻線圈來達(dá)到。
HLB數(shù)值
親水/親脂平衡(HLB)數(shù)值描述了混合物和它在水中溶解性的關(guān)系。一個乳化器具有一個低的HLB的數(shù)值，并成為油可溶解性的，和一個高HLB數(shù)值將趨于水溶解性的。典型的，一個水溶性的乳化器或者他們的混合，用于形成一個油/水乳液，就像此處描述的，或者可溶性的油或者蠟，或者得一些除垢的方法。因此，HLB數(shù)值可以用于描述或者用于挑選合適的乳化器或者乳化系統(tǒng)。
當(dāng)兩個或者更多的成分聯(lián)合起來的時候，混合物的HLB數(shù)值是個體的HLB數(shù)值的重量平均值。下述公式可以用于混合物質(zhì)的HLB數(shù)值。
其中，Q1＝材料1的重量；HLB1＝材料1的HLB數(shù)值
Q2＝材料2的重量；HLB2＝材料2的HLB數(shù)值
Qn＝材料n的重量；HLBn＝材料n的HLB數(shù)值
樣本測試
測試樣本通過將下列物質(zhì)混合，50克石膏，35.97克水，和1.92克特定的乳液。由于控制的目的，沒有加入乳液。石膏、水和乳液(如果加入的話)混合在一起并且靜止1分鐘。然后將混合物再混合30秒。在第二次混合之后，樣本可以用于流動性試驗(yàn)。
流動性試驗(yàn)
將用上述方法混合的混合物倒出形成一個圓形平面，并且直徑可以測量。圓形平面的直徑是樣本流動性的參數(shù)。直徑越大，樣本的流動性越強(qiáng)。
發(fā)泡性測試
發(fā)泡性測試用于決定蠟乳液對石膏泥漿中泡沫穩(wěn)定性的影響。在這種測試中，稱量出0.6克的商業(yè)上可用的泡沫(foamant)和2克蠟乳液。泡沫和乳液位于一個攪拌機(jī)中，混合100克水。將混合物攪拌20秒。在攪拌步驟結(jié)束的時候，泡沫立即從攪拌杯中涌入一個150毫升的阻斷器，以阻斷涌出。傾倒掉任何過剩的，將留在攪拌杯中的物質(zhì)放置在一邊。泡沫的密度是由150毫升阻斷器中的泡沫的重量決定的。在阻斷器停止后的兩分鐘，任何存在于攪拌杯泡沫中的液體都被排出并且丟棄。一個干凈的，衡量150毫升的阻斷器充滿了殘留的泡沫。一種第二泡沫密度又以上所述決定。本發(fā)明所述乳液，泡沫密度是可以接受的是從40-50克/150毫升，測量在20秒的時候進(jìn)行；和密度在10-45克/150毫升，測量在2分鐘的時候進(jìn)行。
吸水測試
在流動性測試的圓餅狀流體在110°F的時候至少要24小時才能干燥。在這段時期的末尾，圓餅狀流體被稱重并記錄。之后，風(fēng)干的圓餅狀流體被浸入水中兩個小時。在浸入的兩個小時之后，圓餅狀流體被稱重記錄。水的含量可以通過兩次記錄重量的不同而被計算出來。
材料
不同來源的石膏可以被用于本發(fā)明的溶液中。但是，水合石膏樣品所需水的量將根據(jù)樣品的純度而不同。
本發(fā)明各個實(shí)施例中所用到的蠟可以是任何商業(yè)上已知的制品，并且熔點(diǎn)在120°F到150°F之間，優(yōu)選的是在135°F到145°F之間。這樣的蠟的特色是低揮發(fā)性，表現(xiàn)出少于10％的重量流失，在標(biāo)準(zhǔn)的熱量分析中。此外，這些蠟中的油的含量少于總重量的1％。這些蠟分子量相對較高，具有平均鏈長C36，即具有36個碳鏈的長度或者更多。
在一個特定的實(shí)施例中，使一種或者更多的蠟皂化是十分有用的。在這種方法中，經(jīng)過皂化的蠟的功能用做表面活性劑。用于這種用途的蠟局限于這種蠟應(yīng)該具有一個酸度值，或皂化值或者熔點(diǎn)大于180°F。這種蠟的皂化可以通過將蠟同一個強(qiáng)的基礎(chǔ)材料，如氫氧化鈉或氫氧化鉀等。本發(fā)明中可以被皂化的蠟包括，褐煤蠟、巴西棕櫚蠟、蜂蠟、月桂蠟、蓖麻子蠟、日本蠟、椰子蠟、鯨蠟、甘蔗蠟、毛脂蠟、已經(jīng)其他蠟。皂化一種蠟所需要的基礎(chǔ)材料可以被計算，基于蠟的皂化值。例如，皂化值被分為1000等份的氫氧化鉀以加入到每克蠟中。
用于本發(fā)明乳液中的淀粉是配位淀粉，淀粉可以進(jìn)行原位配位，在乳化的過程中，或者淀粉可以在加入到乳液中之前進(jìn)行配位。優(yōu)選的是，淀粉的配位是通過將淀粉同配位試劑混合而達(dá)到的，這種配位試劑可以是硼酸鹽化合物、鉬酸鹽化合物或者鉬化合物。例如，優(yōu)選的硼酸鹽化合物是四硼酸鈉十水化合物。例如，優(yōu)選的鉬酸鹽化合物七氨鉬酸鹽。例如，優(yōu)選的鉬化合物是二硫化鉬。用于配位淀粉的其他化合物包括重硼酸銨，戊硼銨、戊硼鉀、四硼酸鉀、焦硼酸鋰和硼酸鎂化合物；鉬酸鋇、鉬酸鈣、鉬酸鋰、鉬酸鈉；和其他鉬化合物。本發(fā)明用于形成配位淀粉的淀粉包括(但是并不局限于這些例子)，玉米、稻米、小麥、土豆、西米椰子和其他淀粉。配位試劑(一種硼酸鹽化合物、一種鉬酸鹽化合物或者一種鉬化合物)和淀粉的比率對于乳液中配位淀粉的功能性非常重要。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，比率可以低到1∶20，以重量比為基礎(chǔ)。比率可以高達(dá)1∶3.5，但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在這個比率或者更高比率中，在乳液中，需要大量的淀粉以保持石膏混合物和石膏產(chǎn)品中的所需特性的平衡。這些所需特性包括，流動性、起泡性和防水性。
將羥基苯酚結(jié)合到乳液中，已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)對于最終的石膏產(chǎn)品的低吸水性是十分重要的。如這里所用到的，“羥基苯酚”是指具有一個長鏈羥基集團(tuán)的的苯酚類化合物。長鏈的羥基集團(tuán)可以是直鏈的也可以是支鏈的，長鏈的羥基集團(tuán)可以是C24-C34(24到34個碳鏈長度)。這樣的羥基苯酚包括長鏈，C24-C34，聚合為亞甲基羥基苯酚，苯酚鹽，苯酚鈣，長支鏈苯酚鈣，長直鏈苯酚鈣和沒有胺集團(tuán)取代的馬來酸的配位聚合物。一個羥基苯酚用于本發(fā)明化合物的例子，如下 編號 描述來源 319H C24-C34聚合的亞甲基羥基苯酚Lubrizol Chem.CorpWycliffe，Ohio
在特定的實(shí)施例中，只用了一種單一的蠟添加劑，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，一個雙表面活性劑系統(tǒng)可以提供，一個穩(wěn)定的乳液，無論是在室溫下還是在高溫下。這樣穩(wěn)定的乳液可以加入到熱水或者沸水中，沒有乳化分離或者凝化。雙面的表面活性劑系統(tǒng)用于一個唯一的表面活性劑比率，以提供一個HLB的在8.9到14之間的數(shù)值。優(yōu)選的是，每一種表面活性劑的成分的HLB數(shù)值都在6以上。本發(fā)明所述的一個雙表面活性劑系統(tǒng)的例子，將十二烷基異丙醇胺苯磺酸鹽和非離子乙氧化羥基苯酚結(jié)合，十二烷基異丙醇胺苯磺酸鹽可以從UNICHEMA，Wilmington，Delaware，under the trade name SD1121獲得。一種非離子乙基氧化芳基苯酚是ETHOX2938，可以從Ethox Corp.，Greenville，South Carolina獲得。可取代的是，一種烷基氧化脂肪酸酯可以同十二烷基異丙醇胺苯磺酸鹽相結(jié)合以形成雙表面活性劑系統(tǒng)。一種烷基氧化脂肪酸酯可以從Ethox Corp.，Greenville，South Carolina.獲得。
還發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明特定的實(shí)施例中，分散助劑，流動性改進(jìn)劑，對于保持石膏/乳液混合物的流動性是十分重要的。這樣的分散助劑是強(qiáng)的親脂助劑，他們通常具有很好的去泡沫性質(zhì)。這樣的分散劑的其中一個例子是，聚(氧-1，2-ethanedyl)，α-苯基-Ω-羥基苯乙烯。
殺菌劑/殺真菌劑可以被包括在本發(fā)明當(dāng)中，殺真菌劑的一個例子METASOL D3TA，是3，5-二甲基-四水化合物-1，3，5，2H-噻二嗪-2-硫銅。METASOL D3TA可以從Ondo-Nalco，Houston，Texas獲得。
本發(fā)明需要聚奈磺酸鈉鹽，聚奈磺酸鈉鹽的一個例子是DISALGPS.聚奈磺酸鈉和一種堿金屬氫氧化物起反應(yīng)，以得到聚奈磺酸鈉鹽。DISAL GPS可以從Handy Chemical，Montreal，Quebec，Canada得到。
包括聚奈磺酸鈉的蠟乳液
乳液可以通過將至少一種均質(zhì)化的蠟，一種羥基苯酚，一種聚奈磺酸鈉的鹽和一種配位淀粉混合而成。表1，根據(jù)實(shí)施例，提供了乳液的樣品。而且，這些提供了石膏/乳液混合物和石膏產(chǎn)品的測試結(jié)果。所有的混合物和均質(zhì)化以及試驗(yàn)可以根據(jù)上述的描述實(shí)施。
表1.包括包括聚奈磺酸鈉的蠟乳液成分/參數(shù)乳液A乳液B乳液C乳液D成分含量％(重量)蠟3816D33.00 33.00 36.00 38.00褐煤蠟3.30 3.30 3.60 3.80羥基苯酚0.50 0.50 0.50 0.50DISAL GPS1.00 1.00 1.20 1.50水59.50 59.10 55.58 52.97硼砂0.37 0.37 0.37 0.37酸改性C150淀粉1.60 1.60 1.60 1.6045％KOH0.75 0.75 0.818 0.864METASOLD3TA 0.40 0.40 0.40吸水率0.5-5.0 0.5-5.0 0.5-5.0 0.5-5.0
表1中的乳液同水和石膏被加入到水乳液系統(tǒng)中。水/乳液/石膏混合物形成如上所述的樣本。如前所述的標(biāo)準(zhǔn)測試可以用于測算測試樣本的特性。例如，測試樣本被測試吸水百分率的數(shù)值范圍如表1所示。此外，相似的乳液可以用鉬酸鹽化合物，鉬化合物作為配位試劑，來代替上述用的硼砂。
本發(fā)明中組合物的組分范圍如表2中所示
表2.典型的組分范圍成分含量(重量百分比)第一種蠟25-40皂化蠟2.5-4.5
羥基苯酚0.25-10.0聚奈磺酸鈉0.25-5.0水55-65淀粉+配位試劑(4∶1至20∶1)1.5-3.5堿金屬氫氧化物其所用數(shù)量依賴于皂化蠟的數(shù)量，典型的是0.5-1.5
相對的多重蠟系統(tǒng)
一種乳液可以通過將均質(zhì)化的兩種蠟，一種表面活性劑，一種羥基苯酚和一種配位淀粉想混合而得到。表3，根據(jù)實(shí)施例，提供了乳液的事例。并且，提供了石膏/乳液和石膏制品的測試結(jié)果。所有的混合物和均質(zhì)化物可以按照如上所述的方法，而制備、測試以及操作。
表3.相對的多重蠟系統(tǒng)成分/參數(shù)乳液E乳液F 乳液G控制(無乳液)成分含量 (克)蠟3816D134.0 132.0 130.0褐煤蠟12.0 12.0 12.0319H10.0 4.0 6.0Lignosulfonate鈉鹽4.0 4.0 4.0水239.0 237.0 237.0硼砂1.50 1.50 1.50玉米淀粉6.50 6.50 6.50KOH3.0 3.0 3.0水保持率1.07 7.76-0.34 33.30流動性(英寸)3.00 3.25 3.25 4.00
蠟3816是一種質(zhì)地堅硬的石蠟，可以從HONEYWELL/ASTOR，Duluth，Georgia獲得。在表3所述的乳液中，玉米淀粉和四硼酸鈉配位。褐煤蠟通過加入KOH而進(jìn)行原位皂化?？商娲氖?，配位實(shí)際可以是其他的硼酸鹽化合物，或者鉬酸鹽化合物或者是鉬化合物。
相對的單獨(dú)蠟系統(tǒng)
一種乳液可以通過結(jié)合均質(zhì)化的單一的蠟，一個雙重的表面活性劑系統(tǒng)，羥基苯酚和配位淀粉。表4，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了乳液的例子，并且，提供了測試石膏/日夜混合物和石膏產(chǎn)品的的測試結(jié)果。所有的混合物和均質(zhì)化物可以按照如上所述的方法，而制備、測試以及操作。
表3.相對的單一蠟系統(tǒng)成分/參數(shù)乳液J乳液K乳液L控制成分含量 (克)蠟3816 135.0 134.5 134.5319H 4.0 4.0 4.0Ethox 2914 14.0 12.0 12.0SD1121 4.0 4.0 4.0水 240.0 240.0 240.0硼砂0.5 0.5 0.5玉米淀粉2.5 5.0 5.0水保持率1.24 -0.02 3.47 33.30
所有如表4中所示。一個單獨(dú)的蠟，一種雙重表面活性劑，一種羥基苯酚和一種配位淀粉，極大的減少了石膏產(chǎn)品的水吸收率?？商娲氖?，配位實(shí)際可以是其他的硼酸鹽化合物，或者鉬酸鹽化合物或者是鉬化合物。
在乳液中應(yīng)用的硼酸鹽和磷酸三鈉以使用于石膏乳液的石膏產(chǎn)品具有另外兩個優(yōu)點(diǎn)。例如硼酸鹽和磷酸三鈉用石膏制品中防火成分，這些成分是自然生物滅菌劑。因此將防火作用劑結(jié)合到石膏制品中可以使石膏使用者得到特定的益處。并且，本發(fā)明所述乳液不需要進(jìn)一步添加其他的生物殺菌劑以阻止乳液中的細(xì)菌生長。
表5圖示了本發(fā)明實(shí)施例中所述的益處的實(shí)施，如上所述的步驟進(jìn)行吸水性試驗(yàn)。
表5.試驗(yàn)結(jié)果 鉬酸鹽、鉬化合物或空白 吸水率 空白 27.61 鉬酸鈉二水化合物 4.30 七銨鉬酸鹽 -0.09 二銨鉬酸鹽 4.00 二硫化鉬 -0.05
試驗(yàn)結(jié)果表明了一種改善的乳液用于石膏混合物。通過測試大量樣品，表明改善的乳液不可思議的減少了水的吸收。通過使用聚奈磺酸，木質(zhì)素化合物和生物殺菌劑可以從石膏中祛除。這兩種成分的祛除，改善了生產(chǎn)流程，并且減少了用于本發(fā)明中所述乳液的石膏組合物的成本。
根據(jù)本發(fā)明的宗旨，公開了一種乳液，和用這種乳液制備的石膏制品。乳液用于賦予石膏制品以防水性。并且，特定的實(shí)施例和本發(fā)明的最佳實(shí)施方式已經(jīng)在此詳述，這些實(shí)施例僅僅是例證性質(zhì)的。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，各種變化和元素的等同物的替代都沒有偏離本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于賦予石膏產(chǎn)品防水性的乳液，包括
至少一種蠟；
一種羥基苯酚；
聚奈磺酸；
一種堿金屬氫氧化物；
水；和
一種配位淀粉。
2.如權(quán)利要求1所述乳液，其中所述的堿金屬氫氧化物為氫氧化鈉或氫氧化鉀。接受的外殼中，這種外殼包括鈦或者一種鈦合金。
3.如權(quán)利要求1所述乳液，其中所述羥基苯酚是C24-C34的同亞甲基相結(jié)合的羥基苯酚。
4.如權(quán)利要求1所述乳液，其中所述的配位淀粉是一種淀粉和配位試劑的混合物，其中所述配位試劑為硼酸鹽化合物、鉬酸鹽化合物或鉬化合物中的至少一種。
5.如權(quán)利要求4所述乳液，其中所述的配位試劑為四硼酸鈉十水化合物。
6.如權(quán)利要求4所述乳液，其中所述的淀粉選自由未改性淀粉，酸改性淀粉，羥乙基化淀粉，氧化淀粉和陽離子化淀粉組成的組。
7.如權(quán)利要求4所述乳液，其中所述淀粉是酸改性淀粉。
8.如權(quán)利要求4所述乳液，其中所述配位試劑和所述淀粉的重量比為1∶4至1∶20。
9.一種制造權(quán)利要求1所述乳液的方法，包括如下步驟
a)將至少一種蠟同羥基苯酚混合，以提供第一種預(yù)混合物；
b)將聚奈磺酸、堿金屬氫氧化物、水和配位淀粉相混合，以提供第二種預(yù)混合物；
c)將第一種預(yù)混合物第二種預(yù)混合物相混合以提供一種混合物；
d)將混合物均質(zhì)化。
10.如權(quán)利要求9所述方法，其中所述堿金屬氫氧化物是氫氧化物和氫氧化鉀。
11.如權(quán)利要求9所述方法，其中步驟(a)和步驟(b)還包括一個將第一中預(yù)混合物和第二種預(yù)混合物加熱至185°F至195°F之間。
12.如權(quán)利要求9所述方法，其中步驟(d)是在至少3500psi的壓力下實(shí)施的。
13.如權(quán)利要求9所述方法，其中所述的羥基苯酚是C24-C34的同亞甲基相結(jié)合的羥基苯酚。
14.如權(quán)利要求9所述方法，其中所述的配位淀粉是一種淀粉和配位試劑的混合物，其中所述配位試劑為硼酸鹽化合物、鉬酸鹽化合物或鉬化合物中的至少一種。
15.如權(quán)利要求14所述方法，其中所述的配位試劑是四硼酸鈉十水化合物。
16.如權(quán)利要求14所述方法，其中所述的淀粉選自由未改性淀粉，酸改性淀粉，羥乙基化淀粉，氧化淀粉和陽離子化淀粉組成的組。
17.如權(quán)利要求14所述方法，其中所述淀粉是酸改性淀粉。
18.如權(quán)利要求14所述方法，其中所述配位試劑和所述淀粉的重量比為1∶4至1∶20。
19.一種用于賦予石膏產(chǎn)品防水性的乳液，包括
至少一種蠟，占乳液總重量的25-40％(重量)；
一種可皂化的蠟，占乳液總重量的2.5-4.5％(重量)；
一種羥基苯酚，占組合物總重量的0.25-10.0％(重量)；
聚奈磺酸，占組合物總重量的0.25-5.0％(重量)；
一種堿金屬氫氧化物，占組合物總重量的0.5-1.5％(重量)；
水，占組合物總重量的55-65％(重量)；和
一種配位淀粉，占組合物總重量的1.5-3.5％(重量)，所述配位淀粉是一種淀粉和配位試劑的混合物，其中所述配位試劑為硼酸鹽化合物、鉬酸鹽化合物或鉬的化合物，淀粉和配位試劑的重量比為4∶1至20∶1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可以賦予淀粉防水性質(zhì)的乳液。在一個實(shí)施例中，乳液包括至少一種蠟，一種羥基苯酚，一種聚奈磺酸鹽，和一種配位淀粉。實(shí)施例中所述的乳液可以加熱至沸騰，并且沒有水乳分離或者凝化現(xiàn)象。本發(fā)明所述乳液，可以延長室溫下的儲存時間并不需要添加任何抗菌劑。本發(fā)明所述的乳液在室溫下是可傾倒的液體。
文檔編號C04B40/00GK1681901SQ0382142
公開日2005年10月12日 申請日期2003年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月11日
發(fā)明者史蒂文·J.·萬特林, 博內(nèi)爾·S.·瑟帕卡 申請人:博登化學(xué)公司