專利名稱：制備硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了制備硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料的方法、可由所述方法獲得的硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料、以及具有至少兩個(gè)有機(jī)甲硅烷基的含多硫化物的有機(jī)硅烷作為硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料中的偶聯(lián)劑的應(yīng)用。

背景技術(shù)：
硫磺水泥通常是指至少包含硫(通常含量至少為50wt％)和填料的產(chǎn)品?？梢酝ㄟ^(guò)在硫磺水泥制備方法中添加硫磺水泥改性劑，使硫磺水泥塑化。這種改性劑是本領(lǐng)域中已知的。這種改性劑的實(shí)例是脂肪族或芳香族多硫化物或與硫反應(yīng)后生成多硫化物的化合物。生成多硫化物的化合物的實(shí)例為萘或烯烴化合物，例如二環(huán)戊二烯、苧烯或苯乙烯?；诹虻闹亓?，改性劑的添加量通常在0.1-10wt％范圍內(nèi)。通常硫磺水泥填料是平均粒徑在0.1μm-0.1mm范圍內(nèi)的顆粒狀無(wú)機(jī)材料。這種硫磺水泥填料的實(shí)例是飛灰、石灰石、石英、鐵氧化物、氧化鋁、氧化鈦、碳黑、石膏、滑石、云母或其組合物。硫磺水泥的填料含量可以變化很大，但通常在基于所述水泥總重量的5-50wt％范圍內(nèi)。
硫磺水泥-骨料復(fù)合材料通常是指包含硫磺水泥和骨料的復(fù)合材料。硫磺水泥-骨料復(fù)合材料的實(shí)例是硫磺灰漿、硫磺混凝土和硫摻雜的瀝青?；覞{包含細(xì)骨料，通常含有平均粒徑為0.1-5mm的顆粒，例如砂?；炷涟止橇?，通常含有平均粒徑為5-40mm的顆粒，例如砂礫或巖石。硫摻雜的瀝青是瀝青，即通常具有包含填料的粘合劑和殘余烴餾分的骨料，其中粘結(jié)劑的一部分被硫(通常是改性硫)取代。
使用有機(jī)硅烷作為硫磺水泥或硫磺水泥-骨料組合物中的穩(wěn)定劑用于提高水穩(wěn)定性是已知的。例如，在US4164428中，公開(kāi)了包含至少50wt％的硫、硫增塑劑、磨碎的顆粒狀礦物懸浮劑和有機(jī)硅烷穩(wěn)定劑的塑化的硫組合物。其中提到適合的有機(jī)硅烷具有分子通式R-Si(OR′)3，其中R′為低分子量烷基，R為具有至少一個(gè)官能團(tuán)的有機(jī)基團(tuán)，通常通過(guò)短烷基鏈鍵合到硅原子上。提到γ-巰基丙基三甲氧基硅烷為優(yōu)選的有機(jī)硅烷。
在US4376830中，公開(kāi)了包含硫磺水泥和含膨脹粘土的骨料的硫磺水泥-骨料組合物以及所述組合物的制備方法。所述方法以及所得到的組合物的特征在于在固化(冷卻)所述組合物之前，在所述組合物中添加一些有機(jī)硅烷。所得到的固化組合物具有提高的水穩(wěn)定性。其中提到適合的有機(jī)硅烷具有通式Z-Si(R1R2R3)，其中R1、R2和R3可以是低級(jí)烷氧基，和Z是通過(guò)碳原子與Si相連的有機(jī)基團(tuán)且具有至少一個(gè)熔融硫反應(yīng)基團(tuán)。Z例如可以是巰基烷基。提到γ-巰基丙基三甲氧基硅烷為優(yōu)選的有機(jī)硅烷。
使用γ-巰基丙基三甲氧基硅烷的缺點(diǎn)在于其具有很大的毒性，和具有非常不好的氣味。


發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在制備硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料中使用不同類的有機(jī)硅烷即具有至少兩個(gè)有機(jī)甲硅烷基的含多硫化物的有機(jī)硅烷，導(dǎo)致具有提高性能的硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料。
因此，本發(fā)明提供了制備硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料的方法，包括以下步驟 (a)將至少無(wú)機(jī)填料和/或骨料和具有以下分子通式的含多硫化物的有機(jī)硅烷混合 (X3Si)mH(2n+1-m)Cn-Sa-Cn′H(2n′+1-m′)(SiX′3)m′(1) 其中a是在2-8范圍內(nèi)的整數(shù)，X和X′各自獨(dú)立為可水解的基團(tuán)，n和n′各自獨(dú)立為在1-4范圍內(nèi)的整數(shù)，m和m′各自獨(dú)立為在1-(2n+1)范圍內(nèi)的整數(shù)， 和使所述有機(jī)硅烷與所述無(wú)機(jī)填料和/或骨料進(jìn)行反應(yīng)； (b)在步驟(a)過(guò)程中或之后，在硫?yàn)橐簯B(tài)的溫度下，將元素硫與所述無(wú)機(jī)填料和/或骨料混合，以得到包含熔融硫和無(wú)機(jī)填料和/或骨料的混合物；和 (c)將所述混合物固化，以得到硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料。
本發(fā)明另外提供了可由前述限定的方法獲得的硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料。
在另一方面，本發(fā)明提供了前述限定的分子通式(1)的含多硫化物的有機(jī)硅烷作為硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料中的偶聯(lián)劑的應(yīng)用。
與γ-巰基丙基三甲氧基硅烷作為偶聯(lián)劑在硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料中的已知應(yīng)用相比，具有至少兩個(gè)有機(jī)甲硅烷基的含多硫化物的有機(jī)硅烷的應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)在于所述水泥或水泥-骨料復(fù)合材料的吸水性明顯較低。
具有至少兩個(gè)有機(jī)甲硅烷基的含多硫化物的有機(jī)硅烷的應(yīng)用的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于其也用作硫改性劑。因此，可以制備具有比通常更少的硫改性劑或甚至不具有硫改性劑的硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料，同時(shí)實(shí)現(xiàn)所需的硫改性或塑化程度。
另一優(yōu)點(diǎn)在于依照本發(fā)明制備的硫磺水泥與用其它有機(jī)硅烷如γ-巰基丙基三甲氧基硅烷制備的硫磺水泥相比，具有提高的機(jī)械性能。
具有至少兩個(gè)有機(jī)甲硅烷基的含多硫化物的有機(jī)硅烷的應(yīng)用的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于其比γ-巰基丙基三甲氧基硅烷具有更低的毒性，以及其沒(méi)有不好的氣味。

具體實(shí)施例方式 在本發(fā)明的方法中，通過(guò)將至少無(wú)機(jī)組分與分子通式(1)的含多硫化物的有機(jī)硅烷混合和使所述有機(jī)硅烷與所述無(wú)機(jī)試劑進(jìn)行反應(yīng)(步驟(a))來(lái)制備硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料。在步驟(a)的過(guò)程中或之后，在硫?yàn)橐簯B(tài)的溫度下，將元素硫和任選的其它組分與所述無(wú)機(jī)組分和所述有機(jī)硅烷混合(步驟(b))，以獲得包含熔融硫和無(wú)機(jī)填料和/或骨料的混合物。然后，在步驟(c)中，通過(guò)將其冷卻到低于硫的熔融溫度的溫度，使步驟(b)中獲得的混合物固化，以得到硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料。
在步驟(a)中，至少一種無(wú)機(jī)組分即無(wú)機(jī)填料和/或無(wú)機(jī)骨料與所述有機(jī)硅烷反應(yīng)。在用于制備硫磺水泥的方法的情況下，所述無(wú)機(jī)組分為無(wú)機(jī)填料。在用于制備磺酸水泥-骨料的方法的情況下，所述無(wú)機(jī)組分可以是填料、骨料或兩者。在步驟(a)中與所述有機(jī)硅烷反應(yīng)的所述無(wú)機(jī)填料或骨料可以是已知適用于硫磺水泥填料的任意無(wú)機(jī)填料或可以適用于硫磺水泥-骨料復(fù)合材料的任意骨料。優(yōu)選地，步驟(a)中與所述有機(jī)硅烷反應(yīng)的無(wú)機(jī)組分在其表面上具有氧化物或羥基基團(tuán)。這種填料的實(shí)例為飛灰、石灰石、石英、鐵氧化物、氧化鋁、氧化鈦、碳黑、石膏、滑石或云母。這種骨料的實(shí)例為砂、礫石、巖石或金屬硅酸鹽。這種金屬硅酸鹽例如是由加熱含重金屬的淤渣以固定所述金屬而形成的。更優(yōu)選地，所述無(wú)機(jī)組分是硅酸鹽。這種硅酸鹽的實(shí)例是石英、砂、金屬硅酸鹽和云母。
在由加熱淤渣用于重金屬固定而生成的金屬硅酸鹽用作骨料的情況下，在加熱的淤渣中可得到的熱量可以有利地用于本發(fā)明的硫磺水泥-骨料復(fù)合材料的制備方法中。這例如可以通過(guò)將所述金屬硅酸鹽的冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽用于加熱本發(fā)明的方法的元素硫或組分而實(shí)現(xiàn)。
無(wú)機(jī)組分與有機(jī)硅烷混合的條件使得所述有機(jī)硅烷與所述無(wú)機(jī)材料進(jìn)行反應(yīng)。優(yōu)選地，無(wú)機(jī)材料和有機(jī)硅烷的混合溫度在120-150℃范圍內(nèi)，優(yōu)選125-140℃。反應(yīng)時(shí)間通常在20分鐘-3小時(shí)范圍內(nèi)，優(yōu)選30分鐘-2小時(shí)。
所述有機(jī)硅烷可以原樣與所述無(wú)機(jī)組分混合，例如通過(guò)將其噴霧到所述無(wú)機(jī)組分之上。優(yōu)選地，所述有機(jī)硅烷溶解在少量溶劑(例如醇或烴)中以便于與所述無(wú)機(jī)組分進(jìn)行混合。所述溶劑優(yōu)選具有低于步驟(a)進(jìn)行的溫度的沸點(diǎn)，以使所述溶劑在步驟(a)的混合過(guò)程中蒸發(fā)掉。
在步驟(b)中，將硫和任選的其它組分例如硫改性劑或其它無(wú)機(jī)填料或骨料與所述無(wú)機(jī)組分和有機(jī)硅烷混合。
在所述方法是用于制備硫摻雜的瀝青的方法的情況下，在步驟(b)中將至少硫和瀝青與所述無(wú)機(jī)組分混合。在這種情況下，所述硫優(yōu)選與H2S抑制劑或清除劑一起混合，以避免可能由于瀝青和硫之間在混合溫度下的脫氫反應(yīng)生成的H2S的釋放或使其最小化。適合的H2S抑制劑或清除劑是本領(lǐng)域已知的，例如由WO 2005/059016可知，包括自由基抑制劑和氧化還原催化劑。優(yōu)選地，在步驟(b)中，通過(guò)將包含元素硫和H2S抑制劑的小球添加到已經(jīng)加熱到120-180℃的混合溫度的無(wú)機(jī)組分和瀝青中使硫混合。在這一方面參考WO 2005/059016，其中更詳細(xì)地描述了這種小球和制備硫摻雜的瀝青的這種方法。
步驟(b)中的混合是在硫?yàn)橐簯B(tài)的溫度下進(jìn)行的，即通常高于120℃，優(yōu)選在120-180℃范圍內(nèi)，更優(yōu)選在130-170℃范圍內(nèi)。
步驟(b)可以在步驟(a)的過(guò)程中或之后進(jìn)行。如果步驟(b)在步驟(a)的過(guò)程中進(jìn)行，那么在硫?yàn)橐簯B(tài)的溫度下，將硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料的所有組分都混合。優(yōu)選地，步驟(a)在步驟(b)之前進(jìn)行，以使所述有機(jī)硅烷與所述無(wú)機(jī)填料和/或骨料在添加硫之前進(jìn)行反應(yīng)。
在步驟(b)中可以添加硫改性劑。硫改性劑通常稱作硫增塑劑，是本領(lǐng)域中已知的。本領(lǐng)域中已知的任何硫改性劑都可以適合地使用。一類已知的適合的硫改性劑的實(shí)例是與硫共聚的烯烴化合物。這種烯烴硫改性劑的已知實(shí)例是二環(huán)戊二烯、苧烯或苯乙烯。與其中不使用有機(jī)硅烷或使用不同的有機(jī)硅烷的硫磺水泥制備方法相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于需要很少或甚至不需要硫改性劑。
在步驟(a)中，基于所述硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料中無(wú)機(jī)填料和骨料的重量，與無(wú)機(jī)組分混合的有機(jī)硅烷的量?jī)?yōu)選在0.01-0.2wt％范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0.02-0.1wt％范圍內(nèi)。在步驟(b)中混合其它無(wú)機(jī)填料和/或骨料的情況下，所述有機(jī)硅烷的含量是基于最終產(chǎn)物中填料和骨料的總重量的，即包括步驟(b)中添加的填料和骨料。
在本發(fā)明的替代方法中，在硫?yàn)橐簯B(tài)的溫度下，通過(guò)將元素硫與已經(jīng)和分子通式(1)的有機(jī)硅烷反應(yīng)的無(wú)機(jī)填料和/或骨料混合。也可以混合其它組分，例如硫改性劑、其它填料或骨料、或?yàn)r青。由此得到包含熔融硫和反應(yīng)的無(wú)機(jī)填料和/或骨料的混合物，通過(guò)使其冷卻將其固化。已經(jīng)和分子通式(1)的有機(jī)硅烷反應(yīng)的二氧化硅可以以

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所述無(wú)機(jī)硅烷是具有以下分子通式的具有至少兩個(gè)有機(jī)甲硅烷基的含多硫化物的有機(jī)硅烷 (X3Si)mH(2n+1-m)Cn-Sa-Cn′H(2n′+1-m′)(SiX′3)m′(1) 在分子通式(1)中，a是在2-8范圍內(nèi)的整數(shù)，優(yōu)選為2-6。X和X′各自獨(dú)立為可水解的基團(tuán)，優(yōu)選為鹵素、烷氧基、酰氧基或芳氧基，更優(yōu)選為低級(jí)烷氧基，例如甲氧基或乙氧基。n和n′各自獨(dú)立為在1-4范圍內(nèi)的整數(shù)，和m和m′各自獨(dú)立為在1-(2n+1)范圍內(nèi)的整數(shù)。優(yōu)選n與n′具有相同的數(shù)值，m優(yōu)選和m′具有相同的數(shù)值。優(yōu)選地，m和m′都為1或2，更優(yōu)選地，m和m′都為1。X優(yōu)選是與X′相同的可水解的基團(tuán)。特別優(yōu)選的有機(jī)硅烷是雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、雙(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、雙(3-甲氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、雙(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物。
實(shí)施例 通過(guò)以下非限定性的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1 灰漿圓柱體的制備 各自用27.83克干砂(Normsand)作為骨料、16.83克石英作為填料和10.35克硫，制備六種不同的硫磺灰漿。在灰漿1的制備中，不使用有機(jī)硅烷。在灰漿2-6的制備中，填料或骨料中的至少一種用有機(jī)硅烷預(yù)處理。
硫磺灰漿1(未依照本發(fā)明) 在150℃，將砂、石英和硫混合，直至獲得均混合物為止。然后將所述混合物注入預(yù)熱到150℃的鋼制圓柱形模具中。施加壓力(0.25-0.5噸)，直至可以在模具底部看到硫的液滴為止。然后將如此形成的灰漿圓柱體脫模。所述圓柱體具有30mm的直徑。
硫磺灰漿2(依照本發(fā)明) 用0.0275克雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物(TESPT)對(duì)16.83克石英進(jìn)行預(yù)處理。將TESPT添加到石英中，添加其量足以完全潤(rùn)濕所述石英顆粒的乙醇。然后將所述混合物在70-80℃干燥，直至乙醇蒸發(fā)為止。然后將所述混合物加熱到130℃并在所述溫度下保持1小時(shí)，以使TESPT與所述石英進(jìn)行反應(yīng)。添加砂和硫，并在150℃與其它組分混合約5分鐘。然后將所述液體砂漿混合物注入預(yù)熱到150℃的鋼制圓柱形模具中，如上面針對(duì)灰漿1所述形成灰漿圓柱體。
硫磺灰漿3(依照本發(fā)明) 用0.0275克TESPT對(duì)16.83克石英和27.83克干Normsand進(jìn)行預(yù)處理。將石英和砂混合，并添加TESPT。添加其量足以完全潤(rùn)濕所述石英和砂顆粒的乙醇。然后將所述混合物在70-80℃干燥，直至乙醇蒸發(fā)為止。然后將所述混合物加熱到130℃，并在所述溫度下保持1小時(shí)，以使TESPT與所述石英和砂進(jìn)行反應(yīng)。添加液態(tài)硫，并在150℃與其它組分混合約5分鐘。如上面針對(duì)灰漿1所述形成灰漿圓柱體。
硫磺灰漿4(依照本發(fā)明) 如灰漿2和3，但現(xiàn)在僅用TESPT對(duì)砂進(jìn)行預(yù)處理。
硫磺灰漿5(未依照本發(fā)明) 如灰漿4，但現(xiàn)在用0.0275克3-三甲氧基甲硅烷基丙烷-1-硫醇代替TESPT對(duì)砂進(jìn)行預(yù)處理。
硫磺灰漿6(未依照本發(fā)明) 如灰漿4，但現(xiàn)在用0.0275克甲基丙烯酸3-三甲氧基甲硅烷基丙酯代替TESPT對(duì)砂進(jìn)行預(yù)處理。
吸水性 將硫磺灰漿1-6的圓柱體在水中浸漬2天。測(cè)定質(zhì)量增加。所述結(jié)果示于表1中。
用TESPT制備的灰漿(灰漿2-4)具有比用具有單官能化的有機(jī)甲硅烷基的有機(jī)硅烷制備的灰漿(灰漿5和6)明顯更低的吸水率。據(jù)認(rèn)為這反應(yīng)了填料/骨料和硫之間粘合性的提高。
實(shí)施例2 各自用27.83克干砂(Normsand)作為骨料、16.83克石英作為填料和10.35克硫，制備三種不同的硫磺灰漿。在所有三種灰漿的制備中，骨料(砂)經(jīng)過(guò)有機(jī)硅烷的處理。在灰漿7(依照本發(fā)明)的制備中，在砂中添加0.0330克的TESPT；在灰漿8(依照本發(fā)明)的制備中，在砂中添加0.0893克的TESPT；在灰漿9(未依照本發(fā)明)的制備中，在砂中添加0.0330克的3-三甲氧基甲硅烷基丙烷-1-硫醇。如上面針對(duì)灰漿4和5所述制備灰漿。
在使用具有300kN測(cè)壓元件、2.4kN/s的測(cè)試速度、119.64kN的預(yù)負(fù)載和2.4kN/s的預(yù)載速度的Zwick控制器TT0727的應(yīng)力控制壓縮測(cè)試中，測(cè)定灰漿7-9的圓柱體在壓縮下的抗壓強(qiáng)度和E模量?？箟簭?qiáng)度(以N/mm2計(jì))和E模量(以MPa計(jì))示于表2中。
用硫磺灰漿7和8制備40×40×160mm的桿。在具有提高負(fù)載(0.05kN/s)的三點(diǎn)負(fù)載實(shí)驗(yàn)中測(cè)試所述桿的撓性強(qiáng)度(以N/mm2計(jì))。結(jié)果示于表2中。
實(shí)施例3 制備兩種不同的硫摻雜的瀝青的樣品。使用用TESPT預(yù)處理的骨料制備樣品1(依照本發(fā)明)。使用相同的骨料但不經(jīng)過(guò)預(yù)處理制備樣品2(未依照本發(fā)明)。
經(jīng)有機(jī)硅烷處理的骨料的制備 如下用TESPT處理19mm致密級(jí)Cambridge含白云石的石灰石骨料。向7.5千克預(yù)熱(130℃)的石灰石骨料中，添加6克在50克乙醇中稀釋的TESPT。攪拌所述混合物，直至所述骨料顆粒被TESPT溶液完全潤(rùn)濕為止。然后將所述混合物在130℃保持1小時(shí)，以使TESPT與所述石灰石反應(yīng)。然后將所述經(jīng)過(guò)反應(yīng)的石灰石冷卻到室溫，并儲(chǔ)存以待后續(xù)使用。
硫摻雜的瀝青的制備 如下制備硫摻雜的瀝青樣品。將預(yù)熱(165℃)的瀝青與預(yù)熱(165℃)的骨料混合30秒，然后添加包含元素硫和H2S抑制劑的小球。所得到的混合物具有145℃的溫度。然后通過(guò)冷卻到室溫，將所述混合物固化。所得到的硫摻雜的瀝青包含3.8wt％的瀝青、2.5wt％的硫，剩余為骨料。
對(duì)于樣品1，使用如上所述用TESPT預(yù)處理的含白云石的石灰石。對(duì)于樣品2，含白云石的石灰石原樣使用。
硫摻雜的瀝青樣品的測(cè)試 通過(guò)測(cè)定在松散瀝青在水中浸漬之后所述粘合劑(瀝青和硫)膜與所述骨料的分離，以及通過(guò)測(cè)定壓實(shí)瀝青在水飽和和凍-熔循環(huán)之后抗張強(qiáng)度的變化，來(lái)測(cè)定所述硫摻雜的瀝青的濕度敏感性。通過(guò)在室溫下將5-10mm尺寸部分的松散瀝青放入Erlenmeyer燒瓶中，和用蒸餾水將其覆蓋，來(lái)測(cè)定粘合劑膜的分離。將燒瓶在200rpm下?lián)u動(dòng)24小時(shí)。然后視覺(jué)測(cè)定粘合劑膜的分離。觀察誤差為±5％。結(jié)果示于表3中。
依照ASTM D4867測(cè)定壓實(shí)瀝青樣品的濕抗張強(qiáng)度(在水中浸漬24小時(shí)和凍-熔循環(huán)之后)和干抗張強(qiáng)度之比。將瀝青樣品壓實(shí)到空氣孔隙率為7±1％，和在環(huán)境條件下使其固化14天。測(cè)定一亞組所述樣品的干抗張強(qiáng)度。將另一亞組所述樣品在水中浸漬24小時(shí)，然后經(jīng)過(guò)凍-熔循環(huán)，然后測(cè)定其抗張強(qiáng)度。兩種樣品的濕/干抗張強(qiáng)度比示于表3中。
表1 灰漿1-6的吸水性 * 3-三甲氧基甲硅烷基丙烷-1-硫醇是γ-巰基丙基三甲氧基硅烷的IUPAC名稱。
表2 硫磺灰漿的機(jī)械性能 a 基于所述填料和骨料總重量的以wt％計(jì)的有機(jī)硅烷濃度 b TMSP-1-硫醇3-三甲氧基甲硅烷基丙烷-1-硫醇 表3 硫摻雜的瀝青樣品的濕度敏感性

權(quán)利要求
1.制備硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料的方法，包括以下步驟
(a)將至少無(wú)機(jī)填料和/或骨料和具有以下分子通式的含多硫化物的有機(jī)硅烷混合
(X3Si)mH(2n+1-m)Cn-Sa-Cn′H(2n′+1-m′)(SiX′3)m′(1)
其中a是在2-8范圍內(nèi)的整數(shù)，X和X′各自獨(dú)立為可水解的基團(tuán)，n和n′各自獨(dú)立為在1-4范圍內(nèi)的整數(shù)，和m和m′各自獨(dú)立為在1-(2n+1)范圍內(nèi)的整數(shù)，
和使所述有機(jī)硅烷與所述無(wú)機(jī)填料和/或骨料進(jìn)行反應(yīng)；
(b)在步驟(a)過(guò)程中或之后，在硫?yàn)橐簯B(tài)的溫度下，將元素硫與所述無(wú)機(jī)填料和/或骨料混合，以得到包含熔融硫和無(wú)機(jī)填料和/或骨料的混合物；和
(c)將所述混合物固化，以得到硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料。
2.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(a)是在步驟(b)之前進(jìn)行的。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中在步驟(a)中與所述無(wú)機(jī)填料和/或骨架混合時(shí)，所述有機(jī)硅烷溶解在溶劑中，所述溶劑優(yōu)選為乙醇。
4.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中基于無(wú)機(jī)填料和骨料的重量，分子通式(1)的有機(jī)硅烷的含量在0.01-0.2wt％范圍內(nèi)，優(yōu)選在0.02-0.1wt％范圍內(nèi)。
5.硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料的制備方法，包括在硫?yàn)橐簯B(tài)的溫度下，將元素硫與已經(jīng)與權(quán)利要求1中所限定的分子通式(1)的含多硫化物的有機(jī)硅烷反應(yīng)的無(wú)機(jī)填料和/或骨料混合，以得到包含熔融硫和反應(yīng)的無(wú)機(jī)填料和/或骨料的混合物，和固化所述混合物以得到硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料。
6.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中m和m′各自獨(dú)立為1或2，優(yōu)選m和m′都為1。
7.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中X和X′為具有1-4個(gè)碳原子的烷氧基。
8.權(quán)利要求6和7的方法，其中所述含多硫化物的有機(jī)硅烷是雙(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物。
9.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中所述填料或骨料在其表面上具有氧化物或羥基基團(tuán)。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述填料和/或骨料是硅酸鹽。
11.可由前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法獲得的硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料。
12.權(quán)利要求1和6-8中任一項(xiàng)所限定的分子通式(1)的含多硫化物的有機(jī)硅烷作為硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料中的偶聯(lián)劑的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提供了制備硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料的方法，包括以下步驟(a)將至少無(wú)機(jī)填料和/或骨料和具有至少兩個(gè)有機(jī)甲硅烷基的含多硫化物的有機(jī)硅烷混合，和使所述有機(jī)硅烷與所述無(wú)機(jī)填料和/或骨料進(jìn)行反應(yīng)；(b)在步驟(a)過(guò)程中或之后，在硫?yàn)橐簯B(tài)的溫度下，將元素硫與所述無(wú)機(jī)填料和/或骨料混合，以得到包含熔融硫和無(wú)機(jī)填料和/或骨料的混合物；和(c)將所述混合物固化，以得到硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料。本發(fā)明還提供了可由所述方法獲得的硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料，以及具有至少兩個(gè)有機(jī)甲硅烷基的含多硫化物的有機(jī)硅烷作為硫磺水泥或硫磺水泥-骨料復(fù)合材料中的偶聯(lián)劑的應(yīng)用。
文檔編號(hào)C04B28/36GK101351419SQ200680049985
公開(kāi)日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2006年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日
發(fā)明者G·L·M·M·維比斯特, R·A·M·范特里爾 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司