[发明专利]墙板中的硅氧烷聚合

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造包括硅氧烷的防水石膏产品的方法。更具体说来，本发明涉及加入新颖催化剂以使石膏产品中的硅氧烷硬化。

背景技术

基于石膏的建筑产品被普遍用于建筑物中。由石膏制成的墙板能够防火并且能够用于构建几乎任何形状的墙壁。其主要用作内壁和天花板产品。石膏具有隔音特性。当被损坏时，相对易于修补或更换。现有多种可应用于墙板的面层装饰，包括油漆和墙纸。即使具有这些优势，石膏仍然是相对廉价的建筑材料。

石膏也称为二水合硫酸钙、白土(terra alba)或石膏粉(landplaster)。熟石膏(plasterof Paris)也称为煅烧石膏、灰泥、半水合硫酸钙。还可使用作为电厂烟气脱硫过程的副产物的合成石膏。当开采生石膏时，通常发现其为二水合物的形式。在这种形式中，存在约两个水分子的水与每一分子硫酸钙结合。

为制造半水合物形式的石膏，可对石膏进行煅烧以分离出一部分水合的水，如以下方程式所示：

CaSO₄·2H₂O→CaSO₄·1/2H₂O+3/2H₂O。

可通过将灰泥与水混合并且使其凝固，利用使半水合硫酸钙与水反应以将半水合物转化成二水合硫酸钙晶体的互锁(interlocking)基质来制造许多有用的石膏产品。随着所述基质形成，产品浆液变得坚实并且能够保持所需的形状。随后必须通过干燥将过量的水从产品中去除。

在无添加剂阻止的情况下，当将凝固石膏浸入水中时，它会吸水而使重量增加多达50％。吸水膨胀的板或面板会变形并且强度降低。这种特性对于可能暴露于水的产品来说是不合需要的。在诸如浴室或厨房等区域中，高温和高湿相当常见，并且墙壁可能会受喷溅。在这些区域中，优选使用石膏板，其展现防水性能，因此能够保持强度和尺寸稳定性。

已进行多次尝试来改进石膏产品的防水性能。已将各种烃(包括蜡、树脂和沥青)加到浆液中以便赋予凝固产品防水性能。众所周知，使用在石膏产品中形成硅树脂的硅氧烷来赋予防水性能。

尽管在石膏浆液中使用硅氧烷是一种赋予成品防水性能的有用方式，但也存在与其有关的缺点。当将硅氧烷加到石膏浆液中以于原位形成硅树脂时，会减缓硬化。硅氧烷形成反应性硅烷醇中间体，从而得到聚甲基硅酸，所述聚甲基硅酸会交联形成硅树脂。所述反应进行缓慢，通常持续到石膏凝固之后，并且需要一到两周的时间来充分显现防水性能。使用这种方法制造的墙板必须存放一段足够的时间，来使所述板在运输之前显现防水性能。在一些情况中，硅氧烷可能无法在合理的时间内硬化，或者可能无法完全硬化。在这些情况下，石膏板无法显现达到令人满意程度的防水性能。此外，无法完全硬化将导致使用较大剂量的硅氧烷，从而导致原材料成本的增加。

已知诸如碱土氧化物和氢氧化物的催化剂可加速灰泥浆液中硅氧烷的硬化反应。这些催化剂相对易溶于水并且能够升高浆液的pH值。高pH值会干扰灰泥的再水合作用，并且会与一些优选墙板添加剂发生不利反应。因此，尽管这些催化剂能促进硅氧烷聚合，但基于其它方面考虑仍认为利用这些催化剂并不合乎人意。

已知氧化镁(“MgO”)催化硅氧烷反应，但在催化剂反应性足够高以使硅氧烷完全硬化的情况下，会引起所不希望的破裂。轻烧MgO具有使硅氧烷迅速硬化所需的活性，但这种活性会导致不良副反应。这些副反应将产生氢，会引起产物膨胀并且使凝固的石膏破裂。硬烧(hard-burned)或重烧(dead-burned)MgO具有较低反应性，但产生具有较低防水性的产物。因此，当单独使用MgO时，很难使催化剂活性与所需的硅氧烷聚合程度达到平衡。

也存在很难驱动硅氧烷聚合的某些灰泥来源。石膏是各种形式硫酸钙、盐和各种铝酸盐、硅酸盐和铝硅酸盐的复杂混合物。显然，一些石膏来源包括一种或多种抑制硅树脂形成的组分。当使用这些灰泥时，已知催化剂达不到小于5％吸水性的所需防水水平。

因此，所属领域需要以合理的成本制造具有改进防水性的防水石膏物件的催化剂和方法。这种催化剂应相对廉价、对于硅氧烷聚合具有良好活性，同时产生极少的不良副反应。催化剂与其它常用石膏添加剂之间应存在极少干扰。

发明内容

通过本发明可满足或超越这些需求和其它需求，其将加速硅氧烷的聚合并且在一些情况中降低满足ASTM 1398的规范所需的硅氧烷的量。