[发明专利]以多酚接枝聚乙烯亚胺为转晶剂制备α-半水石膏的方法

说明书

技术领域

本发明涉及以脱硫石膏为原料制备α-半水石膏的方法，尤其涉及在多酚接枝聚乙烯亚胺转晶剂存在下将脱硫石膏转化为不同长径比α-半水石膏晶体的制备方法。

背景技术

脱硫石膏是燃煤电厂湿法烟气脱硫工艺副产物，数量巨大，据初步统计，在我国年产将达2-3千万吨，少量用于生产纸面石膏板、空心结构砌块等建筑材料，大多露天弃置，附加值和利用率低(专利CN101381209A)。因此，脱硫石膏的综合利用不仅是脱硫装置正常运行的前提，还可以减轻环境压力，实现资源的合理利用。

脱硫石膏的主要成分为二水石膏(DH)。二水石膏加热脱水后可得半水石膏(HH)，根据制备工艺的不同所得α型和β型两种。β-半水石膏(即建筑石膏，或称普通石膏粉)物理强度低，主要用于生产纸面石膏板、石膏砌块和部分装饰材料，用途、用量均有限。而α-半水石膏是一种性能优良的石膏类型，其制品具有硬度大、强度高、耐磨性好等优点，广泛应用于模具、模型、建筑、医学、工艺美术等领域(专利CN101182150A)。

α-半水石膏随着强度不同有着不同的应用领域，例如：干燥抗压强度在25-40MPa的α-半水石膏主要用于陶瓷模具和建材产品；而干燥抗压强度在60MPa以上的高强石膏主要用于特殊模具的制造如牙科、铸造等。α-半水石膏的强度与制备方法及晶体的长径比相关，一般而言，长径比较小，规整度较高的α-半水石膏具有优良的力学性能(专利CN102633287A)。

制备高强度α-半水石膏是二水石膏资源化利用的重要途径。目前，生产α-半水石膏的方法主要有三种：蒸压法、加压水溶液法和常压盐溶液法。

蒸压法、加压水溶液法工艺较复杂，生产效率相对较低，生产能力较小，导致能耗和成本较高(专利CN102295420A)。

常压盐溶液法同其它方法相比，具有常压、温度低的特点，是α-半水石膏研究制备的新方向。中国发明专利CN1513766A公开了一种常压盐溶液法制取α-半水石膏的工艺。在专利CN101113048A中，发明人公开了用常压盐溶液法可制得粒状α-半水石膏，其抗折强度为7.7MPa，抗压强度为33MPa；在专利CN103553385A中，发明人公开了同样用常压盐溶液法制得短六方柱状α-半水石膏，其抗折强度为14.4MPa，抗压强度为44.5MPa。这些工艺还存在一些问题，主要包括：1)得到的α-半水石膏颗粒大小不均匀，规整度不高，强度差异性大；2)采用氯化盐水溶液为结晶介质，导致产品中混入较高含量的氯根离子，限制了其应用范围；3)不能调控α-半水石膏晶体长径比和强度，无法满足不同领域的应用要求。为此，本发明致力于开发能避免上述缺点的常压盐溶液结晶法制备α-半水石膏的工艺技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于制备α-半水石膏的多酚接枝聚乙烯亚胺转晶剂。本发明的目的还在于提供一种以多酚接枝聚乙烯亚胺为转晶剂制备α-半水石膏的方法，该方法以脱硫石膏为主要原料，采用多酚接枝聚乙烯亚胺作为转晶剂，在常压盐溶液中能够制备出规整性高、强度高、不同长径比α-半水石膏。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种多酚接枝聚乙烯亚胺，为五倍子酸或多巴酸接枝聚乙烯亚胺化合物，其结构通式如式Ⅰ所示：

其中，polyphenol为或

所述的多酚接枝聚乙烯亚胺五倍子酸和多巴胺的取代度为1～65％。

所述的多酚接枝聚乙烯亚胺的制备方法，包括如下步骤：将聚乙烯亚胺溶于去离子水中，用稀酸调节pH至4.5～6.5；加入五倍子酸或多巴酸，酰胺偶联剂(EDC)，于温度10～30℃反应3～6h；未反应的小分子化合物及副产物通过乙酸乙酯萃取或透析膜透析的方法除去；向萃取后或透析后的水溶液中加入甲醇，有乳白色固体析出，吸滤，洗涤，干燥，得产物多酚接枝聚乙烯亚胺。所述的透析膜透析优选为用孔径3～5kDa的透析膜于纯水中透析。

上述多酚接枝聚乙烯亚胺作为转晶剂可应用于常压盐溶液中α-半水石膏晶体的制备。

一种以上述多酚接枝聚乙烯亚胺为转晶剂制备α-半水石膏的方法，包括如下步骤：

(1)将脱硫石膏浆液与盐溶液按照质量比1:0.1～0.5混配，添加脱硫石膏重量0.05～2wt％的上述多酚接枝聚乙烯亚胺，用稀酸调节pH为5～8。

(2)将(3)配好的料浆于反应容器搅拌加热回流2～4h，完成二水硫酸钙到α-半水石膏晶型的转变得到α-半水石膏浆液。