一种磷石膏复合材料制造技术

本发明专利技术是一种磷石膏复合材料。是以磷石膏和脲醛树脂为主辅以酚醛树脂，核桃壳，聚丙烯酰胺，粉煤灰，混合搅拌后按产品所需工艺（模压、浇注、挤压、缠绕等）室温或加热成型。这种磷石膏复合材料制作简单易行，成本低，节省能耗，产品强度高，耐候性好，耐水，防火，质轻，具有一定的保温隔音功能；甲醛释放量低，可达到国家Ｅ↓［１］标准；复合性能好，可以与有机和无机纤维及有机和无机轻质材料复合。这种磷石膏复合材料可以作为建筑材料、家具，工艺品，包装材料等，具有广泛用途。磷石膏是工业生产磷酸、磷肥过程中产生的废料，属危险固体废弃物，本发明专利技术为磷石膏的利用找到了一条新路。

Phosphogypsum composite material

The present invention relates to a phosphogypsum composite material. With phosphogypsum and supplemented with urea formaldehyde resin, phenolic resin, walnut shell, polyacrylamide, fly ash, mixing according to the required product process (molding, casting, extrusion and winding molding etc.) at room temperature or heating. The phosphogypsum composite materials has the advantages of simple operation, low cost, energy saving, high strength, good weather resistance, water resistance, fire resistance, light weight, has a certain insulation function; low formaldehyde release amount can reach E, down 1; composite performance, with organic and inorganic and organic fiber light and inorganic composite materials. The phosphogypsum composite material can be widely used as building materials, furniture, handicrafts, packaging materials and so on. Phosphogypsum is a waste produced in the process of industrial production of phosphoric acid and phosphate fertilizer, and belongs to the dangerous solid waste. The invention finds a new way for the utilization of phosphogypsum.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种磷石膏复合材料，属于建筑、材 料领域。2.
技术介绍
2. 1磷石膏是工业生产磷酸、磷肥过程中产生的废料，属危 险固体废弃物。全球每年排放约2亿吨。中国每年排放超过2千万吨，已堆放的约有l亿多吨。全球磷石膏的排放量已经超过天 然石膏的开采量，中国的磷石膏排放量已经达到天然石膏开采量的3倍。磷石膏可以废物利用，但利用磷石膏是个工业难题，现在对磷石膏的利用主要有几种技术1. 生产硫酸联产水泥2. 作为水泥缓凝剂3. 生产建筑用石膏粉4. 作为低效肥料但以上技术，通常工艺复杂，成本高。国外有的国家因石膏 资源匮乏，有的出于环保考虑不得不为之，在中国很难实现。将磷石膏代替天然石膏作为石膏建筑材料使用，因磷石膏中 含有磷化物、氟化物、硅化物、硫化物等杂质，会延缓建筑石膏 的固化时间，降低建筑石膏的最终强度。所以德、英、法、日等 发达国家将磷石膏生产为建筑用石膏时，通常都釆用水萃取、水 力分级和石灰中和等措施去除杂质。石灰中和往往需要制浆脱水 等工艺。水萃取工艺比较简单，是最普遍使用的方法，但得到1 吨建筑用石膏，就要消耗6吨水，又带来了含磷、氟的污水处理的问题，中国水资源匮乏，这种工艺在中国难以实现。在发展循环经济和实行墙体改革的政策带动下，中国很多 地方用磷石膏开发墙体材料。其技术是不去除杂质，直接将磷 石膏煅烧成e-半水石膏粉。然后浇注成空心砌块或条板；或代 替天然石膏，作为纸面石膏板的原料。这种简单处理，其生产出 来的建筑材料是达不到石膏建材国家标准的。本专利技术使用的磷石膏可以是工厂排放的磷石膏(2水石膏)， 也可以是煅烧为3-半水石膏和a-半水石膏。2.2脲醛树脂是一种高分子聚合物，由于原料丰富，价格低 廉，对木材纤维有粘附力，具有较好的内聚强度，所以主要用于 做人造板(胶合板、细木工板、刨花板。MDF等)的胶粘剂，可 以制造模塑粉、电路板、电器零件、餐具、洁具和日用品等，还 用于纸张处理、纤维处理、涂料、迟效化肥等方面。也有作为石 膏增强剂的报道，但增强对象为天然石膏，而且要添加脲醛树脂 通常使用的固化剂。据申请人大量实验得出的结果天然石膏+ 脲醛树脂+固化剂，凝固缓慢，初强度低，形成的石膏复合材料 耐水性差，尤其不耐沸水。脲醛树脂有两个主要缺点耐侯性、耐水性差和会释放甲醛， 往往需要改性才能达到使用要求。本专利技术使用的是脲醛树脂胶 液，包括改性脲醛树脂胶液。2.3磷石膏确切的说是磷矿石与硫酸反应，提取磷酸后的剩 余物质。磷石膏中组分较为复杂除占90%左右的硫酸钙外，还 含有10%左右的杂质，包括磷酸及磷化物、硫酸及硫化物、氢氟 酸和氟化物、硅化物和膨润土、 Mg0、稀土及未反应完的矿石粉、有机物生成的微小炭颗粒等。磷化物中包括A1P04。硫化物中包 括AL (S04)和亚硫酸(氢)钠等。经申请人研究发现，这些物 质都是会对脲醛树脂产生改性作用的物质。如A1P0" Al2 (S04) 是脲醛树脂的交联剂，与脲醛树脂混合可以提高脲醛树脂的交联 度，从而提高其强度。HF等氟化物可以和脲醛树脂化合，从而 提高脲醛树脂的热稳定性、化学稳定性、耐磨度、抗紫外线和耐 候性。膨润土、 Mg0、炭颗粒可以改进脲醛树脂的耐水性和耐老 化性。膨润土、硫酸盐、稀土可以捕捉脲醛树脂中的游离甲醛， 磷酸盐还可以提高材料的防火性能。工厂排放的磷石膏PH1.5—2.5左右，呈酸性，与脲醛树脂 混合后可以使脲醛树脂快速固化。申请人研究发现，脲醛树脂中含有活性基酰胺(-C0NH2)， 能与CaS(k2H20形成氢键，产生很强的吸附作用，从而有效的提 高和保证了脲醛树脂对磷石膏的胶合强度。由于磷矿石粉与硫酸的产物(包括磷石膏)对脲醛树脂存在 相辅相成的关系，而且对三聚氰胺脲醛树脂也存在近似的作用， 所以申请人于2003年7月6日提出了一项专利技术专利申请专利技术 名称 一种仿木材料及生产方法，申请号03126954.0，专利技术内 容为利用磷矿石粉和硫酸发生产生化学反应后的生成物作为脲 醛树脂或三聚氰胺甲醛树脂的改性剂、固化剂及填料，与之混合 形成一种室温快速固化、耐水、不燃、耐老化、抗变形、具有优 异的耐磨性并具有较好强度的热固性材料。其中提出"磷化工业 中湿法生产磷酸的过程，就是利用磷矿石与硫酸迸行化学反应， 生成并提取磷酸的过程。提取磷酸后，会产生大量含有部分磷酸及硅、氟等化合物的磷石膏。这些磷石膏如果不被利用而废弃，会对环境造成污染。这些残余物如果不进行特殊环保处理，PH值 通常仍会为1.5 —2 。而这些条件却正好适合本专利技术的生产方 法，并可以充分利用。也就是说，以上述磷石膏直接与脲醛树脂 混合，简便地获得本专利技术的上述材料。为磷石膏的利用开辟了一 条新的途径。"上述专利申请的
技术实现思路
中针对磷石膏的是磷石膏与脲醛 树脂的混合物在不加入其它固化剂的情况下，形成一种热塑性材 料。可以在其中加入有机或无机纤维材料、轻质材料等，从而形 成一种仿木材料。其先进性在于A.在不做任何除杂净化的条件下，使用磷石膏，将其用于建筑材料。而且强度高，是普通天然建筑石膏的8-10倍。根据云南省产品质量监督检验所对磷石膏复合材料测试报告数据与云南松(木材)做强度比较云南松磷石膏仿木材料抗压应力顺纹压及承压100kg/cm2252kg/cm2抗拉应力顺纹受拉65kg/cm297kg/cm2抗剪应力顺纹受剪11kg/cm21790kg/cm"B. 充分利用磷石膏中的化学物质对脲醛树脂进行改性。使磷 石膏与脲醛树脂的复合材料具有耐候性好，耐水性强，且耐沸水 等优异的特性。C. 脲醛树脂作为木材的胶粘剂时，为保证强度，在加入固 化剂的同时需要热压固化。磷石膏与脲醛树脂体系中，不用再加入其他固化剂，同时可以象普通石膏一样在室温下快速固化成 型。D. 以上要素使本专利技术的仿木材料生产工艺简单易行，而且节 省能源，成本低。E. 拓展了磷石膏和脲醛树脂的应用范围。但是，上述磷石膏和脲醛树脂体系也存在缺点甲醛污染， 尤其是在固化和烘干过程中。在环境保护中，鉴于对甲醛释放的 敏感性，将会威胁到这种材料的实用，因此必须加以改进。另外，鉴于磷石膏的组成成分还可以与除脲醛树脂以外的某 些聚合物或化合物产生有益的化学反应，在磷石膏和脲醛树脂体 系中加入这些化合物不但可以有效解决甲醛释放量的问题，同时 可以一步提高磷石膏复合材料的综合强度，改善其使用性能。为 扩大使用范围，适应市场对不同层次产品的需求，找到这些可利 用物质，对申请人的上述专利技术加以改进，也是必要的。3.
技术实现思路
采用以下的新技术方案，解决磷石膏与脲醛树脂体系的甲醛 释放量和增强的需要，共同形成磷石膏复合材料。 3. 1磷石膏与脲醛树脂和适量的酚醛树脂混合。磷石膏中的CaS()4含量和磷、氟、硅等杂质的化学成分因磷 矿石的不同而不同。而磷矿不同的化学成分因矿石产地和矿位不 同而不同。磷石膏化学成分的变化，PH值的变化，直接影响到 磷石膏与脲醛树脂混合物的固化时间和固化后的材料性质。所以磷石膏与脲醛树脂的组分比例没有固定的组分比例标准，可根据 组分成分差异、产品性能及生产工艺需要进行调控。 一般来说，工厂排放的磷石膏与脲醛树脂按1: 10的组分比例(质量份)都 会使脲醛树脂固化，只是时间长短而已。磷石膏含量多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷石膏复合材料，特征在于：磷石膏与脲醛树脂、酚醛树脂混合，室温或加热固化成型。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任兆磊，
申请(专利权)人：任兆磊，
类型：发明
国别省市：53[]