[发明专利]硫磺水泥预组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明提供硫磺水泥预组合物和用于制备硫磺水泥预组合物的方 法。本发明还提供制备硫磺水泥产品的方法、硫磺水泥产品以及该硫 磺水泥预组合物在硫磺水泥、硫磺灰浆或硫磺混凝土中的用途。

背景技术

硫磺水泥通常指至少包含硫和填料的产品。为了改进硫磺水泥的 性质，可以用硫改性剂使硫改性。这些改性剂在本领域中是已知的。

通常的硫磺水泥填料是粒状无机材料。

硫磺水泥-骨料复合材料通常指同时包含硫磺水泥和骨料的复合 材料。硫磺水泥-骨料复合材料的实例是硫磺灰浆、硫磺混凝土和硫磺 强化沥青。硫磺强化沥青是含有填料和渣油烃馏分的沥青，即通常含 有粘合剂的骨料，其中部分粘合剂已经用硫、通常是改性硫所替代。

已知使用有机硅烷化合物作为硫磺水泥或硫磺水泥-骨料组合物 中的稳定剂，以改进水稳定性。在US 4,164,428中，例如公开了包含 至少50wt％的硫、硫改性剂(通常称为硫增塑剂)、细分粒状矿物悬浮 剂和有机硅烷稳定剂的改性硫组合物(通常称为增塑硫组合物)。所提 及的适合有机硅烷具有分子通式R-Si(OR′)₃，其中R′是低分子量烷基， 和R是具有至少一个官能团的有机自由基，通常通过短烷基链键合至 硅原子。提及γ-巯基丙基三甲氧基硅烷是优选的有机硅烷。

在US 4,376,830中，公开了包含硫磺水泥和骨料的硫磺水泥-骨 料组合物以及用于制备该组合物的方法，其中骨料含有膨胀粘土。所 述方法和所得组合物的特征在于在固化(冷却)组合物之前，在组合物 中添加某些有机硅烷化合物。所提及的适合有机硅烷具有通式 Z-Si(R¹R²R³)，其中R¹、R²和R³可以是低级烷氧基，和Z是通过碳原子 与Si相连的有机自由基且具有至少一个熔融-硫活性基团。Z可以是 例如巯基烷基。提及γ-巯基丙基三甲氧基硅烷为优选的有机硅烷。γ -巯基丙基三甲氧基硅烷毒性很大，和具有非常讨厌的气味。所得的固 化组合物具有改进的水稳定性。但是，对于现有硫磺水泥-骨料组合物， 仍有进一步改善其水稳定性的余地。

发明内容

现在已经发现选自不同组别的有机硅烷(即含有至少两个有机甲 硅烷基基团的含多硫化物的有机硅烷)的稳定剂，可以被用于制备其 吸水行为有所改善的硫磺水泥产品。另外，已经发现与应用现有技术 中的稳定剂制备的复合材料相比，所制备的产品具有改进的强度。更 重要的是，这些新的稳定剂允许由元素硫和稳定剂制备硫磺水泥预组 合物。

因此，本发明提供一种硫磺水泥预组合物，其包含硫和以总组合 物重量计至少0.3wt％的至少含多硫化物的有机硅烷，其中所述含多 硫化物的有机硅烷具有如下分子通式：

(X₃Si)_mH_(2n+1-m)C_n-S_a-C_n′H_{(2n′+1-m′)}(SiX′₃)_m′    (1)

其中a为2-8的整数，X和X′各自独立地为可水解基团，n和n′ 各自独立地为1-4的整数，以及m和m′各自独立地为1至(2n+1)的整 数。

在另外的方面，本发明提供一种用于制备硫磺水泥预组合物的方 法，包括使硫与基于总组合物重量计至少0.3wt％的至少含多硫化物 的有机硅烷掺混，以获得硫磺水泥预组合物，在所述方法中，所述含 多硫化物的有机硅烷具有如下分子通式：

(X₃Si)_mH_(2n+1-m)C_n-S_a-C_n′H_{(2n′+1-m′)}(SiX′₃)_m′    (1)

其中a为2-8的整数，X和X′各自独立地为可水解基团，n和n′ 各自独立地为1-4的整数，以及m和m′各自独立地为1至(2n+1)的整 数。

在另外的方面，本发明提供一种用于制备硫磺水泥产品的方法， 所述方法包括以下步骤：