[发明专利]硫水泥预组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明提供硫水泥预组合物和制备硫水泥预组合物的方法。本发明还提供制备硫水泥产品的方法、硫水泥产品和该硫水泥预组合物在硫水泥、硫灰浆或硫混凝土中的用途。

背景技术

硫水泥通常指含有至少硫和填料的产品。为了改进硫水泥的性质，可以用硫改性剂对硫进行改性。这些改性剂是本领域中已知的。

通常的硫水泥填料是颗粒无机材料。

硫水泥-骨料复合材料通常指同时包含硫水泥和骨料的复合材料。硫水泥-骨料复合材料的实例是硫灰浆、硫混凝土和硫稀释沥青。硫稀释沥青是含有填料和渣油烃馏分的沥青(即通常用粘合剂聚集)，其中部分粘合剂已经被硫、通常是改性硫所替代。

已知使用有机硅烷化合物作为硫水泥或硫水泥-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)、细分颗粒矿物悬浮剂和有机硅烷稳定剂的改性硫组合物(通常称为塑化硫组合物)。其中提及适合的有机硅烷具有通式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基团，通常通过短烷基链连接至硅原子。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，公开了包含硫水泥和骨料的硫水泥-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。其中提及适合的有机硅烷具有通式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相连且具有至少一个熔融-硫活性基团的有机基团。Z可以是巯基烷基。提及γ-巯基丙基三甲氧基硅烷作为优选的有机硅烷。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。本领域中存在对改进硫水泥产品的水稳定性的另外的稳定剂的需求。

发明内容

现在已经发现选自一组有机钛酸酯的稳定剂可以用于制备硫水泥产品。

因此，本发明提供一种硫水泥预组合物，其包含硫和至少一种有机钛酸酯，所述有机钛酸酯具有通式(1)或(2)：

其中

OR¹，OR²和OR³独立地选自酰氧基、磷酸根、焦磷酸根、磺酸根和糖氧基(glycoxy)；和

XO和X′O独立地选自烷氧基或新烷氧基，或XO和X′O一起形成糖氧基。

在另一方面，本发明提供用于制备本发明的硫水泥预组合物的方法，包括：使硫与含量为总组合物重量至少0.05wt％的至少一种有机钛酸酯掺合，以获得硫水泥预组合物，在所述方法中有机钛酸酯具有上文定义的通式。

在另一方面，本发明提供用于制备硫水泥产品的方法，包括以下步骤：

(a)在硫熔化的温度下，使至少硫和上文定义的有机钛酸酯与颗粒无机材料掺合，以获得熔融硫水泥产品；和

(b)使熔融硫水泥产品固化。

在又一方面，本发明提供用于制备硫水泥产品的方法，包括以下步骤：

(a)使至少一种颗粒无机材料和上文定义的有机钛酸酯掺合，并使有机钛酸酯与颗粒无机材料反应；

(b)在步骤(a)之后，使单质硫与颗粒无机材料在硫为液体的温度下掺合，以获得包含熔融硫和颗粒无机材料的掺合物；和

(c)使掺合物固化，以获得硫水泥产品。

在又一方面，本发明提供可通过本发明的用于制备硫水泥产品的方法获得的硫水泥产品。

在又一方面，本发明提供上文定义的有机钛酸酯在硫水泥、硫灰浆、硫混凝土或硫稀释沥青中作为稳定剂的用途。

在又一方面，本发明提供本发明的硫水泥预组合物在硫水泥、硫灰浆、硫混凝土或硫稀释沥青中的用途。

本文的硫水泥预组合物指在添加硫或颗粒无机材料中的至少一种之后，形成硫水泥产品(例如硫水泥、硫灰浆、硫混凝土和硫稀释沥青)的组合物。

具体实施方式

本发明的硫水泥预组合物包含硫和至少一种有机钛酸酯。有机钛酸酯具有以下通式(1)或(2)：

其中

OR¹，OR²和OR³独立地选自酰氧基、磷酸根、焦磷酸根、磺酸根和糖氧基；和

XO和X′O独立地选自烷氧基或新烷氧基，或XO和X′O一起形成糖氧基。