[发明专利]硫磺水泥预组合物和硫磺水泥产品

说明书

发明领域

本发明提供了一种硫磺水泥预组合物及一种制备硫磺水泥预组合物的方法。本发明进一步提供了一种硫磺水泥产品和一种制备硫磺水泥产品的方法。

发明背景

硫磺水泥通常是指至少含有硫和填充剂的产品。为了改善硫磺水泥的性能，可将硫用硫改性剂进行改性，例如萘或烯烃化合物，例如5-亚乙基-2-降冰片烯(ENB)或5-乙烯基-2-降冰片烯(VNB)，二环戊二烯，柠檬烯或苯乙烯。通常的硫磺水泥填充剂为颗粒状无机材料。

硫磺水泥-骨料复合物通常是指一种同时含有硫磺水泥和骨料的复合物。硫磺水泥-骨料复合物的实例为硫磺砂浆，硫混凝土和硫稀释沥青。

已知在硫磺水泥或硫磺水泥-骨料组合物中使用有机硅烷化合物作为稳定剂以提高水稳定性。例如在US 4,164,428中，公开了一种含有至少50％质量的硫，硫改性剂(通常称为硫塑化剂)，细分的颗粒矿物悬浮剂和有机硅烷稳定剂的改性的硫组合物(通常称为塑化的硫组合物)。其提到适宜的有机硅烷的分子通式为R-Si(OR′)₃，其中R′为低分子量的烷基且R为具有至少一个官能团的有机自由基，其通常通过短的烷基链与硅原子连接。其提到优选的有机硅烷为γ-巯丙基三甲氧基硅烷。

US 4,376,830中公开了一种含有硫磺水泥和骨料(含有贵重粘土)的硫磺水泥-骨料组合物以及制备这种组合物的方法。该方法以及所得到的组合物的特征在于在组合物固化(冷却)之前在组合物中加入某些有机硅烷化合物。其提到适宜的有机硅烷的分子式为Z-Si(R₁R₂R₃)，其中R₁，R₂和R₃可为较低的烷氧基且Z为通过碳原子与Si连接的有机自由基并有至少一个熔融硫反应性基团。例如Z可为巯基烷基。其提到优选的有机硅烷为γ-巯丙基三甲氧基硅烷。

在WO 2007/65920中，硫磺水泥或硫磺水泥-骨料复合物通过将无机填充剂和含有多硫化物的有机硅烷混合，与熔融硫混合并将混合物固化制备。该方法提供了一种具有较低吸水率的硫磺水泥或硫磺水泥-骨料复合物。一种优选的含有多硫化物的有机硅烷为双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物。

在WO 2008/148804中，通过将硫与含有多硫化物的有机硅烷混合制备硫磺水泥预组合物。该硫磺水泥预组合物可与颗粒状的无机材料混合从而提供一种硫磺水泥产品。该硫磺水泥产品具有改善的吸水特性。一种优选的含有多硫化物的有机硅烷为双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物。

该含有多硫化物的有机硅烷可用于为硫磺水泥产品提供低的吸水率。然而这些有机硅烷很昂贵，并需要使用较廉价的有机硅烷耦合剂以及能够更多地选择有机硅烷耦合剂。此外，需要避免使用如γ-巯丙基三甲氧基硅烷的有机硅烷，其气味令人讨厌且必须小心处理(从有机硅烷中解离出的氢与硫接触可导致硫化氢的形成)。本申请发明人意图提供制备硫磺水泥产品的替代方法，同时保持较低的吸水特性。

发明概述

相应地，本发明提供一种硫磺水泥预组合物，其含有硫和具有通式(I)或(II)的第一有机硅烷：

(R¹O)₃Si-A             (I)

(R¹O)₃Si-A′-Si(OR²)₃  (II)

其中R¹和R²为C_1-6烷基，A是含有一个或多个选自巯基，硫化物，胺或烯基的单价官能团，且A′是含有一个或多个选自巯基，硫化物，胺或烯基的二价官能团；

并含有第二有机硅烷，具有通式(III)或(IV)：

(R³O)₃Si-B             (III)

(R³O)₃Si-B′-Si(OR⁴)₃  (IV)

其中R³和R⁴为C_1-6烷基，B是不含有硫醇，硫化物，胺或烯基中任何一个的单价官能团，且B′是不含有巯基，硫化物，胺或烯基中任何一个的二价官能团。