[发明专利]一种有机酸-蛋白复合石膏缓凝剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种有机酸‑蛋白复合石膏缓凝剂及其制备方法。该有机酸‑蛋白复合石膏缓凝剂以废弃皮革蛋白为原料，引入有机酸通过水解调控蛋白的分子量，同时有机酸也作为有效缓凝成分组成有机酸‑蛋白复合石膏缓凝剂。本发明首先将有机酸溶液与废弃皮革蛋白粉末按照一定比例混合，将蛋白在酸性条件下水解至缓凝效率高的分子量范围内，再通过喷雾干燥除去其中水分制备有机酸‑蛋白复合石膏缓凝剂。本发明中石膏复合缓凝剂制备工艺简单、低能耗、成本低、无污染，能充分发挥有机酸和蛋白的协同作用，使得石膏缓凝剂具备溶解性好、稳定性高，无特殊气味，对石膏缓凝效果好，强度损失小等优点，适用于工业化大规模生产。

技术领域

本发明公开了一种有机酸-蛋白复合石膏缓凝剂及其制备方法，涉及石膏缓凝剂技术领域。

背景技术

石膏作为一种优良的胶凝材料被广泛应用于建筑行业，是三大无机胶凝材料之一。与其它胶凝材料相比，石膏的生产能耗低，质量轻，保温隔热性较好，可加工性和可塑性强，可循环利用，属于绿色胶凝材料。通过一定的生产工艺，石膏可加工成多种类型、性能各异的石膏变体材料。如建筑石膏可用来生产抹灰石膏、粉刷石膏、天花板、装饰吸声板及其它装饰部件等。

由于建筑石膏材料早期强度发展较快，凝结硬化时间短，几分钟内就会失去流动性，难以满足正常施工的要求。为解决这一问题，通常采用掺加缓凝剂的方式来调节凝结时间，使建筑石膏浆体能够较长时间保持塑性，以提高施工性能。常用的建筑石膏缓凝剂主要包括有机酸及其盐、碱性磷酸盐、蛋白缓凝剂以及复合缓凝剂等类型。过去研究表明有机酸类如柠檬酸、苹果酸、琥珀酸、己二酸、酒石酸、酒石酸钠和水杨酸等，碱性磷酸盐如三聚磷酸钠等对石膏均有一定程度的缓凝效果，同时对石膏强度的损失较大。其中有机酸柠檬酸对石膏缓凝效果最强，常常在掺量较小时就有明显的缓凝效果，但对石膏材料的强度损失也较大。

蛋白类缓凝剂具有缓凝效果好，且对石膏的强度损失较小的特点，使其成为石膏缓凝剂研究领域的热点。常用的蛋白类缓凝剂包括天然蛋白和蛋白质的水解或分解产物等。相关研究表明天然蛋白如骨胶、红茶粉等可作为石膏缓凝剂添加到石膏材料中，延长石膏的凝结时间，提高施工性能。许多研究表明，通过对废弃物蛋白进行加工，可用来生产蛋白类缓凝剂，实现废弃物蛋白再利用的同时大大降低了生产成本。如通过对小麦蛋白、青霉素菌丝、皮革下脚料以及明胶等主要成分为蛋白质的废弃物进行加工，可用来制备蛋白类石膏缓凝剂。蛋白类缓凝剂中多肽的分子量对缓凝剂的缓凝效果起主导作用，在生产过程中往往需将蛋白废弃物进行加工处理。目前，对蛋白废弃物的加工方式包括水解法和酶法。其中水解法一般通过无机酸如盐酸或硫酸、强碱如氢氧化钙或氢氧化钠等催化剂水解蛋白质，调控其分子量到合适范围后除酸、碱或除去中和所形成的盐，得到蛋白类缓凝剂。酶法通过特定的蛋白酶对废弃蛋白进行处理制备蛋白类缓凝剂，但往往伴随着较高的生产成本和苛刻的生产环境。

近年来，由于工业生产的需要，多种复合类石膏缓凝剂被研发并应用。由于蛋白缓凝剂对石膏强度影响较小，在生产复合类石膏缓凝剂时常添加一定量的蛋白成分。复合类石膏缓凝剂中若包含蛋白成分往往需重视其分子量的大小。通常先将蛋白的分子量调控作为第一步，除去杂质成分后得到半成品，再将半成品与其他物质合成或按一定比例简单混合两步法制备复合石膏缓凝剂。过程繁琐、工艺复杂，能耗高，其中调控蛋白分子量产生的盐或催化剂的脱除往往伴随着较高的生产成本。因此，开发一种一步、低成本、工艺简单、缓凝效果好、强度损失小的复合缓凝剂的制备方法显得刻不容缓。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是克服背景技术的缺陷，提供一种一步制备有机酸-蛋白复合石膏缓凝剂及其制备方法。该复合石膏缓凝剂以废弃皮革蛋白为原料，通过引入有机酸在酸性条件下水解废蛋白调控蛋白分子量，同时有机酸也作为有效缓凝成分，利用一步制得有机酸-蛋白复合石膏缓凝剂。该复合缓凝剂中的有机酸和蛋白协同作用，使得该缓凝剂不仅有较强的缓凝效果，而且对石膏材料强度损失较小；同时利用一步制备具有工艺简单、能耗低、生产成本低的优势。

一种有机酸-蛋白复合石膏缓凝剂及其制备方法，所述复合石膏缓凝剂由有机酸及其水解废蛋白组成。