第４３卷第１６期２０１５年８月
广 州 化 工
ＧｕａｎｇｚｈｏｕＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏｌ畅４３Ｎｏ畅１６Ａｕｇ畅２０１５
李 兵
（中化重庆涪陵化工有限公司，重庆 ４０８０００）
摘 要：磷石膏是硫酸湿法萃取磷酸时排出的固体废弃物，每生产１ｔ湿法磷酸约产生５ｔ磷石膏。如何有效地利用磷石膏，
生产建筑材料是人们极力寻求解决的问题，进行磷石膏防水剂的开发利用具有重要意义。本文总结了磷石膏防水剂的研究现状， 然后对磷石膏的防水性作用原理进行了详细的介绍，对磷石膏防水添加剂研究进展进行了综述。
关键词：磷石膏；建筑材料；防水剂；研究
中图分类号：ＴＱ２０４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１－９６７７（２０１５）０１６－００４７－０３
作者简介：李兵（１９７５－），男，本科，高级工程师，研究方向：固体废弃物资源化、磷化工。
Research Progress on Waterproof Additive in Phosphogypsum
Building Materials
LI Bing
（ＳｉｎｏｃｈｅｍＣｈｏｎｇｑｉｎｇＦｕｌｉｎｇＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ畅，Ｌｔｄ畅，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０８０００，Ｃｈｉｎａ）
Abstract ：ＰｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍｉｓｄｉｓｃｈａｒｇｅｄｗｈｅｎｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄｗａｓｅｘｔｒａｃｔｅｄｂｙＷＰＡ，５ｔｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍｗａｓ
ｐｒｏｄｕｃｅｄｗｈｅｎ１ｔｗｅｔｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄｗａｓｐｒｏｄｕｃｅｄ畅Ｈ
ｏｗｔｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｕｓｅｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ，ｐｒｏｄｕｃｔｂｕｉｌｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｐｅｏｐｌｅｓｔｒｕｇｇｌｅｔｏｓｏｌｖｅ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｉｎｇａｇｅｎｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔ畅Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｉｎｇａｇｅｎｔｗａｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｔｈｅｒｏｌｅｏｆｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍｗａｓｄｅｔａｉｌｙｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍｗａｔｅｒｐｒｏｏｆａｄｄｉｔｉｖｅｓｗａｓｒｅｖｉｅｗｅｄ畅
Key words ：ｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｉｎｇａｇｅｎｔ；ｒｅｓｅａｒｃｈ
随着我国磷肥工业的发展，湿法磷酸行业最近十年迅猛发展，直接导致行业固体工业废弃物磷石膏的排放量逐年攀升。据保守估计，目前我国磷石膏存量已经超过１亿吨，并且每年还在以超过２０００万吨的速度增加，大量的磷石膏排放占用了大量土地，并且由于其中含有的水溶性磷和氟容易导致地下水污染，因此如何有效进行磷石膏的资源化利用一直是行业发展的重要课题。从目前的利用技术现状来看，利用磷石膏制建筑材料是主要方式之一，占到整个磷石膏利用的７５％以上。磷石膏是一种
具有特殊功能和性能的重要材料，其化学性较稳定，价格低廉，且存在量较丰富，运用磷石膏制成的产品具有质量轻，隔热效果好，防火能力强等特点，但其防水效果较差，因此进行磷石膏防水剂的开发利用具有重要意义。
1 磷石膏防水剂的研究现状
随着现代科学技术的不断发展，国内外对石膏硬制品防水问题的研究也逐渐增多，但只有德国和日本等少数国家对磷石膏硬制品的防水性能进行研究。他们主要对磷石膏硬制品的防水性能进行理论上的研究，通过在磷石膏硬制品中加入憎水性高分子有机物乳液，实现对磷石膏的改性，对促进大规模生产 磷石膏防水剂的作用较小［１］
。磷石膏中含有磷酸、磷酸一钙、磷酸二钙等可溶性游离酸性物质，对防水剂与磷石膏内部碱性物质的脱水交联反应具有一定的影响，使其达不到普通石膏防水剂的防水效果。另外磷石膏内部所含的钾、钠盐和有机物杂
质等物质会降低普通石膏防水剂的防水性能，使其不能很好的与磷石膏进行反应，在增加需水量的同时降低了二水硫酸钙晶体之间的有效结合，延长了磷石膏硬化体的凝固时间，增加其内部的空隙，强度受到影响。
2 磷石膏的防水性作用原理
内掺型和外涂型式建筑材料防水剂的两种主要形式。利用磷石膏的防水性原理能够较好的发挥磷石膏建材防水及的作用。
2畅1 内掺型防水剂
将水泥、煤灰渣、明矾石和矿渣等无机水硬性材料外加剂掺入到磷石膏中。通过与磷石膏的混合水化，在硬化过程中形成填充二水石膏晶体间隙的硫铝酸钙、水化硅酸钙和钙矾石等水化产物，在降低二水石膏的溶解度的同时提高磷石膏的内部
密度，增强抗水性［２］
。通过这种方式对提高磷石膏的抗水性具有明显的效果，但会造成磷石膏硬化体泽度的降低，降低产品的美观效果。石蜡乳液、松香乳液、硬脂酸乳液和石蜡沥青乳液等是内掺型防水剂中的有机防水材料，利用表面活性剂和外界条件作用，将不溶性的物质乳化成极小且均匀的颗粒，并分散在水中形成Ｏ／Ｗ的连续相乳液。有机颗粒对磷石膏硬化体结构毛细血管和微孔壁具有良好的填充效果，从而提高石膏硬化体的疏水性。二水石膏和细微网络中的疏水有机物会在磷
石膏硬制品遇水时起到防水作用，毛细管的渗水情况进行阻碍，达到防水的目的。
2畅2 外用型防水剂
将丙烯酸、聚氨酯等有机高分子防水涂料涂于磷石膏硬制品的表面，使其形成致密的疏水膜，将硬制品与外界水隔开，实现磷石膏的防水目的。但是要注意疏水膜的缺陷，疏水膜在未干燥时容易产生起皮、脱落的现象，在干燥的过程中容易发生氧化、老化，如果没有严格检查硬制品表面是否存在损坏，就会使石膏受到水的侵蚀，降低强度与膜的作用，影响防水效果。另外还可以利用盐水浸泡磷石膏制品，形成碳酸钙、磷酸钙、草酸钙等防水层［３］。由于这些物质都具有不溶于水的特性，因此可以达到防水的目的，但是这种方法只是在磷石膏的表面进行，缺乏对磷石膏防水功能的根本性提高，利用价值较低。
3 磷石膏防水添加剂研究进展
3畅1 石蜡乳液
石蜡乳液是磷石膏的重要防水添加剂，在当前得到广泛的应用。乳化剂是石蜡乳液制备的重要元素。利用乳化剂所具备的定向吸附作用，通过施加均匀的机械外力形成一种含有蜡和水的均匀流体。涂层较滑、良好的覆盖性以及较低的成本是石蜡乳液的主要特点［４］。石蜡乳液具有特殊的化学结构，它属于烃类混合物，其中碳原子的数量为１８～３０，直链烷烃的有机化合物是其重要组成部分，因此具有较强的疏水性，遇水不会溶解畅做为一种防水添加剂在物料的表面形成疏水膜，有效起到防水
双电源自动切换装置的效果。
对石蜡乳液的制备具有剂在水相法，剂在油中法，自然乳化分散法和轮流加剂法等多种方法，需要根据乳化剂的不同选择合适的方法。其中最常用的就是剂在油中法。在将乳化剂加入油中以后再进行加水，得到Ｗ／Ｏ型乳状液。油会随着水量的增加从内相转化为外相，将亲水性与亲油性调节到平衡的状态，进行乳化，从而得到具有较强稳定性且颗粒均匀的石蜡乳液［５］。另外在制备石蜡乳液时需要选择亲油基和油相结构相似的乳化剂，并用规定的速度表面活性剂添加到界面上，并将界面张力控制在最低值。
石蜡乳液作为一种防水添加剂被应用于磷石膏防水剂的制备中，另外石蜡乳液在目前市场上具有较广的应用范围。它当做纸浆施胶剂用于造纸工业中。在水性涂料和水性油墨业中也有用到石蜡乳液，利率用石蜡乳液的特性，使涂膜的抗划伤能力得到增强，同时有效的防水，在抗站防污方面也具有重要作用。还当作上光剂、涂料和助剂用于较多的轻工业中，在建筑业中促进钢筋混凝土的固化等，具有较为广泛的用途。
3畅2 含氟硅丙烯酸脂乳液大蒜剥皮器
丙烯酸脂乳液作为一种防水添加剂在磷石膏防水剂的制备中受到重视。不饱和的丙烯酸类单在水溶液中进行自由基加成共聚反应而形成的乳液就是丙烯酸脂乳。成膜性较好以及粘附性强是丙烯酸脂乳的
主要特点，同时丙烯酸脂乳的制作成本较低，是一种环保无公害的重要材料。为增强丙烯酸的防水能力，将丙烯酸与有机硅化合物结合制成硅丙乳液，使乳液具有较高的防水性依据耐候性。
进行含氟硅丙烯酸脂乳液的制备需要将丙烯酸与含氟硅进行有效结合。将有机氟单体通过乳液聚合反应进入到丙烯酸脂的大分子中，随着Ｃ－Ｆ键侧链间相互作用力的不断减小，在成膜的过程中氟烷基会向乳胶膜的方向移动，进而增加氟原素的含量，提高防水性能［６］。其中乳液防水剂乳胶膜表面与水的接
触角会随着有机硅单体量的不断增多而增大，在制备中保持有
机硅单体加入量为２畅０％能够取得最优的效果。另外将含氟单
体的总加入量控制在９畅０％。得到性能最好的含氟硅丙烯酸脂
乳。
含氟硅丙烯酸脂乳防水剂在当前的石膏建材中运用较为广
泛。通过其具有的防水性用于磷石膏防水剂的制备以及加入到
石膏砌块中，增加石膏建材的防水效果，促进石膏建材在建筑
业中的广泛应用。
3畅3 硬脂酸－聚乙烯醇乳液
硬脂酸－聚乙烯醇乳液作为防水添加剂在石膏材料中得到
应用，属于复合型石膏防水剂。聚乙烯醇作为一种高分子聚合
物具有广泛的用途，强力粘接性、平滑性、耐溶剂性以及气体
阻绝性、耐水性等是其主要的性能特点，主要用于生产涂料、
粘和剂、乳化剂、薄膜等。聚乙烯醇在高温溶于水后形成聚乙
烯醇溶液，通过与磷石膏的搅拌，将聚乙烯醇颗粒分散在半水
石膏浆体内，对二水石膏凝结和硬化过程中的孔隙具有良好的
填充作用，提高晶体之间的结合力［７］。聚乙烯醇在二水石膏的
气孔内随着晶体内部水分的蒸发形成疏水薄膜，对内部孔隙率
进行有效降低的同时形成防水层，提高磷石膏的防水性和强皮衣加工
度。
进行聚乙烯醇乳液的制备时需要在传统的方法上进行创
新，将硬脂酸与聚乙烯醇相结合得到硬脂酸－聚乙烯醇乳液。
其具体的制备方法为，在２００ｇ水中加入１０ｇ硬脂酸，加热搅
拌到硬脂酸全部融化，并将适量的乳化剂、消泡剂随着搅拌的
过程慢慢滴入硬脂酸中，带冷却后就得到硬脂酸乳液。进行硬
脂酸－聚乙烯醇乳液制备就是在聚乙烯醇中加入硬脂酸。在２００ｇ
水中加入２ｇ聚乙烯醇，加热搅拌到聚乙烯醇充分溶解，然后
加入１０ｇ硬脂酸，加热搅拌到二者都充分溶解，同时和硬脂酸
乳液制备一样的方法加入适量的乳化剂，得到硬脂酸－聚乙烯
醇乳液。将硬脂酸－聚乙烯醇乳液作为防水添加剂运用于磷石
膏防水剂的制备中具有重要的作用。目前硬脂酸－聚乙烯醇乳
液在石膏砌块等建材中运用较多，是一种复合型石膏防水剂。3畅4 矿物添加剂
在磷石膏材料内部加入矿物质，有利于使磷石膏内部的结
龙芯3b构及性能得到改变，达到更好的疏水效果。水泥、煤灰渣以及
明矾石是主要的矿物质添加材料。
明矾石是一种三方晶系的硫酸盐矿物，在与磷石膏充分搅
拌后生成Ｃ－Ｓ－Ｈ凝胶、氢氧化铝凝胶和钙矾石等水化产物。
其中Ｃ－Ｓ－Ｈ凝胶和钙矾石对二水石膏晶体间隙具有良好的填
充作用，提高密度，使疏水性得到增强［８］。氢氧化铝的吸附性
可以吸附周围的疏水性小分子，促进其与二水石膏的结合与反
应。
明矾石膨胀剂具有较好的防水作用，作为防水添加剂得到
有效的应用。明矾石膨胀剂的制备相比其他乳液添加剂的制备
要简单。其主要的原料为钙矾石。将明矾石膨胀剂与水泥和水
进行充分的搅拌，让明矾石中的硅酸钙氢氧化钙，经过化学反
应形成硫铝酸钙，从而在混凝土中增加了抗拉的强度，减小了
收缩造成的裂缝影响，具有抗裂防渗的作用。另外钙矾石经过ＵＥＡ砼水化形成，在填充中有效降低孔隙率，达到较好的防水效果。
明矾石作为一种防水添加剂在制备磷石膏防水剂中具有重
要影响。此外有明矾石形成的明矾石膨胀剂具有较好的防水性
（下转第１３６页）
对标准偏差在０畅４３％～０畅６３％之间，加标回收率在９５％～１０４％范围内。
参考文献
［１］ 陈渭臣，黄兴波．铝合金熔体处理的研究近况［Ｊ］．铸造，２００３，５２（６）：３８４－３８６．
［２］ ＮｙａｈｕｍｗａＣ，ＧｒｅｅｎＮ．Ｒ，ＣａｍＰｂｅｌｌＪ．Ｅｆｆｃｅｔｏｆｍｏｌｄｆｉｌｌｉｎｇｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｏｎｆａｔｉｇｕｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃａｓｔａｌｕｍｉｎｉｕｍａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＡＦＳ
Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，１９９８（１０６）：２１５－２２３．
［３］ ＧｌｅｎｎＥ，Ｂｙｅｚｙｎｓｋｉ，ＣａｍｐｂｅｌｌＪ．Ａｓｔｕｄｙｏｆｃｒａｃｋｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｓｉｔｅｓｉｎｈｉｇｈｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅｏｆ３１９ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｃａｓｔｉｎｇｓ［Ａ］．ＳｈａｐｅＣａｓｔｉｎｇ．ＴｈｅＪｏｈｎＣａｍｐｂｅｌｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍ［Ｃ］．ＴＭＳ，２００５：２３５－２４４．
［４］ ＷａｎｇＱ．Ｇ．ＣｒｅｐｅａｕＰ．Ｎ，ＧｒｉｆｆｉｔｈｓＪ．Ｒ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｏｘｉｄｅｆｉｌｍｓａｎｄｐｏｒｏｓｉｔｙｏｎｆａｔｉｇｕｅｏｆｃａｓｔａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｓ［Ａ］．ＳｈａｐｅＣａｓｔｉｎｇＴｈｅ
ＪｏｈｎＣａｍｐｂｅｌｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍ［Ｃ］．ＴＭＳ，２００５：２０５－２１４．
［５］ ＢｕｆｆｉｅｒｅＪ．Ｙ，ＳａｖｅｌｌｉＳ，ＪｏｕｎｅａｕＰ．Ｈ，ｅｔａｌ．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｆＰｏｒｏｓｉｔｙａｎｄｉｔｓｒｅｌａｔｉｏｎｔｏｆａｔｉｇｕｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｍｏｄｅｌＡｌ－Ｓｉ７－Ｍｇ０．３
ｃａｓｔＡｌａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｅｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡ，２００１（３１６）：
１１５－１２６．
［６］ ＣｈａｉｊａｒｕｗａｎｉｃｈＡ，ＬｅｅＰ．Ｄ，ＤａｓｈｗｏｏｄＲ．Ｊ，ｅｔａｌ．ＥｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆＰｏｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｈｏｍｏｇｅｎｉｚａｔｉｏｎｏｆｄｉｒｅｃｔｃｈｉｌｌ
ｃａｓｔＡｌ－Ｍｇａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＡｃｔａＭａｔｅｒｉａｌｉａ，２００７（５５）：２８５－９３．［７］ 潘复生，张丁非．铝合金及应用［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００６：１６７－１８３．
［８］ ＹａｍａｏＦ，ＳａｓｓａＫ，ＩｗａｉＫ，ｅｔａｌ．Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｉｎｃ
ｌｕｓｉｏｎｓｉｎｌｉｑｕｉｄｍｅｔａｌｕｓｉｎｇｆｉｘｅｄａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ［Ｊ］．Ｔｅｔｓｕ－ｔｏ－Ｈａｇａｎｅ，１９９７，８３（１）：３０－３５．
［９］ 阎峰云，李文风，郝远．铝及铝合金中超低含量氧化夹杂物的测定［Ｊ］．特种铸造及有合金２００４年年会专刊，２００４：２１９－２２０．
［１０］周月雯，于秀媛，蒋香梅，等．金属铝及铝合金中非金属总夹杂含量的测定［Ｊ］．轻金属，１９８７（４）：４７－４８，６３．
［１１］肖罡，许征兵，曾建民．纯铝中夹杂物检测方法的对比分析［Ｊ］．铸造技术，２０１１，３２（８）：１１０５－１１０８．
［１２］何海成，张光霞，黄志荣，等．电感耦合等离子体原子发射光谱法测定硅铝铁合金中多种元素的优化研究［Ｊ］．光谱学与光谱分析，２００４，２４（７）：８８７－８８９．
［１３］周西林，闫立东，李芬，等．电感耦合等离子体原子发射法测定高纯铁中痕量磷［Ｊ］．冶金分析，２０１４，３４（３）：６１－６４．
［１４］李博，王华，魏永刚．溴－甲醇提取－电感耦合等离子体原子发射法测定红土镍矿还原产物
中金属镍［Ｊ］．冶金分析，２０１１，３１（１１）：３４－３７．
［１５］刘文甫，应腾远，王丽，等．电感耦合等离子体原子发射法测定铁酸钙中氧化铝、氧化镁和磷［Ｊ］．冶金分析，２０１４，３４（４）：７０－７３．道路交通事故现场图
（上接第４８页）
能，在水池、游泳池以及机房、浴室等防水建筑中运用较为广泛。
除了明矾石之外的其他矿物材料也是磷石膏防水剂的重要添加剂，常见的为煤灰渣，其具有的特性在磷石膏中能够发挥较好的防水效果。而煤灰渣与磷石膏混合，其中的三氧化二铝及二氧化硅会与二水石膏反应产生硫铝酸钙和水化硅酸钙等水化产物，对于提高磷石膏硬制品的强度具有重要作用［９］。在水化过程中留下的颗粒物可以对二水石膏内部晶体网络起到填充作用，提高磷石膏的强度，但在使用过程中需要控制好用量。用量过度也会提高磷石膏的吸水性，降低疏水作用。
4 结 语
磷石膏是磷化工企业在生产过程中产生的工业废渣，但磷石膏的内部还有较多元素，使其具有特殊的性能，在当前作为建筑材料运用于工程建设中。磷石膏属于多孔隙结构，具有较强的吸水性，遇水容易软化，因此提高磷石膏防水能力的研究尤为重要。本文阐述了磷石膏的在当前的研究现状以及制作
磷石膏防水剂的作用机理，对目前存在的运用较广的防水添加剂进行分析，希望可以推动磷石膏防水剂的发展，将产生的大量磷石膏工业废渣利用起来，实现工业废渣的再利用，减少废渣对环境的污染，促进磷化工企业的良好发展。
参考文献
［１］ 刘勇．疏水型磷石膏的制备及性能研究［Ｄ］．重庆：重庆大学，２０１０．［２］ 杨沛浩．磷石膏的综合利用［Ｊ］．中国资源综合利用，２００９，２７（１）：１３－１５．
［３］ 贾兴文，吴洲，马英，等．磷石膏建材资源化利用现状［Ｊ］．材料导报，２０１３，２７（２３）：１３９－１４１，１４６．
［４］ 李光明，李霞，贾磊，等．国内外磷石膏处理和处置概况［Ｊ］．无机盐工业，２０１２，４４（１０）：１１－１３．
［５］ 李美，彭家惠，张建新，等．湿法磷酸萃取工艺对磷石膏晶形的影响［Ｊ］．建筑材料学报，２０１３，１６（１）：１４７－１５２．
［６］ 吕丽华，任京成，孙天虎，等．β－半水磷石膏用做铁矿全尾胶结充填固料的研究［Ｊ］．金属矿山，２０１０（３）：１８０－１８２，１８４．
［７］ 赵建华，杨玉发，王伟，等．磷石膏制耐水型石膏砌块的研究与应用［Ｊ］．硫磷设计与粉体工程，２００８（１）：１５－１８．
［８］ 王艳红．磷石膏综合利用途径及探讨［Ｊ］．化肥工业，２０１４（３）：７－９．［９］ 万甜明，张志业，王辛龙，等．磷石膏和硫化钙反应过程的熔融特性研究［Ｊ］．现代化工，２０１１，３１（１２）：６３－６７．
美容喷雾器
磷石膏建材防水添加剂研究进展
作者：李兵， LI Bing
作者单位：中化重庆涪陵化工有限公司，重庆,408000
刊名：
广州化工
英文刊名：Guangzhou Chemical Industry
年，卷(期)：2015(16)
引用本文格式：李兵.LI Bing磷石膏建材防水添加剂研究进展[期刊论文]-广州化工 2015(16)
