本发明涉及一种添加剂，用于改善防水石膏产品。本发明涉及一种乳剂，这种乳剂包括一种蜡或者蜡的化合物，一种烷基苯酚，一种聚萘磺酸钠盐，和一种淀粉络和物；乳剂用于改善防水石膏产品。本发明还涉及一种生产所述乳剂的方法。 背景技术石膏（硫酸钙二水化合物）的特性使其广泛用于工业和建筑业产品之上，尤其是石膏板。它是广泛应用价格低廉的原材料，通过脱水和再水合的过程，可以被再铸型，用模具或者其他的工具使其成为有用的形状。石膏板的基础材料是人造的，这种材料来自硫酸钙（石膏）的半氢氧化物，通常称为灰泥，这种灰泥是通过祛除二水化合物中的水相的这种热转换过程完成的。 在制作石膏板的过程中，石膏泥浆必须流在一个纸质的基层上。在接下来的过程中，泥浆/基层组合物被铸型，即将这种组合物通过轴滚之间，同时在铸型的过程中，一个纸制的背板形成于被铸型的石膏泥浆之上。因此，石膏泥浆必须具有充分的流动性，以至于可以制造出形状合适的石膏板。流动性是指石膏泥浆的流动能力。对于石膏板制造很重要的一点是，石膏泥浆在有限的程度内可以被塑型。发泡性是指其产生泡沫的能力。当石膏泥浆和纸制基层通过塑型用的轴滚时，必定有一定数量的石膏泥浆回流，并积累在轴滚夹上，如此以至稳定流量的石膏泥浆被输送到塑型用轴滚之处。发泡性对泥浆石膏在轴滚夹处回流的能力十分重要。可以应用塑型金属板，来减少辊子的应用，但是发泡性对于成品密度的控制十分重要。 因为石膏板制造过程的连续特性，其中石膏泥浆流在基层上，而基层通过塑型的轴滚，在塑型之后石膏泥浆流动的宽度对于保持石膏板成品的尺寸是十分关键的。石膏泥浆停止流动的时间是预先设定的。因此，预先设定的时间是石膏泥浆的重要特性。石膏泥浆的规定时间也是它的一个重要特性。规定时间是指石膏泥浆在加热干燥，至固体石膏板完成时所用的时间。正如在技术领域中所共知的，在连续的石膏板制造过程中，石膏泥浆具有一个一致的规定时间是非常重要的。 石膏板吸水，这将降低墙板的强度。已有技术中的产品，像普通的石膏板，石膏片，石膏块，石膏铸件和类似的物质，都相对的具有很少的防水能力。例如，当普通的石膏板，浸泡在水中，将迅速吸收大量水分，而损失很大强度。实际的测试表明，当一个2英尺乘以4英尺的圆柱体石膏板核心材料浸泡在70°F的水中，圆柱体在浸泡40分钟后表现出36%的吸水率。 之前的努力是给石膏板提供防水特性，包括同沥青、金属性肥皂物质、树脂和蜡这样的添加剂结合到水合的石膏泥浆中去。所得到的材料很难应用，并且核心特性难于控制。聚硅氧烷系统己经被用于给予石膏板以防水性。但是，基于聚硅氧烷系统花费高又难于使用。一个完成的石膏产品被覆盖有防水膜或者外壳。一个特别的例子，是在过去，试图提供一个防水的石膏产品，是熔化的石蜡、沥青或者腊喷雾到水合的石膏泥浆中去。 现有技术中，另外的一个提供防水石膏产品的例子是，蜡质乳液加入到水合泥浆中去，所述的蜡质乳液可以为固体石蜡和沥青，比例为1-10份沥青相对于I份蜡质物质。因此，沥青是一种溶解性相对于固体石蜡溶解性很差的物质，相似的，蜡在常温下，解决方法是，从一个高温冷却的过程，将沉积微笑的石蜡晶体在沥青-石蜡的表面上。 聚乙烯醇已经用于提供一个室温系统，这种系统可以用于增加石膏的防水性。但是聚乙烯醇会很快分解，因此，在使用之前，要不断的搅拌。聚乙烯醇做固有的不稳定性，将产生混合物的层化。因此，聚乙烯醇系统将形成不均匀的化合物。此外，在不同项中的不稳定性，也有着细菌生长的可能性。 因此，需要有一种添加剂，用于给于石膏产品防水特性，并且要经济耐用。需要一种防水添加剂，它不需要使用很昂贵的成分，如聚乙烯醇等。还需要一种稳定的防水添加剂。进一步需要一种防水添加剂，它在室温下稳定，不需要在用于石膏溶液之前加热。还需要一种稳定的防水添加剂，它不需要连续搅拌以保持稳定性。还需要一种防水添加剂，它不需要添加抗菌剂来防止系统内部的细菌生长。当然，这样的添加剂在行使以上功能的时候，不会形象流动性、发泡性，预先设定时间或者规定时间。 在历史上，在石膏板生产过程中，将一定产品加入石膏泥浆以获得一定的防水性能，可以将沥青，熔解的蜡质物质，乳化的蜡智物质/沥青，乳化的蜡质物质，和不同的硅树脂产品。这些现有技术中的系统，在相关的领域中都表现出了一些不足。这些缺点包括，但不限于，固体的不一致性，乳液的不稳定性，因为氢和硫化氢气体的增加而造成的对健康的威胁。需要一种添加剂可以针对上述条目并给于石膏产品以防水特性。 在早期的作品中己经被注意到的是，将从玉米、西米椰子、小麦、水稻中提取的淀粉样品同一种配位试剂相结合，如硼酸钠，同其他化学成分相结合，特别是LIGNOSULFATE的钠盐，C24和大量的聚合烷基苯酚和蜡质物质，组合成一种稳定的蜡质乳液，适合结合进入石膏泥浆，并给于其防水性。然而，系统表现出了相对于之前已知的蜡质乳液很多的优点，它有很多不足，包括PH值的降低，因为LIGNOSULFATE的钠盐的长期储存而分解，从而造成的细菌活性，根据温度和时间的变化所发生的黏度的变化，水和蜡表面的轻微分解，小于在混合物中预期的使用率，因为变化在混合物中并不常见。 发明内容本发明的实施例提供了一种乳状添加剂和一种制备这种乳状添加剂的方法，这种方法针对水分的吸收、黏度控制、稳定性和泥浆流动性。 在一个实施例中，本发明提供了一种乳液，这种乳液包括，至少一种蜡状物，一种烷基苯酚，一种聚萘磺酸钠盐，一种碱金属氢氧化物，一种复合淀粉。聚萘磺酸钠盐和碱金属氢氧化物反应得到一种聚萘磺酸钠盐的盐。本实施例的乳液可以加入到热的甚至是沸腾的水中，乳液不发生分离或者凝化。本发明所述的乳液在一定时间内是稳定的，在储备在室温下的时候不需要添加杀菌剂。本发明的乳液用于提供防水石膏产品。 在另一个是实施例中，本发明提供一种制备乳液的方法，包括如下步骤： a) 混合至少一种蜡质物质和一种烷基苯酚，提供第一种预先混合物质； b) 将聚萘磺酸钠盐，一种碱金属氢氧化物，水，和一种复合淀粉混合提供第二中预先混合物质； c) 将第一种预先混合物质和第二种预先混合物质相混合， 提供一种混合物；和 d) 使混合物均匀化。本发明所述的乳液用于给于石膏产品防水性。 本发明所述乳液用于给于石膏产品防水性。本发明所述乳液可以包括一种火延缓剂。本发明所述乳液可以用于生产普通的石膏板，用石膏板生成的合成物，如石膏/光线合成物，和其他石膏制品。 具体实施方式根据本发明的宗旨为一种乳液，用于赋予石膏产品以防水特性。本发明所述乳液可以被加入石膏和水的混合物当中，并不影响混合物的特性，这一点对于生产如石膏板等石膏产品十分必要。这样的特性包括，流动性、发泡性和设定时间。 对于生产石膏墙板产品，赋予成品防水特性是十分重要的，如此以至来限制水的最大吸收量在做墙板的吸水试验时。例如，对于原材料测试的美国标准ASTM1396和这个所述的测试。 研究已经发现，用于早期工艺的普通淀粉，需要蒸煮时间/温度以达到凝胶化的状态，并达到一个特殊的黏度。进一步的是，初始黏度在一定数值范围内连续移动，这个数值范围，这个数值范围受到储存条件和化学添加剂的影响。这些是由于系统的不可预测的特性。已经发现的是，通过使用淀粉混合物，如酸改良性的，羟乙基化的，氧化的和/或阳离子化的的淀粉，同如配位试剂和聚萘磺酸盐，连同聚合苯酚相结合，所有的都在正确的连接关系当中，显著的不足可以被克服，并且，所得的蜡质乳液具有超强的吸水控制的表现，添加剂就制成了。根据最新的发现，组合物具有在低温和高温下的高水平稳定性，提供了一个不变的和可预测的浓度，减少了生物灭菌剂的需要量，也减少了之前的控制生物活性的系统的需求，提供了一个相对于其他添加剂的高水平的防水性。 进一步发现，硼酸盐化合物，钼酸盐化合物、钼化合物是极其有效的配位试剂。有用的配位试剂的例子为（但不局限于所述的例子），硼酸钠、硼酸镁、和其他硼酸盐化合物；钼酸铵、钼酸钠、钼酸镁和其他钼酸盐化合物；二硫化钼和其他钼的化合物。 配位试剂（例如，四硼酸钠十水化合物、钼酸钠二水化合物、二硫化钼或者其他化合物)和改性淀粉的比率在很大才程度上影响着板/泥浆方法中其他必要特性的控制，如泡沬支撑和和泥浆添加剂的兼容性。这些化学上的新发现，减少了对木质素硫酸钠（lignosulfate) 的需要，这种物质用于之前用于表面活性剂和分散剂，以帮助减少控制生物活性的生物灭菌剂的需要量。 研究还发现，这些组合物，和他们之间的比率，对于阐明这种稳定的可重复实施的蜡状乳液是十分重要的，并且是在特定生产过程中的必要步骤。比率的范围，淀粉：硼酸盐，或淀粉：钼酸盐，或淀粉：钼化合物的范围大约为4: I到20: I (重量比）。 水，一种配位试剂（是，一种硼酸盐化合物，一种钼酸盐化合物，或者一种钼化合物）和一种淀粉，是最先混合的，以形成配位淀粉，用于本发明的实施例中，接下来的，聚萘磺酸盐聚合物和氢氧化钾加入到配位淀粉的混合溶液中。将这种混合物至于185° F到205° F的温度下，放置，直至淀粉到达其最大的凝胶状态，这种凝胶状态经常发生在20到30分钟之后。将蜡状化合物同聚合状态的烷基苯酚相结合，并在185° F到205° F的温度下。因此，蜡状物相加入到水相当中，并发生反映，形成配位的表面活性剂。一种去污剂/分散剂通过组合物和聚合烷基苯酚和聚萘磺酸盐的反映而形成，以改变蜡的晶体结构并允许蜡的晶体抵抗其自身的电镀或者耦合，并保持分离状态直至他们将电极传递至石膏。反应系统通过压力为2，000到4,OOOpsi的均质器，之后在规定的速度下冷却，以控制完成的蜡质乳液的稳定性和黏度的控制。均质化的溶液存在于温度为135 0F到145°F的均质器中。混合物之后冷却至80°F到110°F。要控制冷却速度以避免蜡状物质的再结晶和溶液的破坏。 结合聚萘磺酸盐提升了对于石膏晶体的负极电荷，因此，给蜡提供一个活性部位以使蜡排列或者赋予防水特性。进一步的说，研究发现，通过组合物中改性淀粉化合物，和与其他化合物的适当比率，一个低黏度系统可以被开发，以允许一个更宽的固体范围，从40%到60%的重量百分比可以被应用。
乳液的制备
乳液的制备是通过加热蜡和表面活性剂（蜡混合物）在一个容器中，加热水和配位试剂（如硼酸盐化合物、钼酸盐化合物或者钼化合物）和玉米淀粉（水混合物）在另一个器皿中。搅拌加热这两种混合物，大约在185°F(85°C)。接下来，将蜡混合物倾倒在水混合物中，边倾倒边混合。将所得的混合物放置在一个高速搅拌器中。通过均质化，优选的，所得胶囊的直径在0.6到1.8微米之间。但是，所得胶囊的的直径可以在0.5到2.5微米之间。这种均质化水平可以被达到，例如，使用一双孔均质器，在大约2，000到4，OOOpsi的压力下操作。
优选的是，均质化混合物在均质化步骤之后被冷却。最优选的是，均质化混合物被冷却大约从185°F至100°F。这些可以通过将均质化混合物通过一个浸在室温的水中的冷却线圈来达到。
HLB数值：
亲水/亲脂平衡（HLB)数值描述了混合物和它在水中溶解性的关系。一个乳化器具有一个低的HLB的数值,并成为油可溶解性的，和一个高HLB数值将趋于水溶解性的。典型的，一个水溶性的乳化器或者他们的混合，用于形成一个油/水乳液，就像此处描述的，或者可溶性的油或者蜡，或者得一些除垢的方法。因此，HLB数值可以用于描述或者用于挑选合适的乳化器或者乳化系统。
当两个或者更多的成分联合起来的时候，混合物的HLB数值是个体的HLB数值的重量平均值。下述公式可以用于混合物质的HLB数值。
Λ Q,x (HLB1) +Q2x (HLB2) +·.· Qnx (HLBn)
HLB (混合）=-
Ql+Q2+…Qn
其中，Q1=材料I的重量；HLB1=材料I的HLB数值 Q2=材料2的重量；HLB2=材料2的HLB数值 Qn=材料η的重量；HLBn=材料η的HLB数值样本测试：
测试样本通过将下列物质混合，50克石膏，35.97克水，和1.92克特定的乳液。由于控制的目的，没有加入乳液。石膏、水和乳液（如果加入的话）混合在一起并且静止I分钟。然后将混合物再混合30秒。在第二次混合之后，样本可以用于流动性试验。
流动性试验：将用上述方法混合的混合物倒出形成一个圆形平面，并且直径可以测量。圆形平面的直径是样本流动性的参数。直径越大，样本的流动性越强。
发泡性测试：
发泡性测试用于决定蜡乳液对石膏泥浆中泡沫稳定性的影响。在这种测试中，称量出0.6克的商业上可用的泡沬（foamant)和2克蜡乳液。泡沬和乳液位于一个搅拌机中，混合100克水。将混合物搅拌20秒。在搅拌步骤结束的时候，泡沫立即从搅拌杯中涌入一个150毫升的阻断器，以阻断涌出。倾倒掉任何过剩的，将留在搅拌杯中的物质放置在一边。泡沫的密度是由150毫升阻断器中的泡沫的重量决定的。在阻断器停止后的两分钟，任何存在于搅拌杯泡沫中的液体都被排出并且丢弃。一个干净的，衡量150毫升的阻断器充满了残留的泡沫。一种第二泡沫密度又以上所述决定。本发明所述乳液，泡沫密度是可以接受的是从40-50克/150毫升，测量在20秒的时候进行；和密度在10-45克/150毫升，测量在2分钟的时候进行。
吸水测试：
在流动性测试的圆饼状流体在110°F的时候至少要24小时才能干燥。在这段时期的末尾，圆饼状流体被称重并记录。之后，风干的圆饼状流体被浸入水中两个小时。在浸入的两个小时之后，圆饼状流体被称重记录。水的含量可以通过两次记录重量的不同而被计算出来。
材料：
不同来源的石膏可以被用于本发明的溶液中。但是，水合石膏样品所需水的量将根据样品的纯度而不同。
本发明各个实施例中所用到的蜡可以是任何商业上已知的制品，并且熔点在120°F到150°F (49°C到66°C)之间，优选的是在135°F到145°F之间。这样的蜡的特色是低挥发性，表现出少于10%的重量流失，在标准的热量分析中。此外，这些蜡中的油的含量少于总重量的1%。这些蜡分子量相对较高，具有平均链长C36,即具有36个碳链的长度或者更多。
在一个特定的实施例中，使一种或者更多的蜡皂化是十分有用的。在这种方法中，经过皂化的蜡的功能用做表面活性剂。用于这种用途的蜡局限于这种蜡应该具有一个酸度值，或皂化值或者熔点大于ISO0F0这种蜡的皂化可以通过将蜡同一个强碱材料，如氢氧化钠或氢氧化钾等。本发明中可以被皂化的蜡包括，褐煤蜡、巴西棕榈蜡、蜂蜡、月桂蜡、蓖麻子蜡、日本蜡、椰子蜡、鲸蜡、甘蔗蜡、毛脂蜡、己经其他蜡。皂化一种蜡所需要的强碱材料可以被计算，基于蜡的皂化值。例如，皂化值的千分之一等于每克蜡中要加入的氢氧化钾的克数。
用于本发明乳液中的淀粉是配位淀粉，淀粉可以进行原位配位，在乳化的过程中，或者淀粉可以在加入到乳液中之前进行配位。优选的是，淀粉的配位是通过将淀粉同配位试剂混合而达到的，这种配位试剂可以是硼酸盐化合物、钼酸盐化合物或者钼化合物。例如，优选的硼酸盐化合物是四硼酸钠十水化合物。例如，优选的钼酸盐化合物七氨钼酸盐。例如，优选的钼化合物是二硫化钥。用于配位淀粉的其他化合物包括重硼酸铵，戊硼铵、戊硼钾、四硼酸钾、焦硼酸锂和硼酸镁化合物；钼酸钡、钼酸钙、钼酸锂、钼酸钠；和其他钼化合物。本发明用于形成配位淀粉的淀粉包括（但是并不局限于这些例子），玉米、稻米、小麦、土豆、西米椰子和其他淀粉。配位试剂（一种硼酸盐化合物、一种钼酸盐化合物或者一种钥化合物）和淀粉的比率对于乳液中配位淀粉的功能性非常重要。已经发现的是，比率可以低到I： 20，以重量比为基础。比率可以高达I: 3.5，但是，己经发现，在这个比率或者更高比率中，在乳液中，需要大量的淀粉以保持石膏混合物和石膏产品中的所需特性的平衡。这些所需特性包括，流动性、起泡性和防水性。
将烷基苯酚结合到乳液中，已经被发现对于最终的石膏产品的低吸水性是十分重要的。如这里所用到的，“烷基苯酚”是指具有一个长链烷基基团的的苯酚化合物。长链的烷基基团可以是直链的也可以是支链的，长链的烷基基团可以是C24-C 34 (24到34个碳链长度）。这样的烷基苯酚包括长链，C24-C34,聚合为亚甲基烷基苯酚，苯酚盐，苯酚钙，长支链苯酚钙，长直链苯酚钙和没有胺集团取代的马来酸的配位聚合物。一个烷基苯酚用于本发明化合物的例子，如下：
编号 SS »
Lubrizol Chem. 319H C24-C34聚合的亚甲基烷基苯酚 Corp
Wycliffe, Ohio
在特定的实施例中，只用了一种单一的蜡添加剂，己经发现，一个双表面活性剂系统可以提供，一个稳定的乳液，无论是在室温下还是在高温下。这样稳定的乳液可以加入到热水或者沸水中，没有乳化分离或者凝化。双面的表面活性剂系统用于一个唯一的表面活性剂比率，以提供一个HLB的在8.9到14之间的数值。优选的是，每一种表面活性剂的成分的HLB数值都在6以上。本发明所述的一个双表面活性剂系统的例子，将十二烷基异丙醇胺苯磺酸盐和非离子乙氧化芳基苯酚结合，十二烷基异丙醇胺苯磺酸盐可以从UNICHEMA，Wilmington, Delaware, under the trade name SDl 121 获得。一种非离子乙基氧化芳基苯酚是ETHOX2938，可以从Ethox Corp. , Greenville,South Carolina获得。可取代的是，一种烷基氧化脂肪酸酯可以同十二烷基异丙醇胺苯磺酸盐相结合以形成双表面活性剂系统。一种烷基氧化脂肪酸酯可以从 Ethox Corp.，Greenville, South Carolina.获得。
还发现，在本发明特定的实施例中，分散助剂，流动性改进剂，对于保持石膏/乳液混合物的流动性是十分重要的。这样的分散助剂是强的亲脂助剂，他们通常具有很好的去泡沫性质。这样的分散剂的其中一个例子是，聚（氧-I，2-ethanedyl)，α-苯基-Ω -羟基苯乙稀。
杀菌剂/杀真菌剂可以被包括在本发明当中，杀真菌剂的一个例子METASOL D3TA，是3，5-二甲基-四水化合物-1，3，5，2Η-噻二嗉-2-硫铜。METASOL D3TA 可以从 Ondo-Nalco，Houston, Texas 获得。
本发明需要聚萘磺酸钠盐，聚萘磺酸钠盐的一个例子是DISALGPS.聚萘磺酸和一种碱金属氢氧化物起反应，以得到聚萘磺酸盐。DISAL GPS 可以从 Handy Chemical, Montreal, Quebec, Canada 得到。
包括聚萘磺酸的蜡乳液：
乳液可以通过将至少一种均质化的蜡，一种烷基苯酚，一种聚萘磺酸钠的盐和一种配位淀粉混合而成。表1，根据实施例，提供了乳液的样品。而且，这些提供了石膏/乳液混合物和石膏产品的测试结果。所有的混合物和均质化以及试验可以根据上述的描述实施。
表I.包括包括聚萘磺酸钠的蜡乳液：
表I中的乳液同水和石膏被加入到水乳液系统中。水/乳液/石膏混合物形成如上所述的样本。如前所述的标准测试可以用于测算测试样本的特性。例如，测试样本被测试吸水百分率的数值范围如表I所示。此外，相似的乳液可以用钼酸盐化合物，钼化合物作为配位试剂，来代替上述用的硼砂。
本发明中组合物的组分范围如表2中所示：
表2.典型的组分范围：
相对的多重蜡系统：
一种乳液可以通过将均质化的两种蜡，一种表面活性剂，一种烷基苯酚和一种配位淀粉想混合而得到。表3，根据实施例，提供了乳液的事例。并且，提供了石膏/乳液和石膏制品的测试结果。所有的混合物和均质化物可以按照如上所述的方法，而制备、测试以及操作。
表3.相对的多重蜡系统：
蜡3816是一种质地坚硬的石蜡，可以从HONEYWELL/ASTOR,Duluth, Georgia获得。在表3所述的乳液中，玉米淀粉和四硼酸钠配位。褐煤蜡通过加入KOH而进行原位皂化。可替代的是，配位试剂可以是其他的硼酸盐化合物，或者钼酸盐化合物或者是钼化合物。相对的单独蜡系统：
一种乳液可以通过结合均质化的单一的蜡，一个双重的表面活性剂系统，烷基苯酚和配位淀粉。表4，根据本发明的实施例，提供了乳液的例子，并且，提供了测试石膏/日夜混合物和石膏产品的的测试结果。所有的混合物和均质化物可以按照如上所述的方法，而制备、测试以及操作。
表3.相对的单一蜡系统：
所有如表4中所示。一个单独的蜡，一种双重表面活性剂，一种烷基苯酚和一种配位淀粉，极大的减少了石膏产品的水吸收率。可替代的是，配位试剂可以是其他的硼酸盐化合物，或者钼酸盐化合物或者是钼化合物。
在乳液中应用的硼酸盐和磷酸三钠以使用于石膏乳液的石膏产品具有另外两个优点。例如硼酸盐和磷酸三钠用石膏制品中防火成分，这些成分是自然生物灭菌剂。因此将防火作用剂结合到石膏制品中可以使石膏使用者得到特定的益处。并且，本发明所述乳液不需要进一步添加其他的生物杀菌剂以阻止乳液中的细菌生长。
表5图示了本发明实施例中所述的益处的实施，如上所述的步骤进行吸水性试验。
表5.试验结果
试验结果表明了一种改善的乳液用于石膏混合物。通过测试大量样品，表明改善的乳液不可思议的减少了水的吸收。通过使用聚萘磺酸，木质素化合物和生物杀菌剂可以从石膏中祛除。这两种成分的祛除，改善了生产流程，并且减少了用于本发明中所述乳液的石膏组合物的成本。
根据本发明的宗旨，公开了一种乳液，和用这种乳液制备的石膏制品。乳液用于赋予石膏制品以防水性。并且，特定的实施例和本发明的最佳实施方式已经在此详述，这些实施例仅仅是例证性质的。对本领域技术人员来说，各种变化和元素的等同物的替代都没有偏离本发明的保护范围。