CN102180507A - 高晶石膏的制备方法 - Google Patents
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Abstract
高晶石膏的制备方法，以重量份数0.6-0.7份的半水石膏为主要原材料，以0.20～0.25份改性[C2H4O]n和0.08～0.10份[C2H3AC]n—[C2H4]n为水相介质，加入1.8～2.0份复掺活性CaO及0.07～0.09份R[HOSiO-]nR′混合作用构成内置防水体系；然后加入0.01～0.02份多元酸盐的阴离子[RCOO-]n和0.01～0.02份阳离子Na+及Al3+组成的复合转晶剂，与先前构成的内置防水体系再度结晶聚合；之后再加入0.01～0.02份玻纤短切丝和玻纤网格布在石膏的三维局部和二维整体增强，最终形成具有棒状结晶单元交叉的网络结构的石膏。采用本发明方法制备的高晶石膏具有内置防水作用，可改善石膏晶体形貌、晶体大小、晶体分布、微孔结构，防潮效果好，强度高，不易变形。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑材料，具体地说是一种石膏的制备方法。
背景技术
石膏基装饰板材特有的可塑性赋予细腻的表面质感，可以保证各种表面肌理纹饰的高度保真表现力的同时，其高孔隙率结构及稳定存在于基体内的结晶水，满足装饰建材集轻质、吸音降噪、调湿、防火阻燃等功能特性。因此，已广泛用于住宅、办公楼、商店、旅馆和工业厂房等各种建筑物的内隔墙、墙体覆面板（代替墙面抹灰层）、天花板、吸音板、地面基层板和各种装饰板等。
装饰石膏板属高孔隙结构，石膏能微溶于水，因此装饰石膏板是不防潮的，在潮湿的环境中，装饰石膏板的微孔大量吸收空气中的水分，在水的作用下产生“水膜锲入”作用，石膏晶体结构的微单元被逐渐分开，石膏板会产生变形。究其原因，根本问题在于半水石膏重新结晶形成的二水石膏晶网结构强度低，晶粒与晶粒之间的连接强度差，因吸水而膨胀溶析而发生变形。变形的装饰石膏板是没有实际应用价值的，因为变形的装饰石膏板根本上不能起到装饰美化的作用，并给人以压抑和不安全感。在行业标准JC-T799/2007中表明，作为吊顶材料，主要是要求天花吊顶在悬挂的状态下能长期保持平直舒展美观，这就要求天花板早潮湿环境中不变形或保持极小的变形饶度。石膏类的装饰天花板受潮扰度的大小是评判装饰天花板的一项重要指标。此外，从理论上讲，石膏板的吸水率愈低，其水分渗入量愈多，水膜锲入作用愈弱，石膏晶体微单元被分开的可能性愈小。
目前防止石膏板变形的效果较好的方法为采用松香乳剂做掺合料制成吸水率低于3%的防潮石膏板。因为松香的熔点仅为70℃，石膏板在加热干燥过程中松香开始溶解，并慢慢渗满石膏板的孔隙，将板面微孔严密封闭起来。但经测试，其受潮扰度仍然很大，究其原因主要是：（1）掺合料破坏了石膏晶体的结合力和影响了装饰石膏板材的密实，导致板材强度降低；（2）在2小时内的吸水率低于3%，但浸水24小时后达到5%,48h后达到7%，168小时达到16%，数据表明，此工艺不能根本上解决石膏自身的吸水问题，而只能延缓吸水的速度。
另外一种防止石膏板变形的方法是外掺水泥掺合料，经激发成型，以硅酸盐掺入硫酸钙中做成装饰石膏板（称之为硅钙天花板），经测试，48 小时受潮扰度值为2mm以内，2小时吸水率为27%左右，随浸水时间的延长，吸水率逐渐上升，板材内部孔隙饱水量逐渐提高，单位面积重量不断增大，微观上表现出晶体结构破坏，宏观上呈现出强度损失、自重增大，导致其变形愈加显著。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有内置防水作用，可改善石膏晶体形貌、晶体大小、晶体分布、微孔结构，防潮效果好，强度高，不易变形的高晶石膏的制备方法。
本发明的目的采用如下技术方案实现。
高晶石膏的制备方法，以重量份数0.6-0.7份的半水石膏为主要原材料，以0.20～0.25份改性 [C2H4O]n 和0.08～0.10份[C2H3AC] n—[C2H4]n为水相介质，加入1.8～2.0份复掺活性CaO及0.07～0.09份R[HOSiO-]nR′混合作用构成内置防水体系；然后加入0.01～0.02份多元酸盐的阴离子 [RCOO-]n和0.01～0.02份阳离子Na+及Al3+组成的复合转晶剂，与先前构成的内置防水体系再度结晶聚合；之后再加入0.01～0.02份玻纤短切丝和玻纤网格布在石膏的三维局部和二维整体增强，最终形成具有棒状结晶单元交叉的网络结构的石膏。
本发明所述的半水石膏取自天然石膏或脱硫石膏或化学石膏，并呈纤维状。所述的玻纤短切丝长度为12～18㎜；玻纤网格布网眼规格为5×5㎜，单位平米重量为70克。所述的改性剂[C2H4O]n为聚合度为2000~3000的聚乙烯醇类物质。所述的[C2H3AC] n—[C2H4]n为醋酸乙烯-乙烯共聚乳液或苯丙乳液，复掺活性CaO为矿渣，R[HOSiO-]nR为H-硅氧烷由甲基或乙基氯硅烷水解制备的硅酸盐类物质，多元酸盐的阴离子[RCOO-]n、阳离子Na+及Al3+盐由硫酸铝、柠檬酸钠、异丁酸钠中的两种或三种配制而成。
本发明中的改性[C2H4O]n和[C2H3AC] n—[C2H4]n的水相介质可提供-[CH2—CH2] n –均匀分布到晶体连续相内，填补CaSO4.2H2O孔隙。活性CaO可由硅酸盐类及矿物掺合料提供，在液化水化下提供碱性环境，进而与R[HOSiO-]nR′形成稳定的Si—OH基团，与H2O和CO2形成树脂网络填补微晶元间缝隙。多元酸盐的阴离子[RCOO-]n和阳离子Na+及Al3+组成的复合转晶剂下，负吸附性极强的[RCOO-]n基团能同时与Na+、Al3+吸附配位，形成一层由有机大分子吸附金属离子构成的网络状“缓冲薄膜”，进而阻碍结晶基元在该晶面上的结合，使各方向的生长速率接近平衡，使水化产物呈六方短柱状。
本发明技术方案，可以改善晶体形貌、晶体大小、晶体分布、微孔结构，从而从根本上赋予材料具有良好的物理力学性能和耐环境应用稳定性。在微观层面，石膏产物呈偏六方短柱状，微晶长径比为7.8，晶体单元相互交接叠合，微孔单元与晶体单元呈短柱状网状。在宏观层面下，扰度值可降低55%，结构强度可提高26%，24小时吸水率可控制在7.8%以内，产品规格可由标准规定的600×600㎜扩大至600×1800㎜。
附图说明
图1是本发明方法制得的高晶石膏板晶体形貌图；
图2是本发明方法制得的高晶石膏板横断面晶体分布图；
图3是现有硅钙板的晶体形貌图；
图4是现有硅钙板的横断面晶体分布图。
具体实施方式
高晶石膏的制备方法，以重量份数0.6-0.7份的半水石膏为主要原材料，以0.20～0.25份改性 [C2H4O]n 和0.08～0.10份[C2H3AC] n—[C2H4]n为水相介质，加入1.8～2.0份复掺活性CaO及0.07～0.09份R[HOSiO-]nR′混合作用构成内置防水体系；然后加入0.01～0.02份多元酸盐的阴离子 [RCOO-]n和0.01～0.02份阳离子Na+及Al3+组成的复合转晶剂，与先前构成的内置防水体系再度结晶聚合；之后再加入0.01～0.02份玻纤短切丝和玻纤网格布在石膏的三维局部和二维整体增强，最终形成具有棒状结晶单元交叉的网络结构的石膏。
所述的玻纤短切丝可从市面上直接采购得到，其长度为12～18㎜；玻纤网格布网眼规格为5×5㎜，单位平米重量为70克。重庆新公和玻纤有限公司、华特玻璃纤维有限公司等均生产玻纤短切丝产品。所述的改性剂[C2H4O]n为市售的聚合度为2000~3000的聚乙烯醇类物质。所述的[C2H3AC] n—[C2H4]n为醋酸乙烯-乙烯共聚乳液或苯丙乳液，其中广西广维化工厂或北京有机化工厂有售，复掺活性CaO为矿渣、可以是钢铁厂冶炼厂的矿渣，R[HOSiO-]nR为H-硅氧烷由甲基或乙基氯硅烷水解制备的硅酸盐类物质。多元酸盐的阴离子[RCOO-]n、阳离子Na+及Al3+盐是由硫酸铝、柠檬酸钠、异丁酸钠中的两种或三种配制而成。
实施例一：以重量份数0.65份的半水石膏为主要原材料，以0.20份改性 [C2H4O]n 和0.09份[C2H3AC] n—[C2H4]n为水相介质，加入1.9份复掺活性CaO及0.08份R[HOSiO-]nR′混合作用构成内置防水体系；然后加入0.015份多元酸盐的阴离子 [RCOO-]n和0.01份阳离子Na+及Al3+组成的复合转晶剂，与先前构成的内置防水体系再度结晶聚合；之后再加入0.02份长度为12～15mm的玻纤短切丝和网眼规格为5×5㎜、单位平米重量为70克的玻纤网格布在石膏的三维局部和二维整体增强，最终形成具有棒状结晶单元交叉的网络结构的石膏。玻纤短切丝和玻纤网格布的摻混比例可以任意搭配。
实施例二：以重量份数0.7份的半水石膏为主要原材料，以0.22份聚合度为2000~3000的聚乙烯醇类物质 和0.10份醋酸乙烯-乙烯共聚乳液为水相介质，加入2.0份复掺活性CaO及0.07份H-硅氧烷由甲基氯硅烷水解制备的甲基硅酸盐类物质混合作用构成内置防水体系；然后加入0.01份多元酸盐的阴离子 [RCOO-]n和0.015份硫酸铝的复合转晶剂，与先前构成的内置防水体系再度结晶聚合；之后再加入0.01份长度为15～18mm的玻纤短切丝和网眼规格为5×5㎜、单位平米重量为70克的玻纤网格布在石膏的三维局部和二维整体增强，最终形成具有棒状结晶单元交叉的网络结构的石膏。
实施例三：以重量份数0.6份的半水石膏为主要原材料，以0.25份改性 [C2H4O]n 和0.08份苯丙乳液为水相介质，加入1.8份矿渣及0.09份H-硅氧烷由乙基氯硅烷水解制备的硅酸盐类物质混合作用构成内置防水体系；然后加入0.02份多元酸盐的阴离子 [RCOO-]n和0.02份柠檬酸钠与异丁酸钠混合物组成的复合转晶剂，与先前构成的内置防水体系再度结晶聚合；之后再加入0.015份玻纤短切丝和玻纤网格布在石膏的三维局部和二维整体增强，最终形成具有棒状结晶单元交叉的网络结构的石膏。
本发明制得的高晶石膏，其晶体形状如图1、图2所示呈偏六方短柱状，偏六方板状晶体单元在横轴面相互交错叠合，其晶体平均长度为12.5μm，晶体平均直径为1.6μm，微孔单元与晶体单元呈、短柱状网状分布。而现有技术的硅钙板，其晶体如图3所示的呈针状或纤维状，各簇晶体之间如图4所示存在空隙缺陷，其晶体平均长度为14.5μm，晶体平均直径为1.1μm，其微孔与晶体单元呈无序分布，微孔与空隙并存。两者相比，本发明方法制得的高晶石膏具有更高的结构强度和更低的吸水率。
Claims (5)
1.高晶石膏的制备方法，其特征在于，以重量份数0.6-0.7份的半水石膏为主要原材料，以0.20～0.25份改性 [C2H4O]n 和0.08～0.10份[C2H3AC] n—[C2H4]n为水相介质，加入1.8～2.0份复掺活性CaO及0.07～0.09份R[HOSiO-]nR′混合作用构成内置防水体系；然后加入0.01～0.02份多元酸盐的阴离子 [RCOO-]n和0.01～0.02份阳离子Na+及Al3+组成的复合转晶剂，与先前构成的内置防水体系再度结晶聚合；之后再加入0.01～0.02份玻纤短切丝和玻纤网格布在石膏的三维局部和二维整体增强，最终形成具有棒状结晶单元交叉的网络结构的石膏。
2.根据权利要求1所述的高晶石膏的制备方法，其特征在于，所述的半水石膏取自天然石膏或脱硫石膏或化学石膏，并呈纤维状。
3.根据权利要求1所述的高晶石膏的制备方法，其特征在于，所述的玻纤短切丝长度为12～18㎜；玻纤网格布网眼规格为5×5㎜，单位平米重量为70克。
4.根据权利要求1所述的高晶石膏的制备方法，其特征在于，所述的改性剂[C2H4O]n为聚合度为2000~3000的聚乙烯醇类物质。
5.根据权利要求1所述的高晶石膏的制备方法，其特征在于，所述的[C2H3AC] n—[C2H4]n为醋酸乙烯-乙烯共聚乳液或苯丙乳液，复掺活性CaO为矿渣，R[HOSiO-]nR为H-硅氧烷由甲基或乙基氯硅烷水解制备的硅酸盐类物质，多元酸盐的阴离子[RCOO-]n、阳离子Na+及Al3+盐由硫酸铝、柠檬酸钠、异丁酸钠中的两种或三种配制而成。
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