CN104355667A - 一种竹炭纤维石膏板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料领域，涉及一种竹炭纤维石膏板，由如下原料制备而成：石膏粉，竹炭纤维，减水剂，缓凝剂，水，发泡剂，胶粉，分散剂。本发明还涉及一种竹炭纤维石膏板的制备方法。本发明制备而成的竹炭纤维石膏板具有较强的吸附能力和发射负离子能力、较好的保暖效果、成本较低等特点，另外具有很好的实用强度。

Description

一种竹炭纤维石膏板及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，尤其涉及一种竹炭纤维石膏板及其制备方法。

背景技术

石膏板是以建筑石膏为主要原料制成的一种材料。它是一种重量轻、强度较高、厚度较薄、加工方便以及隔音绝热和防火等性能较好的建筑材料，是当前着重发展的新型轻质板材之一。石膏板已广泛用于住宅、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。目前，市面上的石膏板主要有纸面石膏板、装饰石膏板、石膏空心条板等。而这些类型的石膏板却存在坚固性、实用强度较差的问题。

纤维石膏板是一种以建筑石膏粉为主要原料，以各种纤维为增强材料的一种新型建筑板材，虽然其产品成本略大于纸面石膏板，但投资的回报率却高于纸面石膏板，因此是一种很有开发潜力的新型建筑板材。另外纤维石膏板因其具有很好的实用强度，在近些年取得得了较大的发展，也使其在建筑领域的应用范围越来越广泛。纤维石膏板可作干墙板、墙衬、隔墙板、瓦片及砖的背板、预制板外包覆层、天花板块、地板防火门及立柱、护墙板以及特殊应用，如拖车及船的内墙、室外保温装饰系统。纤维石膏板在销售市场方面除了在常用建筑业及用户自行装修市场外，还有其它的新市场。

但上述石膏板，材质、结构及功能均较为单一，均不具吸附辐射和有害物质、释放负离子和净化周围环境空气等的作用。当今社会生活中，辐射无处不在。例如现在电子设备越来越多，带来的辐射也越来越大，具体的有电脑、电视机、空调和手机等这些与人们密不可分的电子设备的辐射对人体健康会造成一定的影响。人体受辐射过多容易降低机体免疫能力，引起头疼、头晕、视力下降、脱发、失眠多梦、皮肤老化和记忆减退等亚健康症状。随着人们对建筑材料的要求越来越高，具有很好的实用强度和抗折性能纤维石膏板也需要进一步改善。

竹炭具有很强的吸附力，较强的负离子发射能力，较好的保温性能和自动调湿作用。另外竹炭纤维的价格也非常便宜，同时原材料也很容易获得，公开号为102344275A的专利文献申请中，公开了一种竹炭、石膏粉和粘结剂混拌压制而成的石膏板，这种石膏板包含竹炭成分是由粉碎后粒径为20-45μm竹炭颗粒构成，从而使原先竹炭本体上的孔隙被破坏，严重影响竹炭的空气净化性能、吸附性能和负离子释放能力，也会影响石膏板的外观，另外也不具有增强实用强度的特点。

发明内容

本发明提供了一种竹炭纤维石膏板及其制备方法，本发明克服了现有技术中存在的不足之处，首次将竹炭纤维用于石膏板的制备，改善了普通石膏板强度的同时兼具竹炭纤维的优良性质。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种竹炭纤维石膏板，其原料的重量份组成为：

本发明将竹炭纤维用于石膏板的制备，一方面提高石膏板的强度，另一方面使得石膏板具备良好的吸附性能，由于竹炭纤维的特殊微观结构，如何在混合体系中保持其吸附性至关重要，本发明中经研究发现特定组分和用量的辅料可以兼顾石膏板多方面性能。

所述竹炭纤维长度为5-20mm，直径为10-20μm。竹炭纤维的加入使石膏板具有超强吸附力，发射远红外线，蓄热保暖，负离子发射同时还可以提高其物理强度。合适的辅料配合特定长度、直径的竹炭纤维可以充分发挥的竹炭纤维的性能。

所述的减水剂为聚羧酸减水剂或脂肪族减水剂。通过一定比例减水剂的添加，不仅可以减少水的用量，提高生产效率，还可以使竹炭纤维石膏板强度得到很大程度的提高。

所述的分散剂为碳化硅粉或粉煤灰。

所述的缓凝剂为柠檬酸、多聚磷酸钠或硼砂。

所述的发泡剂主要为含有十二烷基硫酸钠的水溶液。十二烷基硫酸钠的质量百分比浓度可以为0.3％-1％。

作为优选，所述的发泡剂按质量分数由0.3％-1％十二烷基硫酸钠、0.05％-0.25％FM-550稳泡剂和98.75％-99.65％水组成。经过如此配比后，发泡剂稳泡效果明显，有助于降低竹炭纤维石膏板的密度，增强其隔热性或隔音性，提高其物理性能以及吸附性能，降低物料使用量，另外还可以辅助分散剂加强分散性。所述原料中水的重量份数不包括发泡剂中所含水量。

作为优选，所述的胶粉由重量比为0.8-1.2:80:20的NSJF-5石膏粘结胶粉、半水石膏粉和重钙粉组成。经过如此配比后，胶粉会有更好的胶黏性，原料中重钙粉还有助于增强竹炭纤维石膏板的亮度和白度，提高竹炭纤维石膏板防火性能。

作为优选，所述的竹炭纤维增强石膏板，其原料的重量份组成为：

减水剂可以使竹炭纤维石膏板强度得到很大程度的提高，另外聚羧酸减水剂和碳化硅粉分散剂协同使石膏粉相互分散，增加石膏浆料的流动性，也会使各组分混合更加均匀。发泡剂经过处理后稳泡效果明显，有助于降低竹炭纤维石膏板的密度，增强其隔热性或隔音性，提高其物理性能，降低物料使用量，另外稳泡剂还可以协同分散剂加强分散性。经过优选的减水剂和稳泡剂不仅可以很好表现出自己的性质，还可以协同分散剂加强分散效果。

更为优选，所述的竹炭纤维增强石膏板，其原料的重量份组成为：

优选原料配比下制备的竹炭纤维石膏板，无论在实用强度方面，还是在保持竹炭纤维性能方面都是最佳的。

本发明还提供了一种所述竹炭纤维石膏板的制备方法，具体如下：

(1)按重量取石膏粉，减水剂，缓凝剂，水，发泡剂，胶粉，分散剂混合均匀得到石膏浆料；

(2)将竹炭纤维喷入石膏浆料，混匀后制得浇注浆料；

(3)将浇注浆料通过模压法制成试块，并进行养护；

(4)所述试块经脱模、烘干、整形后得到所述的竹炭纤维石膏板。

本发明竹炭纤维石膏板具备如下有益的效果：

本发明竹炭纤维石膏板通过不同添加剂之间的协同作用以及配比的改进，使竹炭纤维石膏板强度得到很大程度的提高。

本发明竹炭纤维石膏板内竹炭纤维呈内外贯穿的蜂窝状微孔结构，这种结构能够使竹炭纤维所具有的功能更大程度的发挥出来。

本发明竹炭纤维石膏板具有较强的吸附能力、发射负离子能力和远红外辐射能力。

具体实施方式

实施例1-6

实施例1-6各原料组分按表1中重量份进行配比：

表1

实施例中，所述的发泡剂按质量分数由1％的十二烷基硫酸钠、0.25％的FM-550稳泡剂和98.75％的水组成。

所述的胶粉由重量比为1.2:80:20的NSJF-5石膏粘结胶粉、半水石膏粉和重钙粉组成。

将除竹炭纤维以外的原料加入到搅拌装置中搅拌均匀得到石膏浆料，再将得到的石膏浆料放入混合桶中，接着按表1重量份数取直径为10-20μm，长度为5-20mm的竹炭纤维用喷射装置将纤维喷入混合桶中，同时并搅拌混合桶内的石膏浆料，使竹炭纤维均匀分布，从而制得浇筑浆料。

将浇筑浆料装入到模具内，采用模压法制成试块，然后将试块置于温度为40℃，湿度为20％的干燥环境中养护0.5h后脱模，脱模后置于温度为80℃，湿度为80％的湿热环境中烘干4h，最后经整形制得竹炭纤维石膏板。

各实施例的竹炭纤维石膏板各项性能按照如下方法进行测定：

选取1m³立方体密闭玻璃容器，容器内空气中甲醛初始浓度为0.8mg/m³、氨初始浓度为2.0mg/m³、负离子初始浓度500个/cm³，选取面积1m²、厚度9.5mm的竹炭纤维石膏板将其剪成数块贴于容器四壁，密闭24h后，分别按照GB/T18204.26-2000《公共场所空气中甲醛测定方法》、GB/T18204.25-2000《公共场所空气中氨测定方法》所测数据与初始值对比计算可得游离甲醛去除率、氨的去除率，使用空气负离子浓度测定仪所测数据与初始值对比计算可得竹炭纤维石膏板释放负离子浓度，使用红外辐射测量仪测定竹炭纤维石膏板远红外辐射率。

按照GB/T17669.3-1999《建筑石膏力学性能的测定》所述方法测试其抗折强度、抗压强度。

表2是从本发明竹炭纤维石膏板的抗折强度、抗压强度、游离甲醛去除率、氨去除率、释放负离子和远红外辐射率以上6项指标来表征本发明竹炭纤维石膏板的性能。

表2

表2可看出，经测试，本发明竹炭纤维石膏板释放负离子1000-1400个/cm³，远红外辐射率0.87-0.92，游离甲醛去除率15％-19％、氨的去除率17％-22％使竹炭纤维具有的优良性能很大程度的表现了出来，其抗折强度26.1-27.2Mpa，抗压强度16.9-17.9Mpa，优于市面上大多数石膏板。

实施例7-11

按表3中各原料组分的重量份配比，按照实施例1的工艺制备竹炭纤维石膏板。

表3

表4是从本发明竹炭纤维石膏板的抗折强度、抗压强度、游离甲醛去除率、氨去除率、释放负离子和远红外辐射率以上6项指标来表征实施例3、7-11的结果。可以很明显的看出，实施例3中采用BKS-101聚羧酸减水剂、柠檬酸和碳化硅粉的特定搭配，所制的石膏板各项性能是最优的。

通过实施例3、实施例7、实施例10、实施例11可以看出：当减水剂为ASD-2脂肪族高效减水剂时，采用碳化硅粉或粉煤灰作为分散剂对于石膏板的6项指标影响不大，即作为分散剂二者的分散性能区别不大；当减水剂为BKS-101聚羧酸减水剂，采用碳化硅粉作为分散剂的石膏板性能明显优于粉煤灰作为分散剂的石膏板，主要因为BKS-101聚羧酸减水剂和碳化硅粉分散剂产生协同作用，使石膏粉相互分散，增加石膏浆料的流动性，也会使各组分混合更加均匀，从而使石膏板性能大幅度提高。

表4

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

对比例1

按如下重量份的原料按照实施例1的工艺制备竹炭纤维石膏板。

对比例2

将13份竹炭纤维减少为5份，其余同实施例3。

对比例1、2的测试结果见表5。

表5

表5从本发明竹炭纤维石膏板的抗折强度、抗压强度、游离甲醛去除率、氨去除率、释放负离子和远红外辐射率以上6项指标来表征对比例1、对比例2石膏板的性能。

通过表5对比例1指标可以看出，配方中添加剂的改变，使得竹炭纤维石膏板的各项指标降低明显。

通过表5对比例2指标可以看出，当竹炭纤维的份数过低时，竹炭纤维石膏板吸附等性能下降的同时，强度也下降明显。

Claims (9)

1.一种竹炭纤维石膏板，其特征在于，其原料的重量份组成为：

2.根据权利要求1所述的竹炭纤维石膏板，其特征在于：所述竹炭纤维长度为5-20mm，直径为10-20μm。

3.根据权利要求1所述的竹炭纤维石膏板，其特征在于：所述的减水剂为聚羧酸减水剂或脂肪族减水剂。

4.根据权利要求1所述的竹炭纤维石膏板，其特征在于：所述的分散剂为碳化硅粉或粉煤灰。

5.根据权利要求1所述的竹炭纤维石膏板，其特征在于：所述的缓凝剂为柠檬酸、多聚磷酸钠或硼砂。

6.根据权利要求1所述的竹炭纤维石膏板，其特征在于：所述的发泡剂为含有十二烷基硫酸钠的水溶液。

7.根据权利要求1所述的竹炭纤维石膏板，其特征在于：所述的发泡剂按质量分数由0.3％-1％的十二烷基硫酸钠、0.05％-0.25％的FM-550稳泡剂和98.75％-99.65％的水组成。

8.根据权利要求1所述的竹炭纤维石膏板，其特征在于：所述的胶粉由重量比为0.8-1.2:80:20的NSJF-5石膏粘结胶粉、半水石膏粉和重钙粉组成。

9.根据权利要求1～8任一项所述的竹炭纤维石膏板的制备方法，包括如下步骤：

(1)按重量取石膏粉，减水剂，缓凝剂，水，发泡剂，胶粉，分散剂混合均匀得到石膏浆料；

(2)将竹炭纤维喷入石膏浆料，混匀后制得浇注浆料；

(3)将浇注浆料通过模压法制成试块，并进行养护；

(4)所述试块经脱模、烘干、整形后得到所述的竹炭纤维石膏板。