CN105130228A - 一种镁质硫铝酸盐水泥及其与纤维增强复合材料制备板材的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种镁质硫铝酸盐水泥及其与纤维增强复合材料制备板材的方法，属于镁质水泥配方及制品技术领域。一种镁质硫铝酸盐水泥，所述镁质硫铝酸盐水泥的原料主要由轻烧氧化镁、硫酸镁、硫酸铝、煅烧铝矾土和水组成。本发明与现有技术相比，具有如下优点：1.本发明水泥强度高。2.本发明水泥碱度低。3.本发明可利用低品位的铝矾土，为实现资源的有效利用和合理配置开辟了一条新的途径。4.使用寿命长。5.镁质硫铝酸盐水泥能直接与植物纤维复合。

Description

一种镁质硫铝酸盐水泥及其与纤维增强复合材料制备板材的方法

技术领域

本发明涉及一种镁质硫铝酸盐水泥及其与纤维增强复合材料制备板材的方法，属于镁质水泥配方及制品技术领域。

背景技术

现有的镁质水泥主要有1866年法国人S.Sorel发明的氯氧镁水泥（申请和授予的美国专利53092“Improvedcompositiontobeusedasacementandasaplasticmaterialformoldingvariousarticles，用作水泥和模型材料的改良组分”）、1870年法国人S.Sorel发明的硫氧镁水泥（申请和授予的美国专利100945“Improvementinthemanufactureofartificialstone，人造石材的改进制造方法”）以及1939年美国Brookhaven国家实验室和美国Argonne国家实验室开发的磷酸镁水泥。氯氧镁水泥和硫氧镁水泥都是同核碱式盐复盐，随着湿度的升高和时间的推移，在向热力学稳定相转化的过程中，强度有不断衰减的趋势。氯氧镁水泥由于吸潮返卤、腐蚀金属的弊端，使用中受到很大限制；硫氧镁水泥力学性能较差，无法满足产品的使用要求。磷酸镁水泥是一种通过酸—碱反应凝结硬化形成的水泥，由于反应速度较快，在生产镁质水泥制品中很少采用。

成都新木通风净化有限公司温玉泉、谌萌2002年研制成功的镁铝硅酸盐水泥（专利号：ZL02133685.7）、湖北荆门凯欣环保科技有限公司徐军2012年研制成功的镁质粉煤灰无熟料水泥（专利号：ZL201210174414.7）虽然克服了氯氧镁水泥吸潮返卤、腐蚀金属的弊端，解决了硫氧镁水泥力学性能较差的不足，避免了磷酸镁水泥反应速度较快的缺陷，但由于火山灰质材料（粉煤灰是一种人工火山灰质材料）用量较大，生产大掺量植物纤维制品时很难满足拌合物的和易性需要，因而制品成型困难、质量波动较大。

另外，现有的硫铝酸盐水泥是钙质硫铝酸盐水泥，由中国建筑材料科学院王燕谋、邓君安、苏慕珍等1974年研究和中试，1975年研制成功。由于钙质硫铝酸盐水泥和植物纤维相容性差，只能用于制作建筑材料或生产GRC（glassfibrereinforcedcement，玻璃纤维增强水泥）制品。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种强度高、碱度低、与植物纤维复合能力强的镁质硫铝酸盐水泥。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种镁质硫铝酸盐水泥，所述镁质硫铝酸盐水泥的原料主要由轻烧氧化镁、硫酸镁、硫酸铝、煅烧铝矾土和水组成。

优选的，按重量份数计，其原料组成为：轻烧氧化镁100份，硫酸镁50-65份，硫酸铝2-5份，煅烧铝矾土35-50份，磷酸或磷酸盐1.0-1.5份，水45-70份。

其中，所述煅烧铝矾土是750-850℃煅烧2-4h，磨细至≦0.045mm，方孔筛筛余≦12%，烧失量≦7%。

所述镁质硫铝酸盐水泥可以选用中、高品位的铝矾土煅烧，也可以选用低品位的铝矾土煅烧，和的比A/S为2-5都可以选用，煅烧后的铝矾土含有活性和活性。

本发明的反应机理不同于氯氧镁水泥、硫氧镁水泥，也不同于磷酸镁水泥。本发明的反应机理是在提高水化反应产物的铝聚合度的前提下，利用氧化镁作为碱性激发剂、硫酸镁作为硫酸盐激发剂共同作用于活性的比例较高的煅烧铝矾土，生成以单硫型水化硫铝酸镁为主要水化反应产物并与水化硅酸镁、铝胶、硅胶共聚的无机胶凝材料。因此，参与水化反应的各组分材料的有效成分的摩尔数有：＞＞＞。

配置镁质硫铝酸盐水泥的组分材料中虽然也有轻烧氧化镁、硫酸镁和水，但水化反应的产物中并不存在硫氧镁水泥成分，因而镁质硫铝酸盐水泥不是硫氧镁水泥。按照普里高津的耗散结构理论，如果组分材料中只有轻烧氧化镁、硫酸镁和水，这种无序的组分材料通过自组织向有序的反应生成物硫氧镁水泥转化。随着组分材料中活性比例较高的煅烧铝矾土的增加，当达到一定阀值，由量变到质变，系统就要从远离硫氧镁水泥的平衡态无序通过自组织转化为一种新的有序，这种以单硫型水化硫铝酸镁为主要水化反应产物并与水化硅酸镁、铝胶、硅胶共聚的新的有序，完全不同于以5··3（5·1·3型）、3··8（3·1·8型）、为水化反应产物的硫氧镁水泥。

配置镁质硫铝酸盐水泥时，也可和其他混凝土一样，增加减水剂、早强剂、缓凝剂、速凝剂、增塑剂等外加剂，这些都是本领域技术人员公知的技术，前提是这些外加剂对本发明的目的实现以及效果的取得不产生不利影响。

本发明的另一个目的是提供一种镁质硫铝酸盐水泥与纤维增强复合材料制备板材的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：应用如上述所述的镁质硫铝酸盐水泥与纤维增强复合材料制备板材的方法，包括以下步骤：将硫酸镁50-65份、硫酸铝2-5份、磷酸和磷酸盐1.0-1.5份和水45-70份配成溶液，和煅烧铝矾土35-50份、轻烧氧化镁100份搅拌成净浆，净浆制取后，采用玻璃纤维、改性维纶纤维、改性丙纶纤维或者植物纤维增强，利用各种成型设备即可生产出各种纤维增强复合材料板材。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明水泥强度高按GB/T17671—1999《水泥胶砂强度检验（ISO）方法》，利用净浆制作40mm×40mm×160mm试块，抗折强度≧18MPa、抗压强度≧95MPa，浸水48h后软化系数＞1。

2．本发明水泥碱度低按JGJ141—2004《通风管道技术规程》条文说明3.7.1检测，pH值为6.7-8.5。

3．本发明可利用低品位的铝矾土，为实现资源的有效利用和合理配置开辟了一条新的途径。

4．本发明组分材料中煅烧铝矾土含有活性、活性，降低了反应生成物中的氢氧化镁含量，提高了水泥硬固体的抗硫酸盐侵蚀、抗碳化性能；又由于反应生成物中存在铝胶、硅胶，提高了水泥硬固体的抗渗性、抗冻融性和抗干湿交替性能，因而镁质硫铝酸盐水泥制品的使用寿命长。

5．镁质硫铝酸盐水泥能直接与植物纤维复合，利用镁质硫铝酸盐水泥生产的无机胶合植物纤维人造板具有防火、防水、防老化、防霉变、不含甲醛等优点，达到在短期内解决木材供需结构矛盾的目的，有利于生态平衡。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详述：一种镁质硫铝酸盐水泥，按重量份数计，其原料组成为：轻烧氧化镁100份，硫酸镁（ ·7）50-65份，硫酸铝（ ·18）2-5份，煅烧铝矾土35-50份，磷酸或磷酸盐1.0-1.5份，水45-70份。

所述煅烧铝矾土是750-850℃煅烧2-4h，磨细至≦0.045mm，方孔筛筛余≦12%，烧失量≦7%。

实施例1：按重量份数计，将硫酸镁（·7）50-65份、硫酸铝（·18）2-5份、磷酸和磷酸盐1.0-1.5份和水45-70份配成溶液，和煅烧铝矾土35-50份、轻烧氧化镁100份搅拌成净浆。利用净浆制作40mm×40mm×160mm试块，抗折强度≧18MPa、抗压强度≧95MPa，浸水48h后软化系数＞1。

本发明镁质硫铝酸盐水泥与纤维增强复合材料制备板材的方法：

按重量份数计，将硫酸镁（·7）50-65份、硫酸铝（·18）2-5份、磷酸和磷酸盐1.0-1.5份和水45-70份配成溶液，和煅烧铝矾土35-50份、轻烧氧化镁100份搅拌成净浆。净浆制取后，采用玻璃纤维、改性维纶（PVA）纤维、改性丙纶（PP）纤维以及各种植物纤维（木材类植物纤维、非木材类植物纤维）增强，利用各种成型设备生产出各种纤维增强复合材料制品。该制品可广泛用于墙板、吊顶、装饰装潢材料、家具。

实施例2：制备不燃无机复合板

按重量份数计，将硫酸镁50份、硫酸铝2份、磷酸1.0份、水70份配制成溶液，然后加入煅烧铝矾土35份、轻烧氧化镁100份搅拌成净浆。净浆制成后，增加短切植物纤维（木屑和秸秆碎料）60份，搅拌成料浆，与上、下各一层玻璃纤维网格布辊压成型，就可生产玻镁平板，各项性能指标均达到GA160—2004《不燃无机复合板》、JC688—2006《玻镁平板》规定的要求。

实施例3：制备玻镁风管板

按重量份数计，将硫酸镁55份、硫酸铝2份、六偏磷酸钠1.2份、水45份配制成溶液，然后加入煅烧铝矾土50份、轻烧氧化镁100份搅拌成净浆。与上、下各二层玻璃纤维绞织网格布和绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料板辊压成型为夹层板-—保温风管板，自然养护后各项性能指标均能达到JC/T646—2006《玻镁风管》规定的要求。

实施例4：制备秸秆人造板

按重量份数计，将硫酸镁65份、硫酸铝2.5份、磷酸1.5份、水60份配制成溶液，加入煅烧铝矾土50份、轻烧氧化镁100份搅拌成净浆。将净浆倒入具有松解作用的碾轮机中与秸秆碎料150份、短切玻璃纤维（10-20mm）30份或维纶（PVA）纤维（15-25mm）15份混合搅拌成半干态料浆。经铺装成平板并在平面压力机中热压成型。脱模后经自然养护，各项性能指标均能达到JC/T411—2007《水泥木屑板》、GB/T24312—2009《水泥刨花板》规定的要求。

实施例5：制备轻质隔墙条板

按重量份数计，将硫酸镁50份、硫酸铝5份、磷酸1.5份、木质素磺酸钙（减水剂）0.25份、甲基纤维素（增塑剂）0.3份和水70份配制成溶液。加入煅烧铝矾土45份、轻烧氧化镁100份搅拌成净浆。然后加入短切植物纤维（6-15mm）100份、短切玻璃纤维（10-20mm）30份搅拌成料浆，通过螺旋挤压成型机挤压生产空心条板，自然养护后，各项性能指标均能达到GB/T23451—2009《建筑用轻质隔墙条板》规定的要求。

上述实施例仅仅是对本发明的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。

Claims (8)

1.一种镁质硫铝酸盐水泥，其特征在于：所述镁质硫铝酸盐水泥的原料主要由轻烧氧化镁、硫酸镁、硫酸铝、煅烧铝矾土和水组成。

2.根据权利要求1所述的镁质硫铝酸盐水泥，其特征在于：按重量份数计，其原料组成为：轻烧氧化镁100份，硫酸镁50-65份，硫酸铝2-5份，煅烧铝矾土35-50份，磷酸或磷酸盐1.0-1.5份，水45-70份。

3.根据权利要求1或2所述的镁质硫铝酸盐水泥，其特征在于：所述煅烧铝矾土是750-850℃煅烧2-4h，磨细至≦0.045mm，方孔筛筛余≦12%，烧失量≦7%。

4.应用如权利要求1所述的镁质硫铝酸盐水泥与纤维增强复合材料制备板材的方法，包括以下步骤：将硫酸镁50-65份、硫酸铝2-5份、磷酸和磷酸盐1.0-1.5份和水45-70份配成溶液，和煅烧铝矾土35-50份、轻烧氧化镁100份搅拌成净浆，净浆制取后，采用玻璃纤维、改性维纶纤维、改性丙纶纤维或者植物纤维增强，利用各种成型设备即可生产出各种纤维增强复合材料板材。

5.根据权利要求4所述的制备板材的方法，其特征在于：按重量份数计，制备不燃无机复合板的原料组成为：硫酸镁50份、硫酸铝2份、磷酸1.0份、水70份、煅烧铝矾土35份、轻烧氧化镁100份、短切植物纤维60份。

6.根据权利要求4所述的制备板材的方法，其特征在于：按重量份数计，制备玻镁风管板的原料组成为：硫酸镁55份、硫酸铝2份、六偏磷酸钠1.2份、水45份、煅烧铝矾土50份、轻烧氧化镁100份。

7.根据权利要求4所述的制备板材的方法，其特征在于：按重量份数计，制备秸秆人造板的原料组成为：硫酸镁65份、硫酸铝2.5份、磷酸1.5份、水60份、煅烧铝矾土50份、轻烧氧化镁100份、秸秆碎料150份、短切玻璃纤维（10-20mm）30份或维纶纤维（15-25mm）15份。

8.根据权利要求4所述的制备板材的方法，其特征在于：按重量份数计，制备轻质隔墙条板的原料组成为：硫酸镁50份、硫酸铝5份、磷酸1.5份、木质素磺酸钙0.25份、甲基纤维素0.3份、水70份、煅烧铝矾土45份、轻烧氧化镁100份、短切植物纤维（6-15mm）100份、短切玻璃纤维（10-20mm）30份。