CN106542782A - 一种用于制备硅酸钙板的浆料组合物及其制备方法及由该浆料组合物制备的硅酸钙板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制备硅酸钙板的浆料组合物及其制备方法及由该浆料组合物制备的硅酸钙板，该浆料组合物的制备方法包括：将碱法提铝残渣在碱液中进行脱碱处理，干燥后将脱碱处理后的碱法提铝残渣与水、憎水剂和增强纤维按照如下比例混合：相对于100重量份脱碱处理后的碱法提铝残渣，水的用量为100‑300重量份，憎水剂的用量为0.05‑1.25重量份，所述增强纤维的用量为2.5‑15重量份。采用本发明的浆料组合物进行制备硅酸钙板，所制备的硅酸钙板不仅能够符合行业标准，而且具有优异的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制备硅酸钙板的浆料组合物及其制备方法及由该浆料组合物制备的硅酸钙板。
背景技术
硅酸钙板是以无机矿物纤维或纤维素纤维等松散短纤维为增强材料，以硅质-钙质材料为主体胶结材料，经制浆、成型、在高温高压饱和蒸汽中加速固化反应，形成硅酸钙胶凝体而制成的板材，是一种具有优良性能的新型建筑和工业用板材，其产品防火、防潮、隔音、防虫蛀和耐久性较好，是吊顶，隔断的理想装饰板材。
孙俊民等人(粉煤灰提铝废渣制备硅钙板的工业实验研究，《新型建筑材料》，2013，11)采用粉煤灰提铝废渣进行制备硅钙板，但是该方法中所使用的憎水剂和增强纤维量较多。
中国专利CN 103664072A公开了采用工业废渣生产的硅酸钙板，但是该硅酸钙板增强纤维量高且添加了水泥等憎水剂，成本高。
李连科等人(免压蒸粉煤灰加压硅酸钙板，新型建筑材料，2000，9)对硅酸钙板的制备步骤进行了改进，但是并未改变硅酸钙板的制备材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于制备硅酸钙板的浆料组合物及其制备方法及由该浆料组合物制备的硅酸钙板，采用本发明的浆料组合物进行制备硅酸钙板，所制备的硅酸钙板不仅能够符合行业标准，而且具有优异的性能。
为了实现上述目的，本发明第一方面：提供一种用于制备硅酸钙板的浆料组合物的制备方法，其特征在于，该方法包括：将碱法提铝残渣在碱液中进行脱碱处理，将脱碱处理后的碱法提铝残渣与水、憎水剂和增强纤维按照如下比例混合：相对于100重量份脱碱处理后的碱法提铝残渣，水的用量为100-300重量份，憎水剂的用量为0.05-1.25重量份，所述增强纤维的用量为2.5-15重量份。
优选地，所述碱法提铝残渣为含铝矿物和/或含铝废渣的碱法提铝残渣；所述含铝矿物为钾长石和/或霞石，所述含铝废渣为粉煤灰和/或煤矸石。
优选地，所述脱碱处理中，所述碱液中的碱为选自碳酸钠、氢氧化钠、工业烧碱、工业重碱、氢氧化钙和石灰中的至少一种。
优选地，以所述碱液中的碱的质量计，所述碱液的浓度为20-100克/升，所述碱液与所述碱法提铝残渣的质量比为3-6。
优选地，所述脱碱处理的条件为：温度为100-200℃，时间为0.5-2小时，压力为0.1-1.5兆帕。
优选地，以氧化物计，所述脱碱处理后的碱法提铝残渣中钠含量为0.3-2质量％。
优选地，所述憎水剂为硅烷基粉末憎水剂和/或有机硅粉末憎水剂，所述增强纤维为木质纤维和/或纸浆。
本发明第二方面：提供一种用于制备硅酸钙板的浆料组合物，其特征在于，该浆料组合物含有以下组分：在碱液中进行脱碱处理后的碱法提铝残渣、水、憎水剂和增强纤维；其中，相对于100重量份在碱液中进行脱碱处理后的碱法提铝残渣，所述浆料组合物中水的含量为100-300重量份，憎水剂的含量为0.05-1.25重量份，所述增强纤维的含量为2.5-15重量份。
优选地，所述碱法提铝残渣为含铝矿物和/或含铝废渣的碱法提铝残渣；所述含铝矿物为钾长石和/或霞石，所述含铝废渣为粉煤灰和/或煤矸石。
优选地，所述脱碱处理中，所述碱液中的碱为选自碳酸钠、氢氧化钠、工业烧碱、工业重碱、氢氧化钙和石灰中的至少一种。
优选地，以所述碱液中的碱的质量计，所述碱液的浓度为20-100克/升，所述碱液与所述碱法提铝残渣的质量比为3-6。
优选地，所述脱碱处理的条件为：温度为100-200℃，时间为0.5-2小时，压力为0.1-1.5兆帕。
优选地，以氧化物计，所述脱碱处理后的碱法提铝残渣中钠含量为0.3-2质量％。
优选地，所述憎水剂为硅烷基粉末憎水剂和/或有机硅粉末憎水剂，所述增强纤维为木质纤维和/或纸浆。
本发明第三方面：提供一种硅酸钙板，其特征在于，该硅酸钙板由本发明第二方面所提供的浆料组合物进行成型并烘干得到。
优选地，所述硅酸钙板的密度为0.8-1.5克/立方厘米，导热系数为0.15-0.35瓦/(米·开尔文)，抗折强度为5-25兆帕，湿涨率为0.1-0.25％。
优选地，所述成型为压滤成型；所述压滤成型的条件为：成型压力为10-50兆帕，保压时间为大于零至60分钟。
优选地，所述烘干的条件为：温度为120-170℃，时间为3-7小时。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、用于制备硅酸钙板的浆料组合物的制备方法简单，易于工业化，且所制备的浆料便于储存；
2、采用新原料脱碱处理后的碱法提铝残渣制备硅酸钙板，不仅能变废为宝，保护环境，而且经济有效；
2、采用新配方制备硅酸钙板，不仅憎水剂和增强纤维用量少，而且所制备的硅酸钙板符合JC/T 564.1-2008行业标准；
3、本发明的硅酸钙板具有轻质高强和防火隔热等优异性能。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的硅酸钙板的制备方法的流程示意图；
图2是本发明制备例所制备的脱碱处理后的碱法提铝残渣的X射线粉晶衍射图谱。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明第一方面：提供一种用于制备硅酸钙板的浆料组合物的制备方法，其特征在于，该方法包括：将碱法提铝残渣在碱液中进行脱碱处理，将脱碱处理后的碱法提铝残渣与水、憎水剂和增强纤维按照如下比例混合：相对于100重量份脱碱处理后的碱法提铝残渣，水的用量为100-300重量份，憎水剂的用量为0.05-1.25重量份，所述增强纤维的用量为2.5-15重量份。
根据本发明的第一方面，所述碱法提铝残渣是本领域技术人员所熟知的，例如可以为含铝矿物和/或含铝废渣的碱法提铝残渣；所述含铝矿物可以为钾长石和/或霞石，所述含铝废渣可以为粉煤灰和/或煤矸石。
根据本发明的第一方面，所述脱碱处理的目的是将碱法提铝残渣中所含有的较多钠组分脱除，所述碱液中的碱可以为选自碳酸钠、氢氧化钠、工业烧碱、工业重碱、氢氧化钙和石灰中的至少一种；以所述碱液中的碱的质量计并以碱液的总体积为基准，所述碱液的浓度可以为20-100克/升，所述碱液与所述碱法提铝残渣的质量比可以为3-6；所述脱碱处理的条件可以为：温度为100-200℃，时间为0.5-2小时，压力为0.1-1.5兆帕。
另外，本发明的第一方面优选采用的一种层状硅酸盐矿物作为脱碱处理后的碱法提铝残渣，含有分子式为Ca5Si6O16(OH)2·4H2O的雪硅钙石，电子扫描显微镜下观察其为带毛刺的团聚体，团聚体由0.1-5μm宽的薄片纤维晶体穿插交织组成。
根据本发明的第一方面，从元素组成看，所述脱碱处理后的碱法提铝残渣可以含有硅、钙、铝和钠；以氧化物计，所述脱碱处理后的碱法提铝残渣中硅含量可以为35-40重量％，钙含量可以为35-40重量％，铝含量可以为1-6重量％，钠含量可以为0.3-2质量％，钙元素/(硅元素+铝元素)的摩尔比可以为0.7-0.9。
根据本发明的第一方面，所述憎水剂和增强纤维可以采用本领域技术人员所常用的憎水剂和增强纤维，所述憎水剂可以为硅烷基粉末憎水剂和/或有机硅粉末憎水剂，所述增强纤维可以为木质纤维和/或纸浆。
本发明第二方面：提供一种用于制备硅酸钙板的浆料组合物，其特征在于，该浆料组合物含有以下组分：在碱液中进行脱碱处理后的碱法提铝残渣、水、憎水剂和增强纤维；其中，相对于100重量份在碱液中进行脱碱处理后的碱法提铝残渣，所述浆料组合物中水的含量为100-300重量份，憎水剂的含量为0.05-1.25重量份，所述增强纤维的含量为2.5-15重量份。
根据本发明的第二方面，所述碱法提铝残渣可以为含铝矿物和/或含铝废渣的碱法提铝残渣；所述含铝矿物为钾长石和/或霞石，所述含铝废渣为粉煤灰和/或煤矸石。所述脱碱处理中，所述碱液中的碱可以为选自碳酸钠、氢氧化钠、工业烧碱、工业重碱、氢氧化钙和石灰中的至少一种。以所述碱液中的碱的质量计，所述碱液的浓度可以为20-100克/升，所述碱液与所述碱法提铝残渣的质量比为3-6。所述脱碱处理的条件可以为：温度为100-200℃，时间为0.5-2小时，压力为0.1-1.5兆帕。以氧化物计，所述脱碱处理后的碱法提铝残渣中钠含量可以为0.3-2质量％。
根据本发明的第二方面，所述憎水剂可以为硅烷基粉末憎水剂和/或有机硅粉末憎水剂，所述增强纤维为木质纤维和/或纸浆。
本发明第三方面：提供一种硅酸钙板，其特征在于，该硅酸钙板由本发明第二方面所提供的浆料组合物进行成型并烘干得到。
根据本发明的第三方面，本发明的硅酸钙板除了符合JC/T 564.1-2008行业标准外，还可以具有如下性质，例如密度为0.8-1.5克/立方厘米，导热系数为0.15-0.35瓦/(米·开尔文)，抗折强度为5-25兆帕，湿涨率为0.1-0.25％。
根据本发明的第三方面，所述成型可以为压滤成型；所述压滤成型是指将浆料注入模具，通过施加压力将浆料内水分从模具中滤出，从而形成型坯的成型工艺。本发明所述压滤成型可以采用免蒸养压滤成型，其条件可以为：成型压力为10-50兆帕，保压时间为大于零至60分钟。
根据本发明的第三方面，所述烘干处理可以采用本领域常规的工艺，本发明不再赘述，例如，所述烘干处理的条件可以为：温度为120-170℃，时间为3-7小时。
下面将通过实施例来进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。本发明所采用的仪器和试剂，如无特殊说明，均为本领域常规的仪器和试剂。
采用GB/T 1574-2007国家标准方法测定粉煤灰碱法提铝残渣和脱碱处理后的碱法提铝残渣的成分，本发明所提供的粉煤灰碱法提铝残渣成分如表1所示。
脱碱处理后的碱法提铝残渣的X射线粉晶衍射图谱采用日本RigakuD/max-rA型号的仪器进行测定。
实施例和对比例采用JC/T 564.1-2008中华人民共和国建材行业标准中所规定的国家标准方法测定硅酸钙板的湿涨率、抗折强度和导热系数。JC/T 564.1-2008中华人民共和国建材行业标准中，规定的无石棉硅钙板分别具有D0.8、D1.1、D1.3和D1.5四个级别，其中，硅钙板的密度并没有限定，但是可以根据密度对硅钙板进行分类；硅钙板的导热系数为小于等于0.35瓦/(米·开尔文)，湿涨率小于0.25％，抗折强度大于5兆帕。
制备例
该制备例用于制备脱碱处理后的碱法提铝残渣。
在密闭容器中，将粉煤灰碱法提铝残渣在80g/L的氢氧化钠溶液中进行脱碱处理，处理温度为160℃，时间为1h，氢氧化钠溶液与粉煤灰碱法提铝残渣的液固质量比为5。反应压力为该温度下的饱和蒸汽压。脱碱处理结束后，过滤，所得到的脱碱处理后的碱法提铝残渣的化学成分分析结果见表2，X射线粉晶衍射图谱见图2。
实施例1
将脱碱处理后的碱法提铝残渣、水、硅烷基粉末憎水剂NT10和木质纤维素ZZC500混合，得到浆料组合物；其中，相对于100重量份脱碱处理后的碱法提铝残渣，水的用量为150重量份，憎水剂的用量为0.3重量份，所述增强纤维ZZC500的用量为10重量份。
将所得浆料组合物进行压滤成型，得到型坯；其中，成型压力为30兆帕，保压时间为30分钟。
将所得型坯进行烘干处理，得到所述硅酸钙板1；其中，烘干处理时间为6小时，温度为170℃。
硅酸钙板1的密度为1.15克/立方厘米，导热系数为0.18瓦/(米·开尔文)，抗折强度为6.28兆帕，湿涨率为0.25％。
实施例2
将脱碱处理后的碱法提铝残渣、水、硅烷基粉末憎水剂NT10和木质纤维素BC1000混合，得到浆料组合物；其中，相对于100重量份脱碱处理后的碱法提铝残渣，水的用量为200重量份，憎水剂的用量为0.8重量份，所述增强纤维BC1000的用量为15重量份。
将所得浆料组合物进行压滤成型，得到型坯；其中，成型压力为40兆帕，保压时间为60分钟。
将所得型坯进行烘干处理，得到所述硅酸钙板2；其中，烘干处理时间为7小时，温度为170℃。
硅酸钙板2的密度为1.08克/立方厘米，导热系数为0.22瓦/(米·开尔文)，抗折强度为12.58兆帕，湿涨率为0.19％。
实施例3
将脱碱处理后的碱法提铝残渣、水、有机硅粉末憎水剂Powder D和木质纤维素ZZC500混合，得到浆料组合物；其中，相对于100重量份脱碱处理后的碱法提铝残渣，水的用量为250重量份，憎水剂的用量为0.4重量份，所述增强纤维ZZC500的用量为10重量份。
将所得浆料组合物进行压滤成型，得到型坯；其中，成型压力为40兆帕，保压时间为60分钟。
将所得型坯进行烘干处理，得到所述硅酸钙板3；其中，烘干处理时间为4小时，温度为130℃。
硅酸钙板3的密度为1.13克/立方厘米，导热系数为0.21瓦/(米·开尔文)，抗折强度为8.48兆帕，湿涨率为0.23％。
实施例4
将脱碱处理后的碱法提铝残渣、水、有机硅粉末憎水剂Powder D和纸浆混合，得到浆料组合物；其中，相对于100重量份脱碱处理后的碱法提铝残渣，水的用量为220重量份，憎水剂的用量为0.3重量份，所述增强纤维的用量为8重量份。
将所得浆料组合物进行压滤成型，得到型坯；其中，成型压力为45兆帕，保压时间为30分钟。
将所得型坯进行烘干处理，得到所述硅酸钙板4；其中，烘干处理时间为6小时，温度为160℃。
硅酸钙板4的密度为1.11克/立方厘米，导热系数为0.24瓦/(米·开尔文)，抗折强度为21.33兆帕，湿涨率为0.21％。
实施例5
将脱碱处理后的碱法提铝残渣、水、硅烷基粉末憎水剂NT10和木质纤维素BC1000混合，得到浆料组合物；其中，相对于100重量份脱碱处理后的碱法提铝残渣，水的用量为100重量份，憎水剂的用量为1.1重量份，所述增强纤维BC1000的用量为3重量份。
将所得浆料组合物进行压滤成型，得到型坯；其中，成型压力为10兆帕，保压时间为5分钟。
将所得型坯进行烘干处理，得到所述硅酸钙板5；其中，烘干处理时间为7小时，温度为170℃。
硅酸钙板5的密度为1.4克/立方厘米，导热系数为0.31瓦/(米·开尔文)，抗折强度为7.21兆帕，湿涨率为0.13％。
对比例1
对比例1与实施例1的条件基本相同，不同之处在于将脱碱处理后的碱法提铝残渣替换为粉煤灰碱法提铝残渣，得到硅酸钙板A。
硅酸钙板A的密度为1.02克/立方厘米，导热系数为0.58瓦/(米·开尔文)，抗折强度为1.21兆帕，湿涨率为2％，硅酸钙板的钠含量为19％，不符合JC/T 564.1-2008行业标准。
对比例2
将脱碱处理后的碱法提铝残渣、水、有机硅粉末憎水剂Powder D混合，得到浆料组合物；其中，所述脱碱处理后的碱法提铝残渣与水的质量比为1：2，以所述脱碱处理后的碱法提铝残渣与水的总质量为基准，所述浆料组合物中所述硅烷基粉末憎水剂的含量为0.5质量％。
将所得浆料组合物进行压滤成型，得到型坯；其中，成型压力为40兆帕，不进行保压。
将所得型坯进行烘干处理，得到所述硅酸钙板B；其中，烘干处理时间为6小时，温度为150℃。
硅酸钙板B的密度为0.94克/立方厘米，导热系数为0.32瓦/(米·开尔文)，抗折强度为2.38兆帕，湿涨率为0.42％，不符合JC/T 564.1-2008行业标准。
对比例3
对比例3与实施例1的条件基本相同，不同之处在于不加入憎水剂，相对于100重量份脱碱处理后的碱法提铝残渣，增强纤维的用量为20重量份，得到硅酸钙板C。
硅酸钙板C的密度为1.1克/立方厘米，导热系数为0.16瓦/(米·开尔文)，抗折强度为9.5兆帕，湿涨率为0.41％，不符合JC/T 564.1-2008行业标准。
对比例4
对比例4与实施例2的条件基本相同，相对于100重量份脱碱处理后的碱法提铝残渣，不同之处在于憎水剂用量为1.3重量份，增强纤维的含量为2.0重量份，得到硅酸钙板D。
硅酸钙板D的密度为1.13克/立方厘米，导热系数为0.17瓦/(米·开尔文)，抗折强度为6.12兆帕，湿涨率为0.52％，不符合JC/T 564.1-2008行业标准。
由以上对比例和实施例比较可知，采用本发明方法制备的硅钙板，不仅符合行业标准，而且导热系数低，密度大，湿涨率低以及抗折强度高。
由对比例1和实施例1的比较可知，采用未经脱碱处理过的碱法提铝残渣进行制备硅酸钙板，导热系数高，湿涨率高，抗折强度低，并且在使用中存在吸水性能强和易发生爆裂等问题。
表1为本发明所提供的粉煤灰碱法提铝残渣成分如表1所示：单位：质量％。
表2为本发明制备例所制备的脱碱处理后的碱法提铝残渣的化学成分分析结果(单位：质量％)。
Claims (18)
1.一种用于制备硅酸钙板的浆料组合物的制备方法，其特征在于，该方法包括：将碱法提铝残渣在碱液中进行脱碱处理，将脱碱处理后的碱法提铝残渣与水、憎水剂和增强纤维按照如下比例混合：
相对于100重量份脱碱处理后的碱法提铝残渣，水的用量为100-300重量份，憎水剂的用量为0.05-1.25重量份，所述增强纤维的用量为2.5-15重量份。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述碱法提铝残渣为含铝矿物和/或含铝废渣的碱法提铝残渣；所述含铝矿物为钾长石和/或霞石，所述含铝废渣为粉煤灰和/或煤矸石。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述脱碱处理中，所述碱液中的碱为选自碳酸钠、氢氧化钠、工业烧碱、工业重碱、氢氧化钙和石灰中的至少一种。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，以所述碱液中的碱的质量计，所述碱液的浓度为20-100克/升，所述碱液与所述碱法提铝残渣的质量比为3-6。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述脱碱处理的条件为：温度为100-200℃，时间为0.5-2小时，压力为0.1-1.5兆帕。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，以氧化物计，所述脱碱处理后的碱法提铝残渣中钠含量为0.3-2质量％。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述憎水剂为硅烷基粉末憎水剂和/或有机硅粉末憎水剂，所述增强纤维为木质纤维和/或纸浆。
8.一种用于制备硅酸钙板的浆料组合物，其特征在于，该浆料组合物含有以下组分：在碱液中进行脱碱处理后的碱法提铝残渣、水、憎水剂和增强纤维；
其中，相对于100重量份在碱液中进行脱碱处理后的碱法提铝残渣，所述浆料组合物中水的含量为100-300重量份，憎水剂的含量为0.05-1.25重量份，所述增强纤维的含量为2.5-15重量份。
9.根据权利要求8的浆料组合物，其特征在于，所述碱法提铝残渣为含铝矿物和/或含铝废渣的碱法提铝残渣；所述含铝矿物为钾长石和/或霞石，所述含铝废渣为粉煤灰和/或煤矸石。
10.根据权利要求8的浆料组合物，其特征在于，所述脱碱处理中，所述碱液中的碱为选自碳酸钠、氢氧化钠、工业烧碱、工业重碱、氢氧化钙和石灰中的至少一种。
11.根据权利要求8的浆料组合物，其特征在于，以所述碱液中的碱的质量计，所述碱液的浓度为20-100克/升，所述碱液与所述碱法提铝残渣的质量比为3-6。
12.根据权利要求8的浆料组合物，其特征在于，所述脱碱处理的条件为：温度为100-200℃，时间为0.5-2小时，压力为0.1-1.5兆帕。
13.根据权利要求8的浆料组合物，其特征在于，以氧化物计，所述脱碱处理后的碱法提铝残渣中钠含量为0.3-2质量％。
14.根据权利要求8的浆料组合物，其特征在于，所述憎水剂为硅烷基粉末憎水剂和/或有机硅粉末憎水剂，所述增强纤维为木质纤维和/或纸浆。
15.一种硅酸钙板，其特征在于，该硅酸钙板由权利要求9-14所述的浆料组合物进行成型并烘干得到。
16.根据权利要求15的硅酸钙板，其特征在于，所述硅酸钙板的密度为0.8-1.5克/立方厘米，导热系数为0.15-0.35瓦/(米·开尔文)，抗折强度为5-25兆帕，湿涨率为0.1-0.25％。
17.根据权利要求15的硅酸钙板，其特征在于，所述成型为压滤成型；所述压滤成型的条件为：成型压力为10-50兆帕，保压时间为大于零至60分钟。
18.根据权利要求15的硅酸钙板，其中，所述烘干的条件为：温度为120-170℃，时间为3-7小时。
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| CN112159193A (zh) * | 2020-09-27 | 2021-01-01 | 安徽华城兴建材科技有限公司 | 一种防火用硅酸钙板制作方法 |
| CN113620659A (zh) * | 2020-05-08 | 2021-11-09 | 中联环股份有限公司 | 一种利用粉煤灰制备免蒸压疏水性纤维增强硅酸钙板的方法 |
| CN114161781A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-03-11 | 河北雄安科筑检验认证有限公司 | 一种改性漂珠硅酸钙及其制备方法、一种保温装饰一体化板 |
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| JP4613348B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2011-01-19 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 薄板状シリカ多孔体の製造方法 |
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2015
- 2015-09-23 CN CN201510614208.7A patent/CN106542782A/zh active Pending
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