CN106747179A - 一种钢结构石膏材料、制备方法及钢结构石膏板材 - Google Patents

一种钢结构石膏材料、制备方法及钢结构石膏板材 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种钢结构石膏材料、制备方法及钢结构石膏板材，所述钢结构石膏材料包括蠕虫石墨、石膏干粉、纳米二氧化钛、氢氧化镁以及粘合剂，所述蠕虫石墨的质量百分比为1％‑5％，所述石膏干粉的质量百分比为67％‑87％，所述纳米二氧化钛的质量百分比为0.5％‑1％，所述氢氧化镁的质量百分比为1％‑3％，所述蠕虫石墨的密度范围为0.005‑0.05g/cm3，所述粘结剂的质量百分比为4.5％‑20％。本发明提出的钢结构石膏材料以及钢结构石膏板材相较于现有的石膏材料具有优良的热绝缘性能，能够对钢结构主体实现有效地热绝缘效果，从而满足实际应用的需求。

Description

一种钢结构石膏材料、制备方法及钢结构石膏板材
技术领域
本发明涉及钢结构建筑材料技术领域，特别涉及一种钢结构石膏材料、制备方法及钢结构石膏板材。
背景技术
在钢结构建筑领域，钢结构主体通常与石膏板材通过螺栓结构进行固定连接，该石膏板材可以对钢结构主体进行良好的保护并且两者结合使用可以发挥更好的性能(例如可以对钢结构主体进行有效地防火)，提升了实际应用效果。
钢结构石膏材料是一种常见且重要的建筑材料，通常包括石膏复合板、石膏纸板、石膏纤维板以及石膏无纺板等，通常广泛应用与建筑物的内部修整与装饰。传统的钢结构石膏材料由于具有较低的热导率，因此在建筑工程领域中一般都用于热绝缘材料。
然而现有的钢结构石膏材料的热导率一般仍然处于一个相对较高的水平，也即无法对钢结构主体起到一个有效的热绝缘的作用，因此有必要提出一种可以有效进行热绝缘的钢结构石膏涂料。
发明内容
基于此，本发明的目的是提出一种具有更优良热绝缘性能的钢结构石膏涂料、制备方法以及钢结构石膏板材，以满足实际应用的需求。
本发明提出一种钢结构石膏材料，所述钢结构石膏材料包括蠕虫石墨、石膏干粉、纳米二氧化钛、氢氧化镁以及粘合剂，所述蠕虫石墨的质量百分比为1％-5％，所述石膏干粉的质量百分比为67％-87％，所述纳米二氧化钛的质量百分比为0.5％-1％，所述氢氧化镁的质量百分比为1％-3％，所述蠕虫石墨的密度范围为0.005-0.05g/cm3，所述石膏干粉以及所述纳米二氧化钛吸附在所述蠕虫石墨上，所述粘结剂的质量百分比为4.5％-20％。
所述钢结构石膏材料，其中，所述纳米二氧化钛的质量百分比为0.75％。
所述钢结构石膏材料，其中，所述蠕虫石墨的质量百分比为2.5％。
所述钢结构石膏材料，其中，所述石膏干粉的质量百分比为80％。
所述钢结构石膏材料，其中，所述该粘结剂包括粘土、水泥-火山灰、石灰-微细硅石粉、含沸石矿物或硅藻土、聚乙烯醇-甲基纤维素-柠檬酸钠混合物、聚乙烯醇-甲醛-尿素-氯化胺混合物中的任意一种。
本发明还提出一种钢结构石膏材料的制备方法，包括如下步骤：
将天然石墨鳞片经热膨胀处理得到密度范围为0.005-0.05g/cm3的蠕虫石墨；
将所述蠕虫石墨、所述石膏干粉、所述氢氧化镁以及所述纳米二氧化钛利用干式混合法按照一定的比例进行混合并搅拌均匀得到第一混合物，其中所述蠕虫石墨的质量百分比为1％-5％，所述石膏干粉的质量百分比为70％-90％，所述纳米二氧化钛的的质量百分比为0.5％-1％，所述氢氧化镁的质量百分比为1％-3％；
在所述第一混合物中加入水以及粘结剂并搅拌均匀得到第二混合物，其中所述粘结剂的质量百分比为4.5％-20％；
对所述第二混合物进行干燥处理后得到所述钢结构石膏材料。
所述钢结构石膏材料的制备方法，其中，在所述在所述第一混合物中加入水以及粘结剂并搅拌均匀得到第二混合物的步骤中，进行搅拌时的搅拌速率为220-350r/min，搅拌时间为15-20min。
所述钢结构石膏材料的制备方法，其中，在所述第一混合物中加入水以及粘结剂并搅拌均匀得到第二混合物的步骤中，所述粘结剂的重量百分比为10％。
所述钢结构石膏材料的制备方法，其中，对所述第二混合物进行干燥处理后得到所述钢结构石膏材料的步骤中，进行所述干燥处理时的干燥温度为60-75℃。
本发明还提出一种钢结构石膏板材，其中所述钢结构石膏板为应用所述的钢结构石膏材料的制备方法制得的石膏板、石膏复合板、石膏纸板、石膏纤维板或石膏无纺板。
本发明提出的钢结构石膏材料以及钢结构石膏板材相较于现有的石膏材料具有更加优良的热绝缘性能，能够对钢结构主体实现有效地热绝缘效果，从而满足实际应用的需求。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合相关实施例对本发明进行更加全面地描述。在此需要指出的是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供一种钢结构石膏材料，所述钢结构石膏材料包括蠕虫石墨、石膏干粉、纳米二氧化钛、氢氧化镁以及粘合剂，所述蠕虫石墨的质量百分比为1％-5％，所述石膏干粉的质量百分比为67％-87％，所述纳米二氧化钛的质量百分比为0.5％-1％，所述氢氧化镁的质量百分比为1％-3％，所述蠕虫石墨的密度范围为0.005-0.05g/cm3，所述石膏干粉以及所述纳米二氧化钛吸附在所述蠕虫石墨上，所述粘结剂的质量百分比为4.5％-20％。
其中，所述粘结剂可以为有机粘结剂或者无机粘结剂，无机粘结剂如粘土，水泥-火山灰，石灰-微细硅石粉，含沸石矿物或硅藻土，有机粘结剂如聚乙烯醇-甲基纤维素-柠檬酸钠混合物，聚乙烯醇-甲醛-尿素-氯化胺混合物等。具体可以根据不同的应用场合，若要需要防水可选用有机粘结剂，不需要则可选用无机粘结剂。
以下结合不同材料配比的所述钢结构石膏材料及其制备方法对本发明进一步描述。
实施例1：
一种制备所述钢结构石膏材料的方法，具体步骤为：
(1)将天然石墨鳞片经热膨胀处理得到密度为0.005g/cm3的蠕虫石墨；
(2)将所述蠕虫石墨、所述纳米二氧化硅、所述氢氧化镁以及所述石膏干粉按照一定的比例进行混合并搅拌均匀得到第一混合物，其中所述蠕虫石墨的质量百分比为1％，所述石膏干粉的质量百分比为80％，所述纳米二氧化硅的质量百分比为1％，所述氢氧化镁的质量百分比为3％；
其中，所述蠕虫石墨与所述石膏干粉的混合方式为干式混合法，即在密闭容器里用气流搅拌方式混合。
(3)在所述第一混合物中加入水以及粘结剂并搅拌均匀得到第二混合物，其中所述粘结剂的重量百分比为10％，在进行搅拌时搅拌速率控制在220r/min，搅拌时间为15min，其中，该粘结剂可以为粘土。
(4)对所述第二混合物进行干燥处理，得到所述石膏基建筑材料，在本实施例中进行干燥处理时的温度控制恒定在60℃。
实施例2：
一种制备所述钢结构石膏材料的方法，具体步骤为：
(1)将天然石墨鳞片经热膨胀处理得到密度为0.005g/cm3的蠕虫石墨；
(2)将所述蠕虫石墨、所述纳米二氧化硅、所述氢氧化镁以及所述石膏干粉按照一定的比例进行混合并搅拌均匀得到第一混合物，其中所述蠕虫石墨的质量百分比为1％，所述石膏干粉的质量百分比为80％，所述纳米二氧化硅的质量百分比为0.5％，所述氢氧化镁的质量百分比为3％，同样的，本实施例中所述蠕虫石墨与所述石膏干粉进行的混合方式为干式混合法，即在密闭容器里用气流搅拌方式混合。
(3)在所述第一混合物中加入水以及粘结剂并搅拌均匀得到第二混合物，其中所述粘结剂的重量百分比为10.5％，在进行搅拌时搅拌速率控制在220r/min，搅拌时间为15min，其中，该粘结剂可以为石灰-微细硅石粉。
(4)对所述第二混合物进行干燥处理，得到所述石膏基建筑材料，在本实施例中进行干燥处理时的温度控制恒定在60℃。
实施例3：
一种制备所述钢结构石膏材料的方法，具体步骤为：
(1)将天然石墨鳞片经热膨胀处理得到密度为0.025g/cm3的蠕虫石墨；
(2)将所述蠕虫石墨、所述纳米二氧化硅、所述氢氧化镁以及所述石膏干粉按照一定的比例进行混合并搅拌均匀得到第一混合物，其中所述蠕虫石墨的质量百分比为1％，所述石膏干粉的质量百分比为80％，所述纳米二氧化硅的质量百分比为1％，所述氢氧化镁的质量百分比为1％，本实施例中所述蠕虫石墨与所述石膏干粉进行的混合方式为干式混合法，即在密闭容器里用气流搅拌方式混合。
(3)在所述第一混合物中加入水以及粘结剂并搅拌均匀得到第二混合物，其中所述粘结剂的重量百分比为12％，在进行搅拌时搅拌速率控制在220r/min，搅拌时间为15min，其中，该粘结剂可以为石灰-微细硅石粉。
(4)对所述第二混合物进行干燥处理，得到所述石膏基建筑材料，在本实施例中进行干燥处理时的温度控制恒定在60℃。
实施例4：
一种制备所述钢结构石膏材料的方法，具体步骤为：
(1)将天然石墨鳞片经热膨胀处理得到密度为0.025g/cm3的蠕虫石墨；
(2)将所述蠕虫石墨、所述纳米二氧化硅、所述氢氧化镁以及所述石膏干粉按照一定的比例进行混合并搅拌均匀得到第一混合物，其中所述蠕虫石墨的质量百分比为2.5％，所述石膏干粉的质量百分比为87％，所述纳米二氧化硅的质量百分比为1％，所述氢氧化镁的质量百分比为3％，本实施例中所述蠕虫石墨与所述石膏干粉进行的混合方式为干式混合法，即在密闭容器里用气流搅拌方式混合。
(3)在所述第一混合物中加入水以及粘结剂并搅拌均匀得到第二混合物，其中所述粘结剂的重量百分比为6.5％，在进行搅拌时搅拌速率控制在220r/min，搅拌时间为15min，其中，该粘结剂可以为石灰-微细硅石粉。
(4)对所述第二混合物进行干燥处理，得到所述石膏基建筑材料，在本实施例中进行干燥处理时的温度控制恒定在60℃。
实施例5：
一种制备所述钢结构石膏材料的方法，具体步骤为：
(1)将天然石墨鳞片经热膨胀处理得到密度为0.025g/cm3的蠕虫石墨；
(2)将所述蠕虫石墨、所述纳米二氧化硅、所述氢氧化镁以及所述石膏干粉按照一定的比例进行混合并搅拌均匀得到第一混合物，其中所述蠕虫石墨的质量百分比为2.5％，所述石膏干粉的质量百分比为80％，所述纳米二氧化硅的质量百分比为1％，所述氢氧化镁的质量百分比为3％，本实施例中所述蠕虫石墨与所述石膏干粉进行的混合方式为干式混合法，即在密闭容器里用气流搅拌方式混合。
(3)在所述第一混合物中加入水以及粘结剂并搅拌均匀得到第二混合物，其中所述粘结剂的重量百分比为13.5％，在进行搅拌时搅拌速率控制在350r/min，搅拌时间为25min，其中，该粘结剂可以为石灰-微细硅石粉。
(4)对所述第二混合物进行干燥处理，得到所述石膏基建筑材料，在本实施例中进行干燥处理时的温度控制恒定在60℃。
实施例6：
一种制备所述钢结构石膏材料的方法，具体步骤为：
(1)将天然石墨鳞片经热膨胀处理得到密度为0.025g/cm3的蠕虫石墨；
(2)将所述蠕虫石墨、所述纳米二氧化硅、所述氢氧化镁以及所述石膏干粉按照一定的比例进行混合并搅拌均匀得到第一混合物，其中所述蠕虫石墨的质量百分比为1％，所述石膏干粉的质量百分比为80％，所述纳米二氧化硅的质量百分比为1％，所述氢氧化镁的质量百分比为3％，本实施例中所述蠕虫石墨与所述石膏干粉进行的混合方式为干式混合法，即在密闭容器里用气流搅拌方式混合。
(3)在所述第一混合物中加入水以及粘结剂并搅拌均匀得到第二混合物，其中所述粘结剂的重量百分比为10％，在进行搅拌时搅拌速率控制在220r/min，搅拌时间为15min，其中，该粘结剂可以为石灰-微细硅石粉。
(4)对所述第二混合物进行干燥处理，得到所述石膏基建筑材料，在本实施例中进行干燥处理时的温度控制恒定在70℃。
热导率(w/m＊k) 抗压强度(MPa)
实施例1 0.193±0.020 33.2
实施例2 0.192±0.021 34.1
实施例3 0.185±0.020 33.5
实施例4 0.188±0.023 32.3
实施例5 0.179±0.018 35.3
实施例6 0.181±0.018 35.3
现有技术参数 0.242±0.012 25.0-30.0
从上述的表格中可以看出，将实施1至实施例6与现有技术的参数相比较可以发现，利用本发明中提出的制备方法所制得的钢结构石膏材料相较于现有的钢结构石膏材料的热导率更小，说明具有更优良的隔热性能，并且抗压强度在一定程度上也得到了提升。
本发明提出的钢结构石膏材料、制备方法以及钢结构石膏板材相较于现有的石膏材料具有更加优良的热绝缘性能，能够对钢结构主体实现有效地热绝缘效果，从而满足实际应用的需求。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种钢结构石膏材料，其特征在于，所述钢结构石膏材料包括蠕虫石墨、石膏干粉、纳米二氧化钛、氢氧化镁以及粘合剂，所述蠕虫石墨的质量百分比为1％-5％，所述石膏干粉的质量百分比为67％-87％，所述纳米二氧化钛的质量百分比为0.5％-1％，所述氢氧化镁的质量百分比为1％-3％，所述蠕虫石墨的密度范围为0.005-0.05g/cm3，所述石膏干粉以及所述纳米二氧化钛吸附在所述蠕虫石墨上，所述粘结剂的质量百分比为4.5％-20％。
2.根据权利要求1所述的钢结构石膏材料，其特征在于，所述纳米二氧化钛的质量百分比为0.75％。
3.根据权利要求1所述的钢结构石膏材料，其特征在于，所述蠕虫石墨的质量百分比为2.5％。
4.根据权利要求1所述的钢结构石膏材料，其特征在于，所述石膏干粉的质量百分比为80％。
5.根据权利要求1所述的钢结构石膏材料，其特征在于，所述该粘结剂包括粘土、水泥-火山灰、石灰-微细硅石粉、含沸石矿物或硅藻土、聚乙烯醇-甲基纤维素-柠檬酸钠混合物、聚乙烯醇-甲醛-尿素-氯化胺混合物中的任意一种。
6.一种钢结构石膏材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将天然石墨鳞片经热膨胀处理得到密度范围为0.005-0.05g/cm3的蠕虫石墨；
将所述蠕虫石墨、所述石膏干粉、所述氢氧化镁以及所述纳米二氧化钛利用干式混合法按照一定的比例进行混合并搅拌均匀得到第一混合物，其中所述蠕虫石墨的质量百分比为1％-5％，所述石膏干粉的质量百分比为70％-90％，所述纳米二氧化钛的的质量百分比为0.5％-1％，所述氢氧化镁的质量百分比为1％-3％；
在所述第一混合物中加入水以及粘结剂并搅拌均匀得到第二混合物，其中所述粘结剂的质量百分比为4.5％-20％；
对所述第二混合物进行干燥处理后得到所述钢结构石膏材料。
7.根据权利要求6所述的钢结构石膏材料的制备方法，其特征在于，在所述在所述第一混合物中加入水以及粘结剂并搅拌均匀得到第二混合物的步骤中，进行搅拌时的搅拌速率为220-350r/min，搅拌时间为15-20min。
8.根据权利要求6所述的钢结构石膏材料的制备方法，其特征在于，在所述第一混合物中加入水以及粘结剂并搅拌均匀得到第二混合物的步骤中，所述粘结剂的重量百分比为10％。
9.根据权利要求6所述的钢结构石膏材料的制备方法，其特征在于，对所述第二混合物进行干燥处理后得到所述钢结构石膏材料的步骤中，进行所述干燥处理时的干燥温度为60-75℃。
10.一种钢结构石膏板材，其特征在于，所述钢结构石膏板为权利要求6至9任意一项所述的钢结构石膏材料的制备方法制得的石膏板、石膏复合板、石膏纸板、石膏纤维板或石膏无纺板。
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