CN107098667B - 石膏基轻质节能板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石膏基轻质节能板及其制备方法，其中石膏基轻质节能板包括：脱硫石膏40～60份、水泥10～15份、玻化微珠5～15份、方解石粉10～20份，功能助剂4～10份；功能助剂包括缓凝剂0.2～1份、减水剂0.1～5份、引气剂0.001～0.003份、可再分散乳胶粉1.5～4份、纤维素醚0.2～0.3份、消泡剂0.1～0.4份。采用本发明的石膏基轻质节能板，相比之下产品具有更好的密实性和综合性能，可以很好地解决目前轻质隔墙收缩开裂，养护周期长等问题，并且可大大降低建筑建设费用和缩短施工周期，降低隔墙成本，具有明显的技术和经济效益。

Description

石膏基轻质节能板及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种石膏基轻质节能板及其制备方法。

背景技术

现有的轻质节能保温墙板，一般是由玻璃纤维增强水泥或硅酸钙板作墙板表层，以水泥为胶凝料，陶粒或聚苯乙烯泡沫颗粒（EPS）等轻质骨料作为芯材制成复合隔墙板。这种复合隔墙板综合了保温砂浆、保温砌块以EPS板的各种优异性能，保温隔音，轻质高强，在很大程度上改进了轻质节能墙体材料的性能。

采用上述的轻质节能保温墙板，由于其材质成分的原因，其存在干燥收缩和养护周期长的不足。为了降低上述缺陷，通常采用降低水泥的掺量、减少因水泥凝结固化引起的干燥收缩，掺入膨胀组份，补偿因水泥引起的干燥收缩等方式来抑制轻质节能板材干燥收缩。但是采用上述改进以后，板材在使用中自身内聚力、耐水性等方面会相应降低；并且材料的容重和导热会升高，降低了板材应用效果。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有水泥基轻质节能板材的不足，提供一种具有良好抗收缩性能、养护周期短的石膏基轻质节能板及其制备方法。

为实现上述目的，本发明的石膏基轻质节能板，包括各质量份的如下组分：脱硫石膏40～60份、水泥10～15份、玻化微珠5～15份、方解石粉10～20份，功能助剂4～10份；其中，

所述功能助剂包括如下各质量比的缓凝剂0.2～1份、减水剂0.1～5份、引气剂0.001～0.003份、可再分散乳胶粉1.5～4份、纤维素醚0.2～0.3份、消泡剂0.1～0.4份。

本发明在上述石膏基轻质节能板成分配方的基础上，进一步还提出一种制备石膏基轻质节能板的方法，包括如下步骤：

按照上述石膏基轻质节能板成分要求获取原料；

将所述缓凝剂、减水剂、引气剂、可再分散乳胶粉、纤维素醚、消泡剂混合均匀，得到功能助剂；

将所述脱硫石膏、水泥、玻化微珠、方解石粉与功能助剂均匀混合后，加水搅拌均匀入模，到养护周期后脱模。

本发明的上述石膏基轻质节能板，首先从上述成分中可以看出，采用高强α半水石膏，石膏自身微膨胀补偿水泥干缩；并且辅助石膏缓凝剂一方面保证生产操作时间，另一方面大大缩短养护周期进而提高生产效率；同时，通过玻化微珠轻骨料，搭配其他的主要成分，可以降低产品自身容重和导热系数。可以很好地解决目前水泥基节能轻质板材与粉煤灰砌块后期干燥收缩等问题，大大提高生成效率，缩短养护周期，具有明显的技术和经济效益。并且通过特异性采用的功能性助剂综合作用，使材料实体系得以密实化，提高材料自身内聚力，大大提高材料自身的耐水性。

具体实施方式

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种石膏基轻质节能板，包括各质量份的如下组分：脱硫石膏40～60份、水泥10～15份、玻化微珠5～15份、方解石粉10～20份，功能助剂4～10份；其中，

功能助剂包括缓凝剂0.2～1份、减水剂0.1～5份、引气剂0.001～0.003份、可再分散乳胶粉1.5～4份、纤维素醚0.2～0.3份、消泡剂0.1～0.4份。

本发明的上述石膏基轻质节能板的材料成分中，以脱硫石膏作为主料，搭配水泥、玻化微珠、方解石粉作为板材的成分，结合相对应的功能助剂共同提升最终制备的板材的性能，使制备的板材具有良好地密实性，整体上降低容重和导热系数；并最终能大大提高生成效率，缩短养护周期。

首先，脱硫石膏采用的是高强α半水石膏，α半水石膏，国际上通称为高强度石膏，其主要特点为基础抗压强度可达40～60MPa，有的甚至达100MPa；具有三方晶系、层状结构，具有非常良好的功能型活性填料效果，水化速度慢、水化热低、需水量小、硬化体结构密实。本发明采用其作为板材的主材一方面是基于其上述特性，另一方面是由于其内部结构致密可耐水，本身带有一定的粘结能力，与其他成分搭配后加水混匀搅拌，晶体相互交叉连接，最终形成多成分的网络结构，使石膏浆体失去流动性而凝结，整体会具有非常稳固的结构骨架、和塑性强度，能尽可能降低凝固引起的干燥收缩，掺入膨胀。

进一步搭配的玻化微珠其本身具有密度小、吸水率低、绝热性能好、防火等级高、耐高低温、抗老化等优点，填充在石膏板中能够降低板的密度，提高其保温性能。玻化微珠混合使用后，作轻集料填充在石膏体系中，既发挥温控性能好的特点，又能有良好的防火性能。并且进一步成分中还具有的方解石粉是镁方解石，其成分是氧化镁含量为大于80%的工业品，作为本发明的板材成分添加作为芯料，一方面作为填充起到调整产品的体积和密度、降低生产成本，另一方面其作为无机成分，可以提升板材的机械强度和应力效果，填充在主料成分之中可以补充主料的分子空隙，从而降低板材的收缩率。最终，还辅助有一定量的水泥为胶凝料，除了自身补充作为墙体的主料、另外与其他主料成分搭配，可以提高墙体的防水性能。

进一步本发明在主料的基础上还添加有特定选择的功能助剂；特异性选定的功能助剂的缓凝剂，用于控制和调整凝结时间和降低搅拌结块，从而保证各成分之间更能充分地反应结合，还能有利于长时间地保持塑性。本发明能具有这一效果的缓凝剂有蛋白类缓凝、无机盐类缓凝剂，本发明中优选采用这两种的结合。在于蛋白类缓凝的有机成分，分子结构中含有比较多的氨基、羧基等络合物形成基，与主料成分中的钙离子结合形成不稳定的络合物，在水化初期控制液相中凝结浓度，随着水化过程的进行，这种不稳定的络合物将自行分解，水化将继续正常进行，并不影响水泥后期水化。羟基、氨基、羧基均易与水分子通过氢键缔合，再加上水分子之问的氢键缔合．使水泥颗粒表面形成了一层稳定的溶剂化水膜．阻止了石膏分子键的直接接触，有利于防止水化。并且蛋白质缓凝在石膏体系中形成胶体，覆盖在石膏晶体表面，由于对各个晶面生长的抑制没有选择性，晶面有充分的时间发育生长，使石膏晶体出现明显粗化，但晶体形貌并未发生变化，有助于材料成分的结构稳定。而进一步搭配无机盐类使用，在水溶液中电离出带电离子，产生置换和凝聚作用，在主料凝结硬化过程中产生难溶的膜层，产生缓凝效果。更重要地，结合本发明的墙板性质和主料成分，两种搭配使用各种无机/有机分子键，分别会与板材中成分中的无机/有机成分对应具有分子相容性；比如无机离子成分与水泥的硅酸盐体系有很好的相容性，这种相容性结构，会有效降低了材料内部因纳米尺寸效应而发生的聚集，使各类键合结构均匀分散在整体材料中，起到纳米增强、提高耐久性的作用。

同时，功能助剂中的可再分散乳胶粉和纤维素醚搭配，协同作用，增稠增粘，有效提高了墙板芯材与表层板的粘结强度。其中，纤维素醚是在碱性条件下，碱纤维素与不同的醚化剂发生反应，生成的各种纤维素衍生物的总称。同时，纤维素醚也就是纤维素大分子含氧六元环单元上的羟基，被醚化基团部分取代或者全部取代的产物。当然，本发明在实施中纤维素醚采用甲基纤维素醚、羧甲基纤维素醚、羧丙基甲基纤维素醚、淀粉醚或羧已基纤维素醚中的一种或几种。可再分散乳胶粉采用醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉（Vac/E）、乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉（E/Vc/VL）、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉（Vac/E/VeoVa）、醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉（Vac/VeoVa）、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉（A/S）、醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉（Vac/A/VeoVa）、醋酸乙烯酯均聚胶粉（PVac）、苯乙烯与丁二烯共聚胶粉（SBR）中的一种或几种。采用可再分散乳胶粉和纤维素醚搭配，由于他们的大量有机亲和基团以及聚合量，最终形成的有互混很多羟基的存在，因此纤维素醚和分散乳胶粉具有较好的水溶性，且以胶体的方式溶解在水溶液中。由于大分子的这种结构，溶液的黏度会随着纤维素醚固含量的增加迅速提升；从而最终可以促进石膏、水泥与其他主料之间的粘结力、石膏基质之间的键结力，也增强了护面纸与芯材的粘结，从而进一步提高石膏制品的遇火稳定性、抗压缩强度等性能以及石膏制品的良好的加工性能。并且其融入板材之后，长链纤维和聚合结构形态可以提高保水率，防止墙体在干燥过程中出现裂纹；并且能够提高墙体强度，以及软化系数。

进一步制备石膏保温板材的重要技术内容是如何控制制品的孔隙率，泡沫量越多，制品密度越小，但是抗压强度也会越低；固定泡沫量，搅拌速度和搅拌时间会影响泡沫浆料的均匀性，进而影响泡沫保温板的泡孔均匀性，泡孔率越均匀泡孔越小，则制品的保温性能越好。因此，本发明的功能助剂中添加有消泡剂，优选采用有机硅氧烷、聚醚类消泡剂的一种或几种，用于控制板材在制备中这一方面的效果。并且进一步搭配减水剂和引气剂；其中减水剂掺入不仅具有良好的助磨作用，而且可显著提高石膏颗粒和其他成分的吸附能力，改善石膏流变性和硬化体孔结构。并且，本发明采用的减水剂优选采用石膏专用减水剂，如聚羧酸、三聚氰胺类减水剂中的一种或两种混合。这两类减水剂的采用虽然额外对石膏水化进程、水化产物形貌影响甚微，但可明显改善硬化体孔结构，使孔隙率降低，孔径细化；其功能原理再加上消泡剂、可再分散乳胶粉胶粉等综合作用，可以促进板材实体系得以密实化，提高材料自身内聚力，大大提高材料自身的耐水性。

虽然添加了上述消泡剂，有助于泡沫的稳定时间应大于料浆的初凝时间，并均匀分布于料浆中；进一步还搭配有引气剂，为蛋白类、AOS、AES引气剂中的一种或两种，使气泡之产生微气泡，降低表观密度，提高保温性能或抹灰砂浆的和易性，增加适用面积。

本发明的上述石膏基轻质节能板，首先从上述成分中可以看出，采用高强α半水石膏，石膏自身微膨胀补偿水泥干缩；并且辅助石膏缓凝剂一方面保证生产操作时间，另一方面大大缩短养护周期进而提高生产效率；同时，通过玻化微珠轻骨料，搭配其他的主要成分，可以降低产品自身容重和导热系数。可以很好地解决目前水泥基节能轻质板材与粉煤灰砌块后期干燥收缩等问题，大大提高生成效率，缩短养护周期，具有明显的技术和经济效益。并且通过特异性采用的功能性助剂综合作用，使材料实体系得以密实化，提高材料自身内聚力，大大提高材料自身的耐水性。

进一步基于本发明的实施目的，玻化微珠优选采用封闭中空的二氧化硅玻化微珠，且控制粒径0.1~2mm之间，以避免粒径过大或者过小，影响强度和流化。

本发明在上述石膏基轻质节能板成分配方的基础上，进一步还提出一种制备石膏基轻质节能板的方法，包括如下步骤：

S10，按照上述所描述的石膏基轻质节能板成分获取原料；

S20，将缓凝剂、减水剂、引气剂、可再分散乳胶粉、纤维素醚、消泡剂按照上述规定比例混合均匀，得到功能助剂；

S30，将脱硫石膏、水泥、玻化微珠、方解石粉与步骤S20的功能助剂按照上述规定比例均匀混合，然后加入水搅拌均匀入模，到养护周期后脱模即可得到产品。

本发明的上述制备方法，以上述成分为基础两步法混匀后入模，方法过程简单且生成效率快周期短，并且最终制备的板材性能上具有良好抗收缩性能、和较短的养护周期。

为使本发明上述石膏基轻质节能板及制备过程的细节更利于本领域技术人员的理解和实施，以及突出本案制备得到的石膏基轻质节能板的进步性效果，以下通过具体的实施例来对本案的上述内容进行举例说明。

实施例1

S10，将满足上面所描述要求的市售购买的特定缓凝剂、羧丙基甲基纤维素、减水剂、引气剂、醋酸乙烯酯均聚胶粉、消泡剂按照1:0.3:0.4:0.003:3:0.2的质量比例混合均匀，得到功能助剂；

S20，然后取42.5等级水泥10份、玻化微珠轻质骨料10份、方解石粉10份、高强α半水石膏50份，并添加上步骤S10混合得到的助剂8份混合均匀，然后加入水搅拌均匀入模，到养护周期后脱模即可得到产品。

实施例2

S10，将满足上面所描述要求的市售购买的特定缓凝剂、羧丙基甲基纤维素醚、减水剂、引气剂、醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉、聚二甲基硅氧烷消泡剂按照1:0.3:5:0.003:4:0.4的质量比例混合均匀，得到功能助剂；

S20，然后取42.5等级水泥15份、玻化微珠轻质骨料15份、方解石粉20份、高强α半水石膏60份，并添加上步骤S10混合得到的助剂10份混合均匀，然后加入水搅拌均匀入模，到养护周期后脱模即可得到产品。

实施例3

S10，将满足上面所描述要求的市售购买的特定缓凝剂、羧丙基甲基纤维素醚、三聚氰胺减水剂、引气剂、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、聚醚消泡剂按照0.2:0.2:3:0.002:2:0.2的质量比例混合均匀，得到功能助剂；

S20，然后取42.5等级水泥10份、玻化微珠轻质骨料5份、方解石粉10份、高强α半水石膏40份，并添加上步骤S10混合得到的助剂4份混合均匀，然后加入水搅拌均匀入模，到养护周期后脱模即可得到产品。

进一步为了验证本发明制备得到的石膏基轻质节能板产品品质，按照国标进行各项性能测试，结果如下表：

项目	性能
		干密度（kg/m3）	300~400
抗压强度（kPa）	≥1.0
		粘结强度（kPa）	≥0.2
导热系数（W/M.K）	0.06~0.075
		线性收缩率（％）	≤0.3
软化系数	≥0.6
		燃烧性能	A级

从上述测试的各项重要指标可以看出，尤其是密度/强度、收缩率和软化系数，相比之下本发明产品具有更好的密实性和综合性能，可以很好地解决目前轻质隔墙收缩开裂，养护周期长等问题，可大大降低建筑建设费用和缩短施工周期，降低隔墙成本，具有明显的技术和经济效益。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种石膏基轻质节能板，其特征在于，由各质量份的如下组分组成：脱硫石膏40～60份、水泥10～15份、玻化微珠5～15份、方解石粉10～20份，功能助剂4～10份；其中，

所述功能助剂包括如下各质量比的缓凝剂0.2～1份、减水剂0.1～5份、引气剂0.001～0.003份、可再分散乳胶粉1.5～4份、纤维素醚0.2～0.3份、消泡剂0.1～0.4份；

所述缓凝剂包括蛋白类缓凝剂和无机盐类缓凝剂两种混合；

所述方解石粉为镁方解石，且方解石粉中氧化镁的含量大于80％。

2.如权利要求1所述的石膏基轻质节能板，其特征在于，所述脱硫石膏为高强α半水石膏。

3.如权利要求1或2所述的石膏基轻质节能板，其特征在于，所述玻化微珠采用粒径0.1～2mm之间的封闭中空的二氧化硅玻化微珠。

4.如权利要求1或2所述的石膏基轻质节能板，其特征在于，所述纤维素醚采用甲基纤维素醚、羧甲基纤维素醚、羧丙基甲基纤维素醚、淀粉醚或羧已基纤维素醚中的一种或几种。

5.如权利要求1或2所述的石膏基轻质节能板，其特征在于，所述可再分散乳胶粉采用醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉、乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯均聚胶粉、苯乙烯与丁二烯共聚胶粉中的一种或几种。

6.如权利要求1或2所述的石膏基轻质节能板，其特征在于，所述消泡剂采用有机硅氧烷、聚醚类消泡剂的至少一种。

7.如权利要求1或2所述的石膏基轻质节能板，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸类减水剂、三聚氰胺类减水剂中的一种或两种混合。

8.如权利要求1或2所述的石膏基轻质节能板，其特征在于，所述引气剂为蛋白类引气剂、AOS引气剂、AES引气剂中的至少一种。

9.一种石膏基轻质节能板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按照权利要求1至8任一项所述的石膏基轻质节能板成分要求获取原料；

将所述缓凝剂、减水剂、引气剂、可再分散乳胶粉、纤维素醚、消泡剂混合均匀，得到功能助剂；

将所述脱硫石膏、水泥、玻化微珠、方解石粉与功能助剂均匀混合后，加水搅拌均匀入模，到养护周期后脱模。