CN107602045A

CN107602045A - 一种高强纤维石膏板的制备方法

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Publication number: CN107602045A
Application number: CN201710974299.4A
Authority: CN
Inventors: 仇颖莹; 许蘅; 张琳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2018-01-19

Abstract

本发明提供了一种高强纤维石膏板的制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明首先将稻草切割成短秆，并进行蒸汽爆破，再将汽爆稻草碎料与活化酵母液混合发酵，制得发酵混合液，再将发酵混合液与生石灰搅拌混合后密封静置，得石灰浆液，再将磷石膏、建筑石膏粉、石灰浆液和水搅拌混合均匀后，注模、冷压、固化、脱模，制得板坯，并用浓硫酸喷洒板坯，再进行高压蒸汽养护，随后依次经碳化、洗涤和干燥，即得高强纤维石膏板。本发明所得高强纤维石膏板的抗压强度得到了有效的提高，解决了传统石膏板抗压性能不佳的问题。

Description

一种高强纤维石膏板的制备方法

技术领域

本发明提供了一种高强纤维石膏板的制备方法，属于建筑材料技术领域。

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、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。

石膏板主要有：纸面石膏板、无纸面石膏板、装饰石膏板、石膏空心条板、纤维石膏板、石膏吸音板、定位点石膏板等。纸面石膏板是以石膏料浆为夹芯，两面用纸作护面而成的一种轻质板材。纸面石膏板质地轻、强度高、防火、防蛀、易于加工。普通纸面石膏板用于内墙、隔墙和吊顶。经过防火处理的耐水纸面石膏板可用于湿度较大的房间墙面，如卫生间、厨房、浴室等贴瓷砖、金属板、塑料面砖墙的衬板。无纸面石膏板就是一种性能优越的代木板材，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。是继纸面石膏板取得广泛应用后，又一次开发成功的新产品。由于外表省去了护面纸板，因此，应用范围除了覆盖纸面膏板的全部应用范围外，还有所扩大，其综合性能优于纸面石膏板。装饰石膏板是以建筑石膏为主要原料，掺加少量纤维材料等制成的有多种图案、花饰的板材，如石膏印花板、穿孔吊顶板、石膏浮雕吊顶板、纸面石膏饰面装饰板等。它是一种新型的室内装饰材料，适用于中高档装饰，具有轻质、防火、防潮、易加工、安装简单等特点。特别是新型树脂仿型饰面防水石膏板板面覆以树脂，饰面仿型花纹，其色调图案逼真，新颖大方，板材强度高、耐污染、易清洗，可用于装饰墙面，做护墙板及踢脚板等，是代替天然石材和水磨石的理想材料。石膏空心条板是以建筑石膏为主要原料，掺加适量轻质填充料或纤维材料后加工而成的一种空心板材。这种板材不用纸和粘结剂，安装时不用龙骨，是发展比较快的一种轻质板材。主要用于内墙和隔墙。

纤维石膏板是以建筑石膏为主要原料，并掺加适量纤维增强材料制成。这种板材的抗弯强度高于纸面石膏板，可用于内墙和隔墙，也可代替木材制作家具。纤维石膏板十分便于搬运，不易损坏。由于纵横向强度相同，故可以垂直及水平安装。纤维石膏板的安装及固定，除了与纸面石膏板一样用螺钉、圆钉固定，使施工更为快捷与方便。一般的纸面石膏板的安装系统均可用于纤维石膏板。纤维石膏板的终饰可用各类墙纸、墙布、各类涂料及各种墙砖等。在板的上表面．可做成光洁平滑或经机械加工成各种图案形状。或经印刷成各种花纹，或经压花成带凹凸不平的花纹图样。但是纤维石膏板抗压性能不佳，因此，对纤维石膏板力学性能的研究十分重要。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统石膏板抗压性能不佳的问题，提供了一种高强纤维石膏板的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）将稻草切割成短秆后，进行蒸汽爆破，得汽爆稻草碎料，随后按重量份数计，依次取60～80份汽爆稻草碎料，8～10份活化酵母液，30～50份水，恒温密闭发酵24～36h，得发酵混合液；

（2）按质量比为1：1～1：3将生石灰与发酵混合液搅拌混合后，密闭静置20～30天后，得石灰浆液；

（3）按重量份数计，依次取60～80份磷石膏，80～100份建筑石膏粉，40～60份石灰浆液，60～100份水，搅拌混合均匀后，注模、冷压、固化、脱模、得板坯；

（4）用浓硫酸喷洒板坯后，高压蒸气养护，再经碳化、洗涤和干燥，即得高强纤维石膏板。

步骤（1）所述活化酵母是由以下重量份数的原料配置而成：8～10份活性干酵母，3～6份蔗糖，80～100份预热至35℃的温水。

步骤（3）所述磷石膏还可以为预处理磷石膏，具体预处理方法如下：按质量比为1：40～1：60将磷石膏和无水乙醇混合球磨4～6h，得球磨料，并将所得球磨料与质量分数为98%浓硫酸按质量比为80：1～100：1混合加热反应1～3h，即得预处理磷石膏。

步骤（4）所述浓硫酸为质量分数为98%浓硫酸；所述浓硫酸喷洒板坯时，喷洒量为3～6mL/m²。

步骤（4）所述碳化条件为：于碳化箱内，控制二氧化碳浓度为20～25%，碳化温度为20～22℃，湿度为65～70%。

本发明的有益效果是：

（1）本发明技术方案首先将稻草短秆进行蒸汽爆破，使稻草纤维中木质素和半纤维素发生一定程度降解，生成小分子糖类物质，再与活化后的酵母液混合发酵，在发酵过程中，酵母菌使稻壳纤维发生进一步降解的同时，将降解产生的小分子糖类转化为乙醇，一方面，乙醇的产生可与磷石膏中的五氧化二磷在浓硫酸催化条件下反应生成磷脂，在后续处理过程中，磷脂在碱性体系下发生缓慢水解，水解产物与体系中钙离子结合，从而将磷石膏中的五氧化二磷转化为有利于石膏板强度的羟基磷酸钙，使体系强度得到有效提高，另一方面，降解后的稻草纤维活性提高，可与体系中新生成的羟基磷灰石有效结合，再与生石灰混合后，在碱性条件下进一步腐烂，剩余难以降解的草筋部分，添加到石膏板体系中后，作为增强体，进一步提高石膏板的机械强度；

（2）本发明通过将磷石膏进行预处理，磷石膏主要成分为石膏、五氧化二磷和二氧化硅等，在预处理过程中，首先使磷石膏中部分五氧化二磷在球磨过程中逐渐暴露，并与无水乙醇在浓硫酸催化下发生反应，生成磷脂，而在碱性体系条件下，磷石膏中二氧化硅逐渐被侵蚀，使磷石膏转变为多孔结构，有利于内部五氧化二磷进一步暴露，并与稻草发酵产生的乙醇在后续喷洒浓硫酸作用下进一步发生反应，生成更多有利于体系强度提高的羟基磷灰石，使体系强度进一步提高；

（3）本发明技术方案通过碳化处理，在碳化处理过程中，气态的二氧化碳气体可渗透进入体系内部，使体系中残留氢氧化钙转化为碳酸钙晶体，并生成水分，水分的生成可进一步促进石膏的水化过程进行，使体系内部机械强度进一步提高。

具体实施方式

用铡刀将稻草切割成长度为3～5cm短秆，再将所得稻草短秆置于汽爆罐中，于压力为2.8～3.6MPa条件下进行高压蒸汽爆破，出料，得汽爆稻草碎料，随后按重量份数计，依次取60～80份汽爆稻草碎料，8～10份活化酵母液，30～50份水，加入发酵罐中，并将发酵罐密封，于温度为28～32℃，转速为200～400r/min条件下，恒温搅拌发酵24～36h，出料，得发酵混合液；按质量比为1：1～1：3取生石灰和发酵混合液，先将生石灰倒入玻璃罐中，再沿玻璃罐内壁将发酵混合液倒入玻璃罐中，再将玻璃罐密闭，于室温条件下静置20～30天，出料，得石灰浆液；按质量比为1：40～1：60将磷石膏和无水乙醇加入球磨罐中，并按球料质量比为10：1～20：1加入氧化锆球磨珠，球磨混合4～6h后，出料，得球磨料，并将所得球磨料与质量分数为98%浓硫酸按质量比为80：1～100：1混合倒入反应釜中，于温度为65～70℃，转速为400～600r/min条件下，恒温搅拌反应1～3h，出料，得预处理磷石膏；再按重量份数计，依次取60～80份预处理磷石膏，80～100份建筑石膏粉，40～60份石灰浆液，60～100份水，倒入混料机中，于转速为600～800r/min条件下，搅拌混合45～60min后，将混料机内物料注入模具中，并将模具于压力为8～15MPa条件下冷压成型，再将模具于温度为45～55℃条件下，干燥固化6～8h，脱模，得板坯；再用质量分数为98%浓硫酸喷洒板坯上下两个表面，控制单面浓硫酸喷洒量为3～6mL/m²，再将喷洒浓硫酸后的板坯移入蒸养釜，于温度为150～160℃，压力为2.6～3.2MPa条件下，养护3～6h，再将养护后的板坯转入碳化箱，于二氧化碳浓度为20～25%，温度为20～22℃，湿度为65～70%条件下，碳化6～8h，得碳化板坯，再用去离子水洗涤所得碳化板坯3～5次，并将洗涤后的碳化板坯于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，即得高强度纤维石膏板。所述活化酵母是由以下重量份数的原料配置而成：8～10份活性干酵母，3～6份蔗糖，80～100份预热至35℃的温水。

实例1

用铡刀将稻草切割成长度为5cm短秆，再将所得稻草短秆置于汽爆罐中，于压力为3.6MPa条件下进行高压蒸汽爆破，出料，得汽爆稻草碎料，随后按重量份数计，依次取80份汽爆稻草碎料，10份活化酵母液，50份水，加入发酵罐中，并将发酵罐密封，于温度为32℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌发酵36h，出料，得发酵混合液；按质量比为1：3取生石灰和发酵混合液，先将生石灰倒入玻璃罐中，再沿玻璃罐内壁将发酵混合液倒入玻璃罐中，再将玻璃罐密闭，于室温条件下静置30天，出料，得石灰浆液；按质量比为1：60将磷石膏和无水乙醇加入球磨罐中，并按球料质量比为20：1加入氧化锆球磨珠，球磨混合6h后，出料，得球磨料，并将所得球磨料与质量分数为98%浓硫酸按质量比为100：1混合倒入反应釜中，于温度为70℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应3h，出料，得预处理磷石膏；再按重量份数计，依次取80份预处理磷石膏，100份建筑石膏粉，60份石灰浆液，100份水，倒入混料机中，于转速为800r/min条件下，搅拌混合60min后，将混料机内物料注入模具中，并将模具于压力为15MPa条件下冷压成型，再将模具于温度为55℃条件下，干燥固化8h，脱模，得板坯；再用质量分数为98%浓硫酸喷洒板坯上下两个表面，控制单面浓硫酸喷洒量为6mL/m²，再将喷洒浓硫酸后的板坯移入蒸养釜，于温度为160℃，压力为3.2MPa条件下，养护6h，再将养护后的板坯转入碳化箱，于二氧化碳浓度为25%，温度为22℃，湿度为70%条件下，碳化8h，得碳化板坯，再用去离子水洗涤所得碳化板坯5次，并将洗涤后的碳化板坯于温度为110℃条件下干燥至恒重，即得高强度纤维石膏板。所述活化酵母是由以下重量份数的原料配置而成：10份活性干酵母，6份蔗糖，100份预热至35℃的温水。

实例2

用铡刀将稻草切割成长度为5cm短秆，再将所得稻草短秆置于汽爆罐中，于压力为3.6MPa条件下进行高压蒸汽爆破，出料，得汽爆稻草碎料，随后按重量份数计，依次取80份汽爆稻草碎料，10份活化酵母液，50份水，加入发酵罐中，并将发酵罐密封，于温度为32℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌发酵36h，出料，得发酵混合液；按质量比为1：3取生石灰和发酵混合液，先将生石灰倒入玻璃罐中，再沿玻璃罐内壁将发酵混合液倒入玻璃罐中，再将玻璃罐密闭，于室温条件下静置30天，出料，得石灰浆液；按重量份数计，依次取80份磷石膏，100份建筑石膏粉，60份石灰浆液，100份水，倒入混料机中，于转速为800r/min条件下，搅拌混合60min后，将混料机内物料注入模具中，并将模具于压力为15MPa条件下冷压成型，再将模具于温度为55℃条件下，干燥固化8h，脱模，得板坯；再用质量分数为98%浓硫酸喷洒板坯上下两个表面，控制单面浓硫酸喷洒量为6mL/m²，再将喷洒浓硫酸后的板坯移入蒸养釜，于温度为160℃，压力为3.2MPa条件下，养护6h，再将养护后的板坯转入碳化箱，于二氧化碳浓度为25%，温度为22℃，湿度为70%条件下，碳化8h，得碳化板坯，再用去离子水洗涤所得碳化板坯5次，并将洗涤后的碳化板坯于温度为110℃条件下干燥至恒重，即得高强度纤维石膏板。所述活化酵母是由以下重量份数的原料配置而成：10份活性干酵母，6份蔗糖，100份预热至35℃的温水。

实例3

用铡刀将稻草切割成长度为5cm短秆，再将所得稻草短秆置于汽爆罐中，于压力为3.6MPa条件下进行高压蒸汽爆破，出料，得汽爆稻草碎料，随后按重量份数计，依次取80份汽爆稻草碎料，10份活化酵母液，50份水，加入发酵罐中，并将发酵罐密封，于温度为32℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌发酵36h，出料，得发酵混合液；按质量比为1：3取生石灰和发酵混合液，先将生石灰倒入玻璃罐中，再沿玻璃罐内壁将发酵混合液倒入玻璃罐中，再将玻璃罐密闭，于室温条件下静置30天，出料，得石灰浆液；按质量比为1：60将磷石膏和无水乙醇加入球磨罐中，并按球料质量比为20：1加入氧化锆球磨珠，球磨混合6h后，出料，得球磨料，并将所得球磨料与质量分数为98%浓硫酸按质量比为100：1混合倒入反应釜中，于温度为70℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应3h，出料，得预处理磷石膏；再按重量份数计，依次取80份预处理磷石膏，100份建筑石膏粉，60份石灰浆液，100份水，倒入混料机中，于转速为800r/min条件下，搅拌混合60min后，将混料机内物料注入模具中，并将模具于压力为15MPa条件下冷压成型，再将模具于温度为55℃条件下，干燥固化8h，脱模，得板坯；再将板坯移入蒸养釜，于温度为160℃，压力为3.2MPa条件下，养护6h，再将养护后的板坯转入碳化箱，于二氧化碳浓度为25%，温度为22℃，湿度为70%条件下，碳化8h，得碳化板坯，再用去离子水洗涤所得碳化板坯5次，并将洗涤后的碳化板坯于温度为110℃条件下干燥至恒重，即得高强度纤维石膏板。所述活化酵母是由以下重量份数的原料配置而成：10份活性干酵母，6份蔗糖，100份预热至35℃的温水。

实例4

用铡刀将稻草切割成长度为5cm短秆，再将所得稻草短秆置于汽爆罐中，于压力为3.6MPa条件下进行高压蒸汽爆破，出料，得汽爆稻草碎料，随后按重量份数计，依次取80份汽爆稻草碎料，10份活化酵母液，50份水，加入发酵罐中，并将发酵罐密封，于温度为32℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌发酵36h，出料，得发酵混合液；按质量比为1：3取生石灰和发酵混合液，先将生石灰倒入玻璃罐中，再沿玻璃罐内壁将发酵混合液倒入玻璃罐中，再将玻璃罐密闭，于室温条件下静置30天，出料，得石灰浆液；按质量比为1：60将磷石膏和无水乙醇加入球磨罐中，并按球料质量比为20：1加入氧化锆球磨珠，球磨混合6h后，出料，得球磨料，并将所得球磨料与质量分数为98%浓硫酸按质量比为100：1混合倒入反应釜中，于温度为70℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应3h，出料，得预处理磷石膏；再按重量份数计，依次取80份预处理磷石膏，100份建筑石膏粉，60份石灰浆液，100份水，倒入混料机中，于转速为800r/min条件下，搅拌混合60min后，将混料机内物料注入模具中，并将模具于压力为15MPa条件下冷压成型，再将模具于温度为55℃条件下，干燥固化8h，脱模，得板坯；再用质量分数为98%浓硫酸喷洒板坯上下两个表面，控制单面浓硫酸喷洒量为6mL/m²，再将喷洒浓硫酸后的板坯移入蒸养釜，于温度为160℃，压力为3.2MPa条件下，养护6h，再将养护后的板坯用去离子水洗涤5次，并将洗涤后的板坯于温度为110℃条件下干燥至恒重，即得高强度纤维石膏板。所述活化酵母是由以下重量份数的原料配置而成：10份活性干酵母，6份蔗糖，100份预热至35℃的温水。

对比例：上海某建材有限公司生产的石膏板。

将实例1至4所得石膏板和对比例产品制成尺寸为20mm×20mm×10mm的试样，用万能试验机以0.5mm/min的加载速度来检测石膏板试样的抗压强度，具体检测结果如表1所示：

表1

由表1检测结果可知，本发明所得高强纤维石膏板的抗压强度得到了有效的提高，解决了传统石膏板抗压性能不佳的问题。

Claims

1.一种高强纤维石膏板的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种高强纤维石膏板的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述活化酵母是由以下重量份数的原料配置而成：8～10份活性干酵母，3～6份蔗糖，80～100份预热至35℃的温水。

3.根据权利要求1所述的一种高强纤维石膏板的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述磷石膏还可以为预处理磷石膏，具体预处理方法如下：按质量比为1：40～1：60将磷石膏和无水乙醇混合球磨4～6h，得球磨料，并将所得球磨料与质量分数为98%浓硫酸按质量比为80：1～100：1混合加热反应1～3h，即得预处理磷石膏。

4.根据权利要求1所述的一种高强纤维石膏板的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述浓硫酸为质量分数为98%浓硫酸；所述浓硫酸喷洒板坯时，喷洒量为3～6mL/m²。

5.根据权利要求1所述的一种高强纤维石膏板的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述碳化条件为：于碳化箱内，控制二氧化碳浓度为20～25%，碳化温度为20～22℃，湿度为65～70%。