CN108675741A - 一种耐火纸面石膏板的制备方法 - Google Patents

一种耐火纸面石膏板的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐火纸面石膏板的制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明将稻壳纤维置于液氮中冷冻，粉碎，过120目的筛，得预处理稻壳纤维；将预处理稻壳纤维，酒糟，甘油，去离子水混合发酵，过滤，干燥，炭化，炭化稻壳纤维；将炭化稻壳纤维与异氰酸酯按质量比1：10～1：20混合超声，过滤，得改性炭化稻壳纤维；将石膏粉，改性炭化稻壳纤维，水，乳化剂，改性填料，磷脂搅拌混合，得混合浆料；将混合浆料注入两层护面纸中，经挤压成型制得石膏板湿板，将石膏板湿板经凝固，切断，干燥，锯边，即得耐火纸面石膏板。本发明所得的耐火纸面石膏板具有优异的隔热性能和阻燃性能。

Description

一种耐火纸面石膏板的制备方法
技术领域
本发明公开了一种耐火纸面石膏板的制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
随着建筑业的发展和对建筑质量要求的提高，相关建筑材料的性能要求也越来越高，特别是医院、学校、商场、高档办公楼、高档住宅等对使用性能要求很高的建筑物，对建筑材料、装饰材料的使用性能，尤其是材料的安全性能及耐久性能提出了更高的要求。在此背景下，作为越来越多被各类建筑广泛使用的纸面石膏板，改善和提高其使用的安全性、耐久性，是值得我们去共同努力的课题。高强纸面石膏板与普通纸面石膏板相比，其优势非常明显，具更高的抗折强度、更强的抗冲击性能和更好的握钉力，其安全性能和耐久性能与普通纸面石膏板相比是不言而喻的。纸面石膏板，作为节能环保的绿色产品，近些年在国内得到日益广泛应用，每年的市场消费量都以20%以上的速度增长。目前纸面石膏板的品种还是老三样（普通纸面石膏板、耐火纸面石膏板和耐水纸面石膏板），与市场多元化需求不相适应。纸面石膏板是在建筑石膏中加入适量的轻质填料、纤维、发泡剂、缓凝剂等，加水拌成料浆，浇注在底层护面纸上，成型后覆以上层护面纸，经过凝固、切断、烘干而成的建筑板材。随着人们生活水平的提高，纸面石膏板在建筑装修方面的应用也日趋广泛。纸面石膏板具有轻质、绝热、吸声、不燃和可钉、可锯等性能特点，可与轻钢龙骨及其他配套材料组成轻质隔墙与吊顶，而且原料来源广泛，加工设备简单，故被广泛应用于各种类型的工业和民用建筑在建筑物发生火灾时，纸面石膏板遭受的破坏主要来自于火场高温、建筑构件和物品的倒塌以及灭火过程中的水流冲击等作用。传统的纸面石膏板存在阻燃性能和保温性能无法进一步提高的缺点，还需对其进行研究。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统的纸面石膏板存在阻燃性能和保温性能无法进一步提高的缺点，提供了一种耐火纸面石膏板的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种耐火纸面石膏板的制备方法，具体制备步骤如下：
（1）将稻壳纤维置于液氮中冷冻，粉碎，过120目的筛，得预处理稻壳纤维；
（2）按重量份数计，将10～20份预处理稻壳纤维，3～5份酒糟，3～5份甘油，20～30份去离子水混合发酵，过滤，干燥，炭化，炭化稻壳纤维；
（3）将炭化稻壳纤维与异氰酸酯按质量比1：10～1：20混合超声，过滤，得改性炭化稻壳纤维；
（4）按重量份数计，将60～80份石膏粉，10～20份改性炭化稻壳纤维，50～60份水，6～10份乳化剂，10～20份改性填料，10～20份磷脂搅拌混合，得混合浆料；
（5）将混合浆料注入两层护面纸中，经挤压成型制得石膏板湿板，将石膏板湿板经凝固，切断，干燥，锯边，即得耐火纸面石膏板。
步骤（3）所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，二环己基甲烷二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中的任意一种。
步骤（4）所述石膏粉为脱硫石膏粉或磷石膏粉中的任意一种。
步骤（4）所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚，高碳脂肪醇聚氧乙烯醚，椰子油酸，脂肪酸或二乙醇胺中的任意一种。
步骤（4）所述改性填料的制备过程为：按重量份数计，将8～10份白炭黑，8～10份氢氧化铝，30～40份水球磨混合，得1号混合液；按重量份数计，将20～30份丙烯腈，10～20份亚麻籽油，5～8份偶氮二异丁腈，5～8份正戊烷，5～8份甲基丙烯酸甲酯混合超声，得2号混合液；将2号混合液与1号混合液按质量比1：5～1：10低温高速剪切，充氮高压保温反应，降温，泄压，出料，过滤，洗涤，得改性填料。
步骤（4）所述磷脂为大豆磷脂，花生磷脂或牛奶磷脂中的任意一种。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过添加改性稻壳纤维，在制备过程中，首先通过液氮冷冻，再经过粉碎，使得稻壳纤维进一步细化，再经过发炭化，使得稻壳纤维更易吸附后期浸渍的异氰酸酯，在使用过程中，改性稻壳纤维中吸附的异氰酸酯与水反应，生成二氧化碳，一方面，生成的二氧化碳扩散，使得改性稻壳纤维间不易发生团聚，从而使得稻壳纤维良好的分散在体系中，使得体系的力学性能得到改善，另一方面，二氧化碳的生成，使得体系的孔隙率得到，在高温火灾条件下，由于纤维牵拉作用，石膏板开裂后不会立刻发生脱落，起到良好的补强作用，而孔隙的存在有利于阻碍贯通裂缝的产生，从而使得体系的防火效果得到提升；
（2）本发明通过添加改性填料，在高温火灾前期，改性填料内部的有机溶剂受热膨胀，膨胀应力抵消了石膏板脱水产生的收缩应力，有效避免了石膏板发生破裂，提升了石膏板的隔火性能，在高温火灾后期，改性填料受热发生破裂，使得内部的有机溶剂迅速挥发，同时，改性填料包覆层中的氢氧化铝受热脱水，生成的氧化铝，有机溶剂蒸气可携带氧化铝扩散至体系的表面，起到了隔热、阻燃的效果，从而进一步提升产品的防火性能。
具体实施方式
按重量份数计，将8～10份白炭黑，8～10份氢氧化铝，30～40份水置于球磨机中球磨混合30～50min，得1号混合液；按重量份数计，将20～30份丙烯腈，10～20份亚麻籽油，5～8份偶氮二异丁腈，5～8份正戊烷，5～8份甲基丙烯酸甲酯置于1号烧杯中，并将1号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为55～75kHz条件下，混合超声30～50min，得2号混合液；将2号混合液与1号混合液按质量比1：5～1：10置于剪切均质机中，于温度为1～5℃条件下，低温高速剪切5～10min，得均质混合液，接着将均质混合液置于高压反应釜中，并以60～90mL/min速率向反应釜内充入氮气，于压力0.8～1.2MPa，温度为60～80℃，充氮保温保压反应30～50min后，将高压反应釜内温度降至室温后，打开阀门泄压，出料，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得滤饼，接着用去离子水将滤饼洗涤5～8，得改性填料；将稻壳纤维置于液氮中冷冻，得冷冻料，接着将冷冻料置于粉碎机中粉碎，过120目的筛，得预处理稻壳纤维；按重量份数计，将10～20份预处理稻壳纤维，3～5份酒糟，3～5份甘油，20～30份去离子水置于发酵釜中，于温度为30～35℃条件下，发酵5～8天，得发酵混合液，再将发酵混合过滤，得滤渣，接着将滤渣置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤渣，接着将干燥滤渣置于炭化炉中，并以60～90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为450～650℃条件下，炭化1～2h后，随炉降至室温，得炭化稻壳纤维；将炭化稻壳纤维与异氰酸酯按质量比1：10～1：20置于2号烧杯中，将2号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为55～75kHz条件下，混合超声30～50min，得分散液，随后将分散液过滤，得改性炭化稻壳纤维；按重量份数计，将60～80份石膏粉，10～20份改性炭化稻壳纤维，50～60份水，6～10份乳化剂，10～20份改性填料，10～20份磷脂置于混料中，于转速为300～500r/min条件下，搅拌混合30～50min，得混合浆料；将混合浆料注入两层护面纸中，并移入挤压机中，挤压成型，得石膏板湿板，将石膏板湿板经凝固，切断，干燥，锯边工序后，即得耐火纸面石膏板。所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，二环己基甲烷二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中的任意一种。所述石膏粉为脱硫石膏粉或磷石膏粉中的任意一种。所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚，高碳脂肪醇聚氧乙烯醚，椰子油酸，脂肪酸或二乙醇胺中的任意一种。所述磷脂为大豆磷脂，花生磷脂或牛奶磷脂中的任意一种。
按重量份数计，将10份白炭黑，10份氢氧化铝，40份水置于球磨机中球磨混合50min，得1号混合液；按重量份数计，将30份丙烯腈，20份亚麻籽油，8份偶氮二异丁腈，8份正戊烷，8份甲基丙烯酸甲酯置于1号烧杯中，并将1号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为75kHz条件下，混合超声50min，得2号混合液；将2号混合液与1号混合液按质量比1：10置于剪切均质机中，于温度为5℃条件下，低温高速剪切10min，得均质混合液，接着将均质混合液置于高压反应釜中，并以90mL/min速率向反应釜内充入氮气，于压力1.2MPa，温度为80℃，充氮保温保压反应50min后，将高压反应釜内温度降至室温后，打开阀门泄压，出料，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得滤饼，接着用去离子水将滤饼洗涤8，得改性填料；将稻壳纤维置于液氮中冷冻，得冷冻料，接着将冷冻料置于粉碎机中粉碎，过120目的筛，得预处理稻壳纤维；按重量份数计，将20份预处理稻壳纤维，5份酒糟，5份甘油，30份去离子水置于发酵釜中，于温度为35℃条件下，发酵8天，得发酵混合液，再将发酵混合过滤，得滤渣，接着将滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤渣，接着将干燥滤渣置于炭化炉中，并以90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为650℃条件下，炭化2h后，随炉降至室温，得炭化稻壳纤维；将炭化稻壳纤维与异氰酸酯按质量比1：1：20置于2号烧杯中，将2号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为75kHz条件下，混合超声50min，得分散液，随后将分散液过滤，得改性炭化稻壳纤维；按重量份数计，将80份石膏粉，20份改性炭化稻壳纤维，60份水，10份乳化剂，20份改性填料，20份磷脂置于混料中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min，得混合浆料；将混合浆料注入两层护面纸中，并移入挤压机中，挤压成型，得石膏板湿板，将石膏板湿板经凝固，切断，干燥，锯边工序后，即得耐火纸面石膏板。所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。所述石膏粉为脱硫石膏粉。所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚。所述磷脂为大豆磷脂。
按重量份数计，将10份白炭黑，10份氢氧化铝，40份水置于球磨机中球磨混合50min，得1号混合液；按重量份数计，将30份丙烯腈，20份亚麻籽油，8份偶氮二异丁腈，8份正戊烷，8份甲基丙烯酸甲酯置于1号烧杯中，并将1号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为75kHz条件下，混合超声50min，得2号混合液；将2号混合液与1号混合液按质量比1：10置于剪切均质机中，于温度为5℃条件下，低温高速剪切10min，得均质混合液，接着将均质混合液置于高压反应釜中，并以90mL/min速率向反应釜内充入氮气，于压力1.2MPa，温度为80℃，充氮保温保压反应50min后，将高压反应釜内温度降至室温后，打开阀门泄压，出料，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得滤饼，接着用去离子水将滤饼洗涤8，得改性填料；按重量份数计，将80份石膏粉，20份稻壳纤维，60份水，10份乳化剂，20份改性填料，20份磷脂置于混料中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min，得混合浆料；将混合浆料注入两层护面纸中，并移入挤压机中，挤压成型，得石膏板湿板，将石膏板湿板经凝固，切断，干燥，锯边工序后，即得耐火纸面石膏板。所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。所述石膏粉为脱硫石膏粉。所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚。所述磷脂为大豆磷脂。
将稻壳纤维置于液氮中冷冻，得冷冻料，接着将冷冻料置于粉碎机中粉碎，过120目的筛，得预处理稻壳纤维；按重量份数计，将20份预处理稻壳纤维，5份酒糟，5份甘油，30份去离子水置于发酵釜中，于温度为35℃条件下，发酵8天，得发酵混合液，再将发酵混合过滤，得滤渣，接着将滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤渣，接着将干燥滤渣置于炭化炉中，并以90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为650℃条件下，炭化2h后，随炉降至室温，炭化稻壳纤维；将炭化稻壳纤维与异氰酸酯按质量比1：1：20置于2号烧杯中，将2号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为75kHz条件下，混合超声50min，得分散液，随后将分散液过滤，得改性炭化稻壳纤维；按重量份数计，将80份石膏粉，20份改性炭化稻壳纤维，60份水，10份乳化剂，20份磷脂置于混料中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min，得混合浆料；将混合浆料注入两层护面纸中，并移入挤压机中，挤压成型，得石膏板湿板，将石膏板湿板经凝固，切断，干燥，锯边工序后，即得耐火纸面石膏板。所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。所述石膏粉为脱硫石膏粉。所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚。所述磷脂为大豆磷脂。
按重量份数计，将10份白炭黑，10份氢氧化铝，40份水置于球磨机中球磨混合50min，得1号混合液；按重量份数计，将30份丙烯腈，20份亚麻籽油，8份偶氮二异丁腈，8份正戊烷，8份甲基丙烯酸甲酯置于1号烧杯中，并将1号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为75kHz条件下，混合超声50min，得2号混合液；将2号混合液与1号混合液按质量比1：10置于剪切均质机中，于温度为5℃条件下，低温高速剪切10min，得均质混合液，接着将均质混合液置于高压反应釜中，并以90mL/min速率向反应釜内充入氮气，于压力1.2MPa，温度为80℃，充氮保温保压反应50min后，将高压反应釜内温度降至室温后，打开阀门泄压，出料，得混合浆液，再将混合浆液过滤，得滤饼，接着用去离子水将滤饼洗涤8，得改性填料；将稻壳纤维置于液氮中冷冻，得冷冻料，接着将冷冻料置于粉碎机中粉碎，过120目的筛，得预处理稻壳纤维；按重量份数计，将20份预处理稻壳纤维，5份酒糟，5份甘油，30份去离子水置于发酵釜中，于温度为35℃条件下，发酵8天，得发酵混合液，再将发酵混合过滤，得滤渣，接着将滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤渣，接着将干燥滤渣置于炭化炉中，并以90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为650℃条件下，炭化2h后，随炉降至室温，炭化稻壳纤维；将炭化稻壳纤维与异氰酸酯按质量比1：1：20置于2号烧杯中，将2号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为75kHz条件下，混合超声50min，得分散液，随后将分散液过滤，得改性炭化稻壳纤维；按重量份数计，将80份石膏粉，20份改性炭化稻壳纤维，60份水，10份乳化剂，20份改性填料，置于混料中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合50min，得混合浆料；将混合浆料注入两层护面纸中，并移入挤压机中，挤压成型，得石膏板湿板，将石膏板湿板经凝固，切断，干燥，锯边工序后，即得耐火纸面石膏板。所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。所述石膏粉为脱硫石膏粉。所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
对比例：烟台某化工材料有限公司生产的耐火石膏板。
将实例1至4所得的耐火纸面石膏板和对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
1导热系数测定：制作尺寸为200mm×200mm×20mm的石膏板，采用热流计法测试样品导热系。
阻燃性能：根据GBT/ 9978检测试件。
具体检测结果如表1所示：
表1：耐火纸面石膏板性能检测表
检测内容 实例1 实例2 实例3 实例4 对比例
导热系数/W·（m·K）-1 0.033 0.057 0.064 0.068 0.075
耐火极限/h 4.5 3.2 3.0 2.1 1
由表1检测结果可知，本发明所得的耐火纸面石膏板具有优异的隔热性能和阻燃性能。

Claims (6)

1.一种耐火纸面石膏板的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：
（1）将稻壳纤维置于液氮中冷冻，粉碎，过120目的筛，得预处理稻壳纤维；
（2）按重量份数计，将10～20份预处理稻壳纤维，3～5份酒糟，3～5份甘油，20～30份去离子水混合发酵，过滤，干燥，炭化，炭化稻壳纤维；
（3）将炭化稻壳纤维与异氰酸酯按质量比1：10～1：20混合超声，过滤，得改性炭化稻壳纤维；
（4）按重量份数计，将60～80份石膏粉，10～20份改性炭化稻壳纤维，50～60份水，6～10份乳化剂，10～20份改性填料，10～20份磷脂搅拌混合，得混合浆料；
（5）将混合浆料注入两层护面纸中，经挤压成型制得石膏板湿板，将石膏板湿板经凝固，切断，干燥，锯边，即得耐火纸面石膏板。
2.根据权利要求1所述一种耐火纸面石膏板的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，二环己基甲烷二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中的任意一种。
3.根据权利要求1所述一种耐火纸面石膏板的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述石膏粉为脱硫石膏粉或磷石膏粉中的任意一种。
4.根据权利要求1所述一种耐火纸面石膏板的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚，高碳脂肪醇聚氧乙烯醚，椰子油酸，脂肪酸或二乙醇胺中的任意一种。
5.根据权利要求1所述一种耐火纸面石膏板的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述改性填料的制备过程为：按重量份数计，将8～10份白炭黑，8～10份氢氧化铝，30～40份水球磨混合，得1号混合液；按重量份数计，将20～30份丙烯腈，10～20份亚麻籽油，5～8份偶氮二异丁腈，5～8份正戊烷，5～8份甲基丙烯酸甲酯混合超声，得2号混合液；将2号混合液与1号混合液按质量比1：5～1：10低温高速剪切，充氮高压保温反应，降温，泄压，出料，过滤，洗涤，得改性填料。
6.根据权利要求1所述一种耐火纸面石膏板的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述磷脂为大豆磷脂，花生磷脂或牛奶磷脂中的任意一种。
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