CN108793871A - 一种含有纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含有纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板及其制备方法，原材料的组成按照质量份数计：水泥10.00‑25.00份，绢云母粉5.00‑20.00份，石英砂15.00‑30.00份，木质纤维2.00‑5.00份，岩棉纤维3.00‑6.00份，硝酸钡0.50‑2.00份，十六烷基三甲基氯化铵0.02‑0.10份，磷酸钠0.40‑1.50份，硅烷偶联剂0.20‑3.00份，去离子水12.00‑35.00份。本发明提供一种含有纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板及其制备方法，通过纳米磷酸钡对绢云母粉进行改性，不仅大幅度增强硅酸钙板的隔气与隔水作用，提升硅酸钙板的保温性能，而且利用绢云母粉中的硅元素来调配硅酸钙板的钙硅比，改善硅酸钙板的力学性能。同时，本发明的制备工艺极大地降低了硅酸钙板的蒸养时间。
Description
技术领域
本发明涉及建材生产技术领域，特别涉及一种含有纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板及其生产方法。
技术背景
硅酸钙板通常是以硅酸盐水泥或其他活性氢氧化钙为钙质材料，活性石英砂作为硅质材料，木纤维或其他纤维作为增强材料制备而成的，经制浆、成型，并在高温高压饱和蒸汽中加速固化反应，并形成托勃莫来石或硬硅钙石，是一种具有良好性能的绿色建材和工业用板材。硅酸钙板具有的优越的性能主要是由于托勃莫来石的产生，托勃莫来石决定硅酸钙板的干密度、保温性能和其他优良的性能。从原料上来说，它与水泥板最主要的区别是用低导热系数的硅质或者钙质材料取代水泥，从而使板材的导热系数降低起到保温隔热的作用。现有的硅酸钙板由于其结构致密度不足及吸水率较高，其力学性能以及保温性能差。同时，当前的硅酸钙板的生产方法所需养护时间较长。
绢云母是一种硅酸盐矿物，是云母的一种，属于单斜晶体，其晶体为鳞片状，呈丝绢光泽。绢云母柔韧性高，耐磨性好，耐热绝缘，同时难溶于酸/碱溶液，化学性质稳定。因此，绢云母粉受到了广泛的关注和应用。绢云母粉还具有隔水、隔气等性能，从而在板材等方面的应用是当前的研究热点，其片状填料的径厚比和纤维状填料的长径比能起到骨架支撑作用，从而提高板材的物理机械性能。磷酸盐，其是纳米化以及复合改性等手段来制备的磷酸盐复合材料具有力学性能优异的特点，与其他材料的复合还具备协同增效的作用。
发明内容
本发明的目的是针对当前硅酸钙板力学性能低、保温性能较差以及养护时间过长等缺点而开发的一种含有纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板及其制备方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种含有纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板，是由以下重量份的原料制得的：水泥10.00-25.00份，绢云母粉5.00-20.00份，石英砂15.00-30.00份，木质纤维2.00-5.00份，岩棉纤维3.00-6.00份，硝酸钡0.50-2.00份，十六烷基三甲基氯化铵0.02-0.10份，磷酸钠0.40-1.50份，硅烷偶联剂0.20-3.00份，去离子水12.00-35.00份。
所述的，绢云母粉为火山岩蚀变型绢云母矿研磨和分级提纯所得，200目筛筛分，筛余小于10％。
所述的，石英砂为机制砂，粒径小于80μm，吸水率为2.3％。
所述的，木质纤维，粒径小于8μm；岩棉纤维，粒径小于4μm。
所述的，水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5。
一种含有纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，由以下步骤实现：
步骤一：纳米磷酸钡改性绢云母粉的制备：
将硝酸钡0.50-2.00份、十六烷基三甲基氯化铵0.02-0.10份、磷酸钠0.40-1.50份依次溶于去离子水8.00-15.00份中，在三口烧瓶中混合30min，得混合溶液；将混合溶液移至聚四氟乙烯反应釜中，随后依次加入硅烷偶联剂0.20-3.00份、绢云母粉5.00-20.00份，180℃条件下反应12h，反应完成后进行自然冷却至室温，水洗过滤3次，55℃条件下烘干24h，得纳米磷酸钡改性绢云母粉；
步骤二：一种含有纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板的制备：
(1)坯板：按照重量份称取水泥10.00-25.00份、石英砂15.00-30.00份，与上述制得的纳米磷酸钡改性绢云母粉在混料机中干混，200r/min搅拌30min，得混合粉料；将混合粉料加入到去离子水4.00-20.00份中，350r/min搅拌3-8min，再加入木质纤维2.00-5.00份，岩棉纤维3.00-6.00份搅拌2-8min，得到含水量为24-28％的坯板；
(2)蒸养：将坯板置于蒸压釜中进行蒸压养护，饱和蒸汽温度180℃，压力1.0MPa；每隔20-30min转入微波炉养护一次，每次养护1-4分钟，功率为2450MHZ，重复8-12次，得蒸养坯板；
(3)烘干：将蒸养坯板在80℃条件下烘干2小时，坯板含水量小于10％，得烘干坯板；
(4)砂光：将烘干坯板经砂光机处理，制得本发明的含有纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板。
所述的，硅酸钙板厚度为10-35mm。
本发明的有益效果是：
1.本发明使用纳米磷酸钡改性的绢云母粉，大幅度地增强了硅酸钙板的隔气与隔水作用，提升硅酸钙板的保温性能。
2.本发明利用绢云母粉中的硅元素来调配硅酸钙板的钙硅比，改善硅酸钙板的力学性能。
3.本发明通过普通蒸压养护与微波养护相结合的方式，极大地降低了蒸养时间。
具体实施方式
实施例1：
一种含有纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板，是由以下重量份的原料制得的：水泥10.00份，绢云母粉5.00份，石英砂15.00份，木质纤维2.00份，岩棉纤维3.00份，硝酸钡0.5份，十六烷基三甲基氯化铵0.02份，磷酸钠0.4份，硅烷偶联剂0.2份，去离子水12.00份。
所述的，绢云母粉为火山岩蚀变型绢云母矿研磨和分级提纯所得，200目筛筛分，筛余小于10％。
所述的，石英砂为机制砂，粒径小于80μm，吸水率为2.3％。
所述的，木质纤维，粒径小于8μm；岩棉纤维，粒径小于4μm。
所述的，水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5。
一种含有纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，由以下步骤实现：
步骤一：纳米磷酸钡改性绢云母粉的制备：
将硝酸钡0.50份、十六烷基三甲基氯化铵0.02份、磷酸钠0.40份依次溶于去离子水8.00份中，在三口烧瓶中混合30min，得混合溶液；将混合溶液移至聚四氟乙烯反应釜中，随后依次加入硅烷偶联剂0.20份、绢云母粉5.00份，180℃条件下反应12h，反应完成后进行自然冷却至室温，水洗过滤3次，55℃条件下烘干24h，得纳米磷酸钡改性绢云母粉；
步骤二：一种含有纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板的制备：
(1)坯板：按照重量份称取水泥10.00份、石英砂15.00份，与上述制得的纳米磷酸钡改性绢云母粉在混料机中干混，200r/min搅拌15min，得混合粉料；将混合粉料加入到去离子水4.00份中，350r/min搅拌3min，再加入木质纤维2.00份，岩棉纤维3.00份搅拌2min，得到含水量为24％的坯板；
(2)蒸养：将坯板置于蒸压釜中进行蒸压养护，饱和蒸汽温度180℃，压力1.0MPa；每隔20min转入微波炉养护一次，每次养护1分钟，功率为2450MHZ，重复8次，得蒸养坯板；
(3)烘干：将蒸养坯板在80℃条件下烘干2小时，坯板含水量小于10％，得烘干坯板；
(4)砂光：将烘干坯板经砂光机处理，制得本发明的含有改性绢云母粉的硅酸钙板。
所述的，硅酸钙板厚度为10mm。
实施例2：
一种含有纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板，是由以下重量份的原料制得的：水泥25.00份，绢云母粉20.00份，石英砂30.00份，木质纤维5.00份，岩棉纤维6.00份，硝酸钡2.00份，十六烷基三甲基氯化铵0.10份，磷酸钠1.50份，硅烷偶联剂3.00份，去离子水35.00份。
所述的，绢云母粉为火山岩蚀变型绢云母矿研磨和分级提纯所得，200目筛筛分，筛余小于10％。
所述的，石英砂为机制砂，粒径小于80μm，吸水率为2.3％。
所述的，木质纤维，粒径小于8μm；岩棉纤维，粒径小于4μm。
所述的，水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5。
一种含有纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，由以下步骤实现：
步骤一：纳米磷酸钡改性绢云母粉的制备：
将硝酸钡2.00份、十六烷基三甲基氯化铵0.10份、磷酸钠1.50份依次溶于去离子水15.00份中，在三口烧瓶中混合30min，得混合溶液；将混合溶液移至聚四氟乙烯反应釜中，随后依次加入硅烷偶联剂3.00份、绢云母粉20.00份，180℃条件下反应12h，反应完成后进行自然冷却至室温，水洗过滤3次，55℃条件下烘干24h，得纳米磷酸钡改性绢云母粉；
步骤二：一种含有改性绢云母粉的硅酸钙板的制备：
(1)坯板：按照重量份称取水泥25.00份、石英砂30.00份，与上述制得的纳米磷酸钡改性绢云母粉在混料机中干混，200r/min搅拌30min，得混合粉料；将混合粉料加入到去离子水20.00份中，350r/min搅拌8min，再加入木质纤维5.00份，岩棉纤维6.00份搅拌8min，得到含水量为27％的坯板；
(2)蒸养：将坯板置于蒸压釜中进行蒸压养护，饱和蒸汽温度180℃，压力1.0MPa；每隔30min转入微波炉养护一次，每次养护4分钟，功率为2450MHZ，重复12次，得蒸养坯板；
(3)烘干：将蒸养坯板在80℃条件下烘干2小时，坯板含水量小于10％，得烘干坯板；
(4)砂光：将烘干坯板经砂光机处理，制得本发明的含有改性绢云母粉的硅酸钙板。
所述的，硅酸钙板厚度为35mm。
实施例3：
一种含有纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板，是由以下重量份的原料制得的：水泥12.00份，绢云母粉12.00份，石英砂22.00份，木质纤维4.00份，岩棉纤维5.00份，硝酸钡1.20份，十六烷基三甲基氯化铵0.06份，磷酸钠0.80份，硅烷偶联剂1.60份，去离子水24.00份。
所述的，绢云母粉为火山岩蚀变型绢云母矿研磨和分级提纯所得，200目筛筛分，筛余小于10％。
所述的，石英砂为机制砂，粒径小于80μm，吸水率为2.3％。
所述的，木质纤维，粒径小于8μm；岩棉纤维，粒径小于4μm。
所述的，水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5。
一种含有纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，由以下步骤实现：
步骤一：纳米磷酸钡改性绢云母粉的制备：
将硝酸钡1.20份、十六烷基三甲基氯化铵0.06份、磷酸钠0.80份依次溶于去离子水10.00份中，在三口烧瓶中混合30min，得混合溶液；将混合溶液移至聚四氟乙烯反应釜中，随后依次加入硅烷偶联剂1.60份、绢云母粉12.00份，180℃条件下反应12h，反应完成后进行自然冷却至室温，水洗过滤3次，55℃条件下烘干24h，得纳米磷酸钡改性绢云母粉；
步骤二：一种含有纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板的制备：
(1)坯板：按照重量份称取水泥12.00份、石英砂22.00份，与上述制得的纳米磷酸钡改性绢云母粉在混料机中干混，200r/min搅拌30min，得混合粉料；将混合粉料加入到去离子水14.00份中，350r/min搅拌5min，再加入木质纤维4.00份，岩棉纤维5.00份搅拌5min，得到含水量为28％的坯板；
(2)蒸养：将坯板置于蒸压釜中进行蒸压养护，饱和蒸汽温度180℃，压力1.0MPa；每隔20-30min转入微波炉养护一次，每次养护3分钟，功率为2450MHZ，重复10次，得蒸养坯板；
(3)烘干：将蒸养坯板在80℃条件下烘干2小时，坯板含水量小于10％，得烘干坯板；
(4)砂光：将烘干坯板经砂光机处理，制得本发明的含有改性绢云母粉的硅酸钙板。
所述的，硅酸钙板厚度为23mm。
对比例1：
一种含有绢云母粉的硅酸钙板，是由以下重量份的原料制得的：水泥12.00份，绢云母粉12.00份，石英砂22.00份，木质纤维4.00份，岩棉纤维5.00份，去离子水24.00份。
所述的，绢云母粉为火山岩蚀变型绢云母矿研磨和分级提纯所得，200目筛筛分，筛余小于10％。
所述的，石英砂为机制砂，粒径小于80μm，吸水率为2.3％。
所述的，木质纤维，粒径小于8μm；岩棉纤维，粒径小于4μm。
所述的，水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5。
一种含有绢云母粉的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，由以下步骤实现：
(1)坯板：按照重量份称取水泥12.00份、绢云母粉12.00份、石英砂22.00份在混料机中干混，200r/min搅拌30min，得混合粉料；将混合粉料加入到去离子水14.00份中，350r/min搅拌5min，再加入木质纤维4.00份，岩棉纤维5.00份搅拌5min，得到含水量为28％的坯板；
(2)蒸养：将坯板置于蒸压釜中进行蒸压养护，饱和蒸汽温度180℃，压力1.0MPa；每隔20-30min转入微波炉养护一次，每次养护3分钟，功率为2450MHZ，重复10次，得蒸养坯板；
(3)烘干：将蒸养坯板在80℃条件下烘干2小时，坯板含水量小于10％，得烘干坯板；
(4)砂光：将烘干坯板经砂光机处理，制得含有绢云母粉的硅酸钙板。
所述的，硅酸钙板厚度为23mm。
对比例2：
一种含有纳米磷酸钡的硅酸钙板，是由以下重量份的原料制得的：水泥12.00份，石英砂22.00份，木质纤维4.00份，岩棉纤维5.00份，硝酸钡1.20份，十六烷基三甲基氯化铵0.06份，磷酸钠0.80份，去离子水24.00份。
所述的，石英砂为机制砂，粒径小于80μm，吸水率为2.3％。
所述的，木质纤维，粒径小于8μm；岩棉纤维，粒径小于4μm。
所述的，水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5。
一种含有纳米磷酸钡的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，由以下步骤实现：
步骤一：纳米磷酸钡的制备：
将硝酸钡1.20份、十六烷基三甲基氯化铵0.06份、磷酸钠0.80份依次溶于去离子水10.00份中，在三口烧瓶中混合30min，得混合溶液；将混合溶液移至聚四氟乙烯反应釜中，180℃条件下反应12h，反应完成后进行自然冷却至室温，水洗过滤3次，55℃条件下烘干24h，得纳米磷酸钡；
步骤二：一种含有纳米磷酸钡的硅酸钙板的制备：
(1)坯板：按照重量份称取水泥12.00份、石英砂22.00份，与上述制得的纳米磷酸钡在混料机中干混，200r/min搅拌30min，得混合粉料；将混合粉料加入到去离子水14.00份中，350r/min搅拌5min，再加入木质纤维4.00份，岩棉纤维5.00份搅拌5min，得到含水量为28％的坯板；
(2)蒸养：将坯板置于蒸压釜中进行蒸压养护，饱和蒸汽温度180℃，压力1.0MPa；每隔20-30min转入微波炉养护一次，每次养护3分钟，功率为2450MHZ，重复10次，得蒸养坯板；
(3)烘干：将蒸养坯板在80℃条件下烘干2小时，坯板含水量小于10％，得烘干坯板；
(4)砂光：将烘干坯板经砂光机处理，制得含有纳米磷酸钡的硅酸钙板。
所述的，硅酸钙板厚度为23mm。
对比例3：
一种硅酸钙板，是由以下重量份的原料制得的：水泥12.00份，石英砂22.00份，木质纤维4.00份，岩棉纤维5.00份，去离子水24.00份。
所述的，石英砂为机制砂，粒径小于80μm，吸水率为2.3％。
所述的，木质纤维，粒径小于8μm；岩棉纤维，粒径小于4μm。
所述的，水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5。
一种硅酸钙板的制备方法，其特征在于，
(1)坯板：按照重量份称取水泥12.00份、石英砂22.00份在混料机中干混，200r/min搅拌30min，得混合粉料；将混合粉料加入到去离子水24.00份中，350r/min搅拌5min，再加入木质纤维4.00份，岩棉纤维5.00份搅拌5min，得到含水量为28％的坯板；
(2)蒸养：将坯板置于蒸压釜中进行蒸压养护，饱和蒸汽温度180℃，压力1.0MPa；每隔20-30min转入微波养护一次，每次养护3分钟，功率为2450MHZ，重复10次，得蒸养坯板；
(3)烘干：将蒸养坯板在80℃条件下烘干2小时，坯板含水量小于10％，得烘干坯板；
(4)砂光：将烘干坯板经砂光机处理，制得硅酸钙板。
所述的，硅酸钙板厚度为23mm。
性能测试
参照JC/T 564-2000《纤维增强硅酸钙板》的规定，对实施例1-3及对比例1-2制得的硅酸钙板进行性能参数测试，性能测试结果如表1所示。
表1 性能测试结果
对实施例1-3和对比例1-3制备的硅酸钙板依据JC/T 564-2000《纤维增强硅酸钙板》进行各项性能测试，结果如表1所示。由表1可得，与对比例1-3及参照标准相比，使用纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸盖板(实施例1、例2及例3)的抗折强度、冲击强度及干密度大幅度提高；同时有效降低了硅酸钙板的含水率、失涨率及热收缩率。同时，在改善了硅酸钙板的保温性能、力学性能的同时，制备过程中的蒸养时间有明显缩短。
应说明的是：上述实施例仅用于对本发明进行说明，而并非对实施方式的限定，在上述说明的基础上仍可做不同形式的变动，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种含有纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板，是由以下重量份的原料制得的：水泥10.00-25.00份，绢云母粉5.00-20.00份，石英砂15.00-30.00份，木质纤维2.00-5.00份，岩棉纤维3.00-6.00份，硝酸钡0.50-2.00份，十六烷基三甲基氯化铵0.02-0.10份，磷酸钠0.40-1.50份，硅烷偶联剂0.20-3.00份，去离子水12.00-35.00份。
2.根据权利要求1所述的硅酸钙板，其特征在于，所述绢云母粉为火山岩蚀变型绢云母矿研磨和分级提纯所得，200目筛筛分，筛余小于10%。
3.根据权利要求1所述的硅酸钙板，其特征在于，所述石英砂为机制砂，粒径小于80μm，吸水率为2.3%。
4.根据权利要求1所述的硅酸钙板，其特征在于，所述木质纤维，粒径小于8μm；岩棉纤维，粒径小于4μm。
5.根据权利要求1所述的硅酸钙板，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5。
6.根据权利要求1所述的使用纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板的制备方法，其特征在于，由以下步骤实现：
步骤一：纳米磷酸钡改性绢云母粉的制备：
将硝酸钡0.50-2.00份、十六烷基三甲基氯化铵0.02-0.10份、磷酸钠0.40-1.50份依次溶于去离子水8.00-15.00份中，在三口烧瓶中混合30min，得混合溶液；将混合溶液移至聚四氟乙烯反应釜中，随后依次加入硅烷偶联剂0.20-3.00份、绢云母粉5.00-20.00份，180℃条件下反应12h，反应完成后进行自然冷却至室温，水洗过滤3次，55℃条件下烘干24h，得纳米磷酸钡改性绢云母粉；
步骤二：一种含有纳米磷酸钡改性绢云母粉的硅酸钙板的制备：
（1）坯板：按照重量份称取水泥10.00-25.00份、石英砂15.00-30.00份，与上述制得的纳米磷酸钡改性绢云母粉在混料机中干混，200r/min搅拌15-30min，得混合粉料；将混合粉料加入到去离子水4.00-20.00份中，350r/min搅拌3-8min，再加入木质纤维2.00-5.00份，岩棉纤维3.00-6.00份搅拌2-8min，得到含水量为24-28%的坯板；
（2）蒸养：将坯板置于蒸压釜中进行蒸压养护，饱和蒸汽温度180℃，压力1.0MPa；其中，每隔20-30min转入微波炉养护一次，每次养护1-4分钟，功率为2450MHZ，重复8-12次，得蒸养坯板；
（3）烘干：将蒸养坯板在80℃条件下烘干2小时，坯板含水量小于10%，得烘干坯板；
（4）砂光：将烘干坯板经砂光机处理，制得本发明的含有改性绢云母粉的硅酸钙板。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述硅酸钙板厚度为10-35mm。
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