CN108995318B - 一种高强度低吸收性的纸质石膏板 - Google Patents

一种高强度低吸收性的纸质石膏板 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度低吸收性的纸质石膏板，涉及石膏材料技术领域，由中间基体层和外侧的护面纸复合制成，所述中间基体层为石膏板层，本发明制备的轻质高强度石膏板具有优异的强度和较低的吸水性。

Description

一种高强度低吸收性的纸质石膏板
技术领域
本发明属于石膏材料技术领域，具体涉及一种高强度低吸收性的纸质石膏板。
背景技术
石膏板是最常用的建筑材料，具有重量轻、隔声、隔热、加工性能强、施工方法简便等优点，被广泛应用于工业、民用建筑中，尤其大量用作室内外装饰材料，如吊顶、隔墙等的材料。目前常用的石膏板主要使用的纸面石膏板的结构包括：由石膏胶凝材料构成的中间基体层，在中间基体层的外侧设置有由韧质纸构成的护面层。纸面石膏板的抗折强度和抗冲击强度主要取决于韧质纸构成的护面层的强度，而韧质纸构成的护面层吸湿性较强，一旦受潮其抗折强度、抗冲击强度会大大下降，从而引起板材的强度大大降低，甚至严重变形影响纸面石膏板墙面的正常使用和美观。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种高强度低吸收性的纸质石膏板。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高强度低吸收性的纸质石膏板，由中间基体层和外侧的护面纸复合制成，所述中间基体层为石膏板层；所述护面纸按重量份计由以下成分制成：废报纸80-85、纤维改性膨润土25-28、纤维素酶0.15-0.19、碳酸钙3.7-4.2、水95-98。
进一步的，所述纤维改性膨润土制备方法为：
（1）先将膨润土采用质量分数为5.5%的氢氧化钠溶液在40℃下搅拌浸泡30min，然后再滴加质量分数为6%的硝酸溶液，直到混合体系pH至中性时停止，然后进行抽滤，干燥；
（2）将玻璃纤维采用质量分数为10%的氢氧化钠溶液在64℃下浸泡1小时，然后过滤，采用去离子水清洗，烘干至恒重；
（3）将上述处理后的膨润土放入到溴化十六烷基三甲基铵复合溶液中，超声波处理3min后，再加热至85℃，保温30min，然后进行抽滤，干燥至恒重，得到预改性膨润土；
（4）将聚硅氧烷乳液和催化剂按400ml:0.5g的比例均匀混合后，然后再以1200r/min转速进行搅拌，同时缓慢滴加聚硅氧烷乳液质量10%的质量分数为0.68%的改性植酸水溶液，在30℃下搅拌40min，得到改性剂，依次将上述处理后的玻璃纤维、预改性膨润土分别按5g：75g：550ml的比例添加到改性剂中，加热至78℃，水浴保温，同时以1800r/min转速搅拌2小时，然后再进行过滤，采用去离子水进行清洗至中性，烘干至恒重，即得纤维改性膨润土。
进一步的，步骤（1）所述膨润土粒度为300目。
进一步的，步骤（2）所述玻璃纤维单丝直径为10μm。
进一步的，步骤（3）所述溴化十六烷基三甲基铵复合溶液按重量份计由以下成分制成：溴化十六烷基三甲基铵25、硫酸镁1、异丙醇2、次氯酸钠4、去离子水60。
进一步的，步骤（4）所述催化剂为柠檬酸锌。
进一步的，步骤（4）所述改性植酸酶水溶液按重量份计由以下成分制成：植酸22、异丙醇胺6.2、氯化钾5、去离子水70。
进一步的，步骤（4）所述聚硅氧烷乳液固体含量为55.8%。
有益效果：在现有纸面石膏板的制备中，常用的填料多为无机填料，如碳酸钙、凹凸棒土、硅藻土、膨润土等，但是膨润土作为一种易吸湿、显微结构呈片层状的填料，虽然能一定程度上提高纸面石膏板的强度，但是其不仅易吸水，而且吸水后膨润土由于膨胀导致形变较大，稳定性差，当填充有膨润土的纸面石膏板在湿度较大的情况下使用时会造成力学性能快速下降的问题，对此本发明对膨润土进行了特殊的改性处理，通过对膨润土依次进行碱酸溶液处理，能够有效的去除膨润土内的杂质，改善膨润土的结构，为后续的处理奠定了基础，接着用溴化十六烷基三甲基铵复合溶液对膨润土进行预改性处理，通过溴化十六烷基三甲基铵复合溶液溶液中的活性成分渗入到膨润土中的两层硅氧四面体片和一层夹于其间的铝氧八面体片层的层间内，削弱了其相互间的氢键和极性作用，对其产生了润胀的效果，增加了层间距离，便于后续的二次改性处理，同时能够有效的增加处理后的膨润土粒子表面的活性基团，然后再通过配制的改性剂对膨润土与玻璃纤维进行协同改性处理，改性剂中活性成分能够更稳定的接枝到预改性膨润土的层间和粒子表面，大幅度的增加了粒子表面的憎水基，提升了膨润土的高湿度下的稳定性以及外形体积稳定性，经过本发明改性后的膨润土添加到纸面板中，不仅能够大幅度的提高纸面板的强度，同时还能够有限的降低纸面板的吸湿性，扩大了纸面石膏的应用范围。
在实际使用过程中，纸面石膏板的强度失效主要表现在开裂和断裂，而断裂往往发生在开裂处，虽然现有技术中通过在纸面石膏板中添加一定量的纤维，例如玻璃纤维来提高韧性强度，但是由于玻璃纤维易团聚，不易分散，导致提高效果有限，现有技术还通过对玻璃纤维表面进行改性来提高分散性，但是其与纸面石膏板之间的分散结合性能还是一般，易于导致纸面石膏板内应力集中的弊端，因此，本发明通过以玻璃纤维与膨润土进行复合改性，通过二者各自的独特结构性能，再加上本发明对二者进行的复合改性处理，能够有效的避免纸质石膏板的开裂，能够有效的避免石膏板的内应力集中，主要表面在通过纤维改性膨润土的均匀分散作用，能够有效的形成稳定的三维网络结构，均匀纸质石膏板的强度分布，从而大幅度的提高了纸质石膏板的综合性能。
具体实施方式
实施例1
一种高强度低吸收性的纸质石膏板，由中间基体层和外侧的护面纸复合制成，所述中间基体层为石膏板层；所述护面纸按重量份计由以下成分制成：废报纸80、纤维改性膨润土25、纤维素酶0.15、碳酸钙3.7、水95。
进一步的，所述纤维改性膨润土制备方法为：
（1）先将膨润土采用质量分数为5.5%的氢氧化钠溶液在40℃下搅拌浸泡30min，然后再滴加质量分数为6%的硝酸溶液，直到混合体系pH至中性时停止，然后进行抽滤，干燥；
（2）将玻璃纤维采用质量分数为10%的氢氧化钠溶液在64℃下浸泡1小时，然后过滤，采用去离子水清洗，烘干至恒重；
（3）将上述处理后的膨润土放入到溴化十六烷基三甲基铵复合溶液中，超声波处理3min后，再加热至85℃，保温30min，然后进行抽滤，干燥至恒重，得到预改性膨润土；
（4）将聚硅氧烷乳液和催化剂按400ml:0.5g的比例均匀混合后，然后再以1200r/min转速进行搅拌，同时缓慢滴加聚硅氧烷乳液质量10%的质量分数为0.68%的改性植酸水溶液，在30℃下搅拌40min，得到改性剂，依次将上述处理后的玻璃纤维、预改性膨润土分别按5g：75g：550ml的比例添加到改性剂中，加热至78℃，水浴保温，同时以1800r/min转速搅拌2小时，然后再进行过滤，采用去离子水进行清洗至中性，烘干至恒重，即得纤维改性膨润土。
进一步的，步骤（1）所述膨润土粒度为300目。
进一步的，步骤（2）所述玻璃纤维单丝直径为10μm。
进一步的，步骤（3）所述溴化十六烷基三甲基铵复合溶液按重量份计由以下成分制成：溴化十六烷基三甲基铵25、硫酸镁1、异丙醇2、次氯酸钠4、去离子水60。
进一步的，步骤（4）所述催化剂为柠檬酸锌。
进一步的，步骤（4）所述
改性植酸酶水溶液按重量份计由以下成分制成：植酸22、异丙醇胺6.2、氯化钾5、去离子水70。
进一步的，步骤（4）所述聚硅氧烷乳液固体含量为55.8%。
实施例2
一种高强度低吸收性的纸质石膏板，由中间基体层和外侧的护面纸复合制成，所述中间基体层为石膏板层；所述护面纸按重量份计由以下成分制成：废报纸85、纤维改性膨润土28、纤维素酶0.19、碳酸钙4.2、水98。
进一步的，所述纤维改性膨润土制备方法为：
（1）先将膨润土采用质量分数为5.5%的氢氧化钠溶液在40℃下搅拌浸泡30min，然后再滴加质量分数为6%的硝酸溶液，直到混合体系pH至中性时停止，然后进行抽滤，干燥；
（2）将玻璃纤维采用质量分数为10%的氢氧化钠溶液在64℃下浸泡1小时，然后过滤，采用去离子水清洗，烘干至恒重；
（3）将上述处理后的膨润土放入到溴化十六烷基三甲基铵复合溶液中，超声波处理3min后，再加热至85℃，保温30min，然后进行抽滤，干燥至恒重，得到预改性膨润土；
（4）将聚硅氧烷乳液和催化剂按400ml:0.5g的比例均匀混合后，然后再以1200r/min转速进行搅拌，同时缓慢滴加聚硅氧烷乳液质量10%的质量分数为0.68%的改性植酸水溶液，在30℃下搅拌40min，得到改性剂，依次将上述处理后的玻璃纤维、预改性膨润土分别按5g：75g：550ml的比例添加到改性剂中，加热至78℃，水浴保温，同时以1800r/min转速搅拌2小时，然后再进行过滤，采用去离子水进行清洗至中性，烘干至恒重，即得纤维改性膨润土。
进一步的，步骤（1）所述膨润土粒度为300目。
进一步的，步骤（2）所述玻璃纤维单丝直径为10μm。
进一步的，步骤（3）所述溴化十六烷基三甲基铵复合溶液按重量份计由以下成分制成：溴化十六烷基三甲基铵25、硫酸镁1、异丙醇2、次氯酸钠4、去离子水60。
进一步的，步骤（4）所述催化剂为柠檬酸锌。
进一步的，步骤（4）所述
改性植酸酶水溶液按重量份计由以下成分制成：植酸22、异丙醇胺6.2、氯化钾5、去离子水70。
进一步的，步骤（4）所述聚硅氧烷乳液固体含量为55.8%。
实施例3
一种高强度低吸收性的纸质石膏板，由中间基体层和外侧的护面纸复合制成，所述中间基体层为石膏板层；所述护面纸按重量份计由以下成分制成：废报纸82、纤维改性膨润土26、纤维素酶0.17、碳酸钙3.9、水97。
进一步的，所述纤维改性膨润土制备方法为：
（1）先将膨润土采用质量分数为5.5%的氢氧化钠溶液在40℃下搅拌浸泡30min，然后再滴加质量分数为6%的硝酸溶液，直到混合体系pH至中性时停止，然后进行抽滤，干燥；
（2）将玻璃纤维采用质量分数为10%的氢氧化钠溶液在64℃下浸泡1小时，然后过滤，采用去离子水清洗，烘干至恒重；
（3）将上述处理后的膨润土放入到溴化十六烷基三甲基铵复合溶液中，超声波处理3min后，再加热至85℃，保温30min，然后进行抽滤，干燥至恒重，得到预改性膨润土；
（4）将聚硅氧烷乳液和催化剂按400ml:0.5g的比例均匀混合后，然后再以1200r/min转速进行搅拌，同时缓慢滴加聚硅氧烷乳液质量10%的质量分数为0.68%的改性植酸水溶液，在30℃下搅拌40min，得到改性剂，依次将上述处理后的玻璃纤维、预改性膨润土分别按5g：75g：550ml的比例添加到改性剂中，加热至78℃，水浴保温，同时以1800r/min转速搅拌2小时，然后再进行过滤，采用去离子水进行清洗至中性，烘干至恒重，即得纤维改性膨润土。
进一步的，步骤（1）所述膨润土粒度为300目。
进一步的，步骤（2）所述玻璃纤维单丝直径为10μm。
进一步的，步骤（3）所述溴化十六烷基三甲基铵复合溶液按重量份计由以下成分制成：溴化十六烷基三甲基铵25、硫酸镁1、异丙醇2、次氯酸钠4、去离子水60。
进一步的，步骤（4）所述催化剂为柠檬酸锌。
进一步的，步骤（4）所述
改性植酸酶水溶液按重量份计由以下成分制成：植酸22、异丙醇胺6.2、氯化钾5、去离子水70。
进一步的，步骤（4）所述聚硅氧烷乳液固体含量为55.8%。
对比例1：与实施例1区别仅在于将纤维改性膨润土替换为未改性的玻璃纤维与未改性的膨润土物理等量混合物。
对比例2：与实施例1区别仅在于纤维改性膨润土替换为改性的玻璃纤维与改性的膨润土物理等量混合物，其中改性的玻璃纤维采用申请号：201610806004.8；改性膨润土采用申请号：201410616615.7。
对比例3：与实施例1区别仅在于纤维改性膨润土中不添加玻璃纤维。
对照组：申请号 201710167906.6制备的纸面石膏板。
纸面石膏板的实验室模拟成型：先将20mm×20mm的下层护面纸铺在玻璃板上，再把称量好的水倒入搅拌容器中，快速将已称量的建筑石膏倒入其中，用拌和棒在连续、快速搅拌30s，得到均匀的料浆后均匀地倒在下层护面纸上，然后铺上上护面纸，用玻璃板轻压至约9.5mm厚，去掉边缘溢出的石膏浆体。待石膏凝结硬化后，将纸面石膏板放入电热鼓风干燥箱内，在100℃下分别干燥10min，干燥完成后，得到20mm×20mm×9.5mm的自制纸面石膏板：
按上述方法分别制备实施例与对比例试样进行性能检测：
受潮挠度，参照标准JC/T997-2006，单位mm；
遇火稳定性时间，参照标准GB/T9775-2008，单位min；
抗折强度，参照标准GB/T9775-2008，单位KPa；
吸水膨胀率，参照标准GB/T9775-2008；
表1
Figure 770642DEST_PATH_IMAGE002
由表1可以看出本发明制备的石膏板具有优异的强度和较低的吸水膨胀率。
对实施例与对比例纸质石膏板进行2h吸水试验，对比2h吸水率：
表2
Figure 750099DEST_PATH_IMAGE004
由表2可以看出，本发明制备的纸质石膏板具有更低的吸水性。

Claims (7)

1.一种高强度低吸收性的纸质石膏板，其特征在于，由中间基体层和外侧的护面纸复合制成，所述中间基体层为石膏板层；所述护面纸按重量份计由以下成分制成：废报纸80-85、纤维改性膨润土25-28、纤维素酶0.15-0.19、碳酸钙3.7-4.2、水95-98；所述纤维改性膨润土制备方法为：
（1）先将膨润土采用质量分数为5.5%的氢氧化钠溶液在40℃下搅拌浸泡30min，然后再滴加质量分数为6%的硝酸溶液，直到混合体系pH至中性时停止，然后进行抽滤，干燥；
（2）将玻璃纤维采用质量分数为10%的氢氧化钠溶液在64℃下浸泡1小时，然后过滤，采用去离子水清洗，烘干至恒重；
（3）将上述处理后的膨润土放入到溴化十六烷基三甲基铵复合溶液中，超声波处理3min后，再加热至85℃，保温30min，然后进行抽滤，干燥至恒重，得到预改性膨润土；
（4）将聚硅氧烷乳液和催化剂按400ml:0.5g的比例均匀混合后，然后再以1200r/min转速进行搅拌，同时缓慢滴加聚硅氧烷乳液质量10%的质量分数为0.68%的改性植酸水溶液，在30℃下搅拌40min，得到改性剂，依次将上述处理后的玻璃纤维、预改性膨润土分别按5g：75g：550ml的比例添加到改性剂中，加热至78℃，水浴保温，同时以1800r/min转速搅拌2小时，然后再进行过滤，采用去离子水进行清洗至中性，烘干至恒重，即得纤维改性膨润土。
2.如权利要求1所述的一种高强度低吸收性的纸质石膏板，其特征在于，步骤（1）所述膨润土粒度为300目。
3.如权利要求1所述的一种高强度低吸收性的纸质石膏板，其特征在于，步骤（2）所述玻璃纤维单丝直径为10μm。
4.如权利要求1所述的一种高强度低吸收性的纸质石膏板，其特征在于，步骤（3）所述溴化十六烷基三甲基铵复合溶液按重量份计由以下成分制成：溴化十六烷基三甲基铵25、硫酸镁1、异丙醇2、次氯酸钠4、去离子水60。
5.如权利要求1所述的一种高强度低吸收性的纸质石膏板，其特征在于，步骤（4）所述催化剂为柠檬酸锌。
6.如权利要求1所述的一种高强度低吸收性的纸质石膏板，其特征在于，步骤（4）所述改性植酸水溶液按重量份计由以下成分制成：植酸22、异丙醇胺6.2、氯化钾5、去离子水70。
7.如权利要求1所述的一种高强度低吸收性的纸质石膏板，其特征在于，步骤（4）所述聚硅氧烷乳液固体含量为55.8%。
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