CN109208839A - 抄取成型碱激发煤矸石外墙装饰板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抄取成型碱激发煤矸石外墙装饰板及其制备方法。所述外墙装饰板由装饰面层和中料层压合而成,装饰面层的外表面喷涂装饰面层物料，中料层由抄取成型的中料层物料制成。所述装饰面层物料由下述重量份计的组份制成：煤矸石100份、碱性激发剂1‑30份、水20‑60份、纸浆纤维5‑30份、颜料1‑30份和聚丙烯纤维0.5‑1份。所述中料层物料由下述重量份组份制成：煤矸石100份、碱性激发剂1‑20份、水20‑50份、纸浆纤维10‑40份和聚丙烯纤维0.5‑2份。本发明提供的技术方案，充分利用了煤矸石的潜在水硬性，在较高的水化速度中生成达到外墙装饰板各项性能指标的高强度产品，并保证了板材的成坯质量，可实现批量生产。

Description

抄取成型碱激发煤矸石外墙装饰板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种外墙装饰板，具体讲涉及一种抄取成型碱激发煤矸石外墙装饰板及其制备方法。
背景技术
新型建筑装饰材料中，采用的面板材料多为砼制品，而砼制品的生产原料是转移开采的山石，也就是说砼制品的需求量越大，山石的开采用量就越大，这无疑是对生态环境的极大威胁。而本发明中利用煤矸石这种工业废料作为外墙装饰板，解决了上述材料的不足。
近几年研发的新型建筑外墙装饰材料常用的有建筑涂料、外墙砖、玻璃幕墙、陶瓷挂板、铝板、铝塑板等。外墙涂料安全、色彩丰富、容易更新,但对墙体的诸如抗裂性、耐候耐久性保护性能较差，且易脏、易褪色；而玻璃幕墙的反光、陶瓷挂板的高密度和外墙砖本身自重大，给在外墙高层建筑使用带来潜在危险，并且通常高温烧制，属高污染高能耗类产品，安全隐患和环保隐患并存。铝板，铝塑板等金属类外墙装饰材料由于其造价高昂，安装要求复杂，难以普及。因此，人们着力研发价格低廉、环保、易于生产，且质量轻、强度高、韧性高、耐久性好、收缩率低的外墙装饰板材。
碱激发胶凝材料是由潜在胶凝材料组分和碱性激发剂反应生成的一类胶凝材料，具有原材料丰富(可利用工业废弃物)，制备简单和能耗低等优点，并且兼备良好的耐腐、耐高温等性能。其中，潜在凝胶材料组分主要为偏高岭土、粒化高炉矿渣、粒化磷渣及粉煤灰等。碱性激发剂主要是苛性碱、可溶性硅酸盐或非硅酸盐。碱激发胶凝材料与传统硅酸盐水泥相比，具有需量小、水化热低、强度高和耐久性好等优点。而碱激发剂的种类、矿渣的成分和结构的差异都可使水化产物的组成和结构产生较大差异。(碱激发胶凝材料的应用研究，张波(173)53，《中国胶凝剂》第2014年3月第23卷第3期)
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，主要成分为硅铝化合物。
目前，煤矸石的产出率很高，但利用率较低，一般不能很好的安置，很多煤矸石指示搁置在井口，不但会占用土地，还会对环境有一定的影像。煤矸石中的可燃物也会在一定条件下发生自燃，排放的有害气体也会污染环境。因此，如何实现对煤矸石的回收利用是本发明人想要解决的技术问题。
本发明人经过长期艰苦的探索和反复的实验发现采用碱激发胶凝材料生产外墙装饰板需要解决以下诸多庞杂的问题：如何从无数可能的方案中甄选出潜在凝胶材料组分的复配以提高早期水化速度、并生成高强度的产物，达到外墙装饰板抗腐蚀、抗冲击、抗疲劳、韧性高、耐久性好、收缩率低等等各项性能指标；如何配制恰当的碱性激发剂在水化过程中对复配的潜在凝胶材料活性激发，使其潜在水硬性得到充分发挥；如何提高稀浆薄料成坯质量以及如何实现流水线作业达到批量生产。这一系列连锁性问题成为碱激发胶凝材料产业化生产外墙装饰板的难点。
发明内容
有鉴于此，为了克服上述难点，本发明提供一种抄取成型碱激发煤矸石外墙装饰板及其制备方法，该技术方案充分发挥了煤矸石的潜在水硬性，在较高的水化速度中生成高强度产物以达到外墙装饰板各项性能指标，并保证了板材的成坯质量，可实现批量生产的流水线作业。
本发明提供的一种抄取成型碱激发煤矸石外墙装饰板，所述装饰板包括压合的装饰面层和中料层,所述装饰面层外表面喷涂有装饰面层物料，所述中料层由抄取成型的中料层物料制成，所述的装饰面层物料由按重量份计的下述组份制成：
煤矸石100份、碱性激发剂1-30份、水20-60份、纸浆纤维5-30份、颜料1-30份和聚丙烯纤维0.5-1份；
所述中料层物料由按重量份计的下述组份制成：
煤矸石100份、碱性激发剂1-20份、水20-50份、纸浆纤维10-40份和聚丙烯纤维0.5-2份。
进一步，所述碱性激发剂为苛性钠、石灰和二水石膏复合配制而成。
进一步，所述的装饰面层物料由按重量份计的下述组份制成：
煤矸石100份、碱性激发剂15份、水30份、纸浆纤维25份、颜料5份和聚丙烯纤维1份。
进一步，所述的装饰面层物料由按重量份计的下述组份制成：
煤矸石100份、碱性激发剂12份、水40份、纸浆纤维30份、颜料10份和聚丙烯纤维1份。
进一步，所述中料层物料由按重量份计的下述组份制成：
煤矸石100份、碱性激发剂10份、水25份、纸浆纤维30份和聚丙烯纤维1.5份。
进一步，所述中料层物料由按重量份计的下述组份制成：
煤矸石100份、碱性激发剂10份、水30份、纸浆纤维40份和聚丙烯纤维1.5份。
进一步，所述碱性激发剂由苛性钠、石灰和二水石膏复合配制而成，且重量比为4：2：1.5。
进一步，所述碱性激发剂由苛性钠、石灰和二水石膏复合配制而成，且重量比为5：3：1.5。
进一步，所述煤矸石为煤矸石原渣经粉磨后制得，且比表面积为300-600m2/kg。
上述的外墙装饰板的制备方法如下：
1)将所述装饰面层物料和中料层物料分别按照溶液、粉体和纸浆纤维的顺序依次加入搅拌机中搅拌5-10min；
2)将装饰面层物料喷射在涂有脱模剂的带有纹理的模板上；
3)将中料层物料卸入抄取机中抄取成型，于20-35℃、0.1-1MPa和10-20m/min车速下抄取脱水成型；
4)将带有装饰面层物料的纹理模板压制在抄取成型的中料层上；
5)将成型的湿板材切割成相应尺寸；
6)将板材放入20-50℃、相对湿度70-90％的环境中养护1-3天；
7)将毛坯板切割成规格尺寸。
配制碱性激发剂的试剂均为均为工业级，优等品，含量≥99.0％。
煤矸石是煤炭开采过程中的副产品，其主要成分是氧化硅和氧化铝，由于其含碳量较低、同时含有大量的黏土类矿物，不宜作为功能物质，被大量的任意堆放，不仅大量的占用了土地和农田，而且严重污染环境，减排煤矸石，并使其无害化、资源化已势在必行。
煤矸石含有大量的黏土类矿物，经过一定温度煅烧后具有一定的火山灰活性，掺加一定碱性激发剂可以使其活性得到最大限度的释放，形成碱激发煤矸石胶凝材料，可以使煤矸石变废为宝、实现高附加值再利用。
与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：
1、本发明选取碱激发煤矸石生成胶凝材料，其水化热较低，以其制备的外墙装饰板具有抗冲击强度高、韧性高、抗疲劳性能好、耐久性好、收缩率低、尺寸稳定性好等优点；
2、碱性激发剂可以在水化过程中对煤矸石活性激发，使其潜在水硬性得到充分发挥；
3、该工艺生产效率高，成本低，很容易形成流水线作业和批量生产；
4、该工艺可提高稀浆薄料成坯质量。
具体实施方式
下面通过具体实施例的方式对本发明提供的技术方案做进一步清楚完整的说明，但它们并不构成对本发明的限制。
实施例1
制备本申请抄取成型碱激发煤矸石外墙装饰板
1.配制碱性激发剂：
按重量比，苛性钠：石灰：二水石膏为4：2：1.5。
2.配制装饰面层物料：
按重量份计，煤矸石100份、碱性激发剂15份、水30份、纸浆纤维25份、颜料5份、聚丙烯纤维1份。
3.配制中料层物料：
按重量份计，煤矸石100份、碱性激发剂10份、水25份、纸浆纤维30份、聚丙烯纤维1.5份。
上述组份中煤矸石的成分为:质量百分比SiO2：53.18﹪；Al2O3：18.39﹪；Fe2O3：12.63﹪；CaO：2.32﹪；MgO：2.21﹪；TiO2：2.90﹪；P2O5：0.14﹪；K2O+Na2O：3.6﹪；V2O5：0.02﹪、烧失量5.61％
4.制备外墙装饰板
1)将装饰面层物料和中料层物料分别按照溶液、粉体和纸浆纤维的顺序依次加入搅拌机中搅拌8min；
2)将装饰面层物料喷射在涂有脱模剂的带有特殊纹理的模板上；
3)将中料层物料卸入抄取机中抄取成型，抄取脱水压力成型中，温度为25℃，压力为0.1MPa，车速为15m/min；
4)将带有装饰面层物料的纹理模板压制在抄取成型后的中料层物料；
5)将成型的湿板材切割成相应尺寸；
6)板材放入温度30℃、相对湿度75％环境中养护2天；
7)将毛坯板切割成规格尺寸。
实施例2-14如下：(碱性激发剂的配制同实施例1，制备过程同实施例2)
面层物料配制如表1：(按重量份计)
表1
中料层物料配制如表2：(按重量份计)
表2
上述实施例中制备的外墙装饰板的性能如下：
表3
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抄取成型碱激发煤矸石外墙装饰板，其特征在于，所述装饰板包括压合的装饰面层和中料层,所述装饰面层外表面喷涂有装饰面层物料，所述中料层由抄取成型的中料层物料制成，
所述装饰面层物料由按重量份计的下述组份制成：
煤矸石100份、碱性激发剂1-30份、水20-60份、纸浆纤维5-30份、颜料1-30份和聚丙烯纤维0.5-1份；
所述中料层物料由按重量份计的下述组份制成：
煤矸石100份、碱性激发剂1-20份、水20-50份、纸浆纤维10-40份和聚丙烯纤维0.5-2份。
2.按照权利要求1所述的外墙装饰板，其特征在于，所述碱性激发剂为苛性钠、石灰和二水石膏复合配制而成。
3.按照权利要求1所述的外墙装饰板，其特征在于，所述的装饰面层物料由按重量份计的下述组份制成：
煤矸石100份、碱性激发剂15份、水30份、纸浆纤维25份、颜料5份和聚丙烯纤维1份。
4.按照权利要求1所述的外墙装饰板，其特征在于，所述的装饰面层物料由按重量份计的下述组份制成：
煤矸石100份、碱性激发剂12份、水40份、纸浆纤维30份、颜料10份和聚丙烯纤维1份。
5.按照权利要求1所述的外墙装饰板，其特征在于，所述中料层物料由按重量份计的下述组份制成：
煤矸石100份、碱性激发剂10份、水25份、纸浆纤维30份和聚丙烯纤维1.5份。
6.按照权利要求1所述的外墙装饰板，其特征在于，所述中料层物料由按重量份计的下述组份制成：
煤矸石100份、碱性激发剂10份、水30份、纸浆纤维40份和聚丙烯纤维1.5份。
7.按照权利要求1所述的外墙装饰板，其特征在于，所述碱性激发剂由苛性钠、石灰和二水石膏复合配制而成，重量比为4：2：1.5。
8.按照权利要求1所述的外墙装饰板，其特征在于，所述碱性激发剂由苛性钠、石灰和二水石膏复合配制而成，重量比为5：3：1.5。
9.按照权利要求1所述的外墙装饰板，其特征在于，所述煤矸石为煤矸石原渣经粉磨后制得，且比表面积为300-600m2/kg。
10.按照权利要求1所述的外墙装饰板的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)将所述装饰面层物料和中料层物料分别加入搅拌机中搅拌5-10min；
2)将装饰面层物料喷射在涂有脱模剂的带有纹理的模板上；
3)将中料层物料卸入抄取机中抄取成型，于20-35℃、0.1-1MPa和10-20m/min车速下抄取脱水成型；
4)将带有装饰面层物料的纹理模板压制在抄取成型的中料层上；
5)将成型的湿板材切割成相应尺寸；
6)将板材放入20-50℃、相对湿度70-90％的环境中养护1-3天；
7)将毛坯板切割成规格尺寸。
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