CN109320188B - 一种高强度防水石膏板复合材料与制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑材料技术领域，提供了一种高强度防水石膏板复合材料，原料至少包含：脱硫石膏，天然石膏，玻璃纤维，改性淀粉，水。还提供了一种高强度防水石膏板复合材料的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，更涉及一种高强度防水石膏板复合材料与制备方法。
背景技术
石膏是一种硬性胶凝材料，其主要的成分为硫酸钙及其水合物，石膏作为储量丰富、来源广泛的矿产资源之一，具有塑性强，装饰性好，低导热性，耐火性良好等优良的特点，被广泛应用于工业材料、建筑材料、化工、医药、装饰材料等行业中，如用于做水泥缓凝剂、石膏建筑制品、模具制作、医用食品添加剂、硫酸生产、各种填料等。石膏用于建筑有许多优良特性，它的硬化体绝热性能和吸音性能良好，防火性能好，硬化时体积略有膨胀，可使硬化体表面光滑饱满，干燥时不开裂，装饰性好，可加工性好等等。
现有技术中对于石膏综合利用处理的过程中，其大多是采用高温煅烧处理，并加入改性剂或进行其他工艺的进一步处理，使得获得的石膏粉的性能较优；可是，根据本领域技术人员的常识可以得知的是：无论是脱硫石膏、工业副产石膏，其主要成分均是硫酸钙，其极易与水形成结晶水，进而在进行煅烧处理时，从二水硫酸钙到无水石膏的过程中，结晶水的脱除原理是在温度高于100℃后，其开始出现结晶水的排除，并分为3个结晶水的排除阶段：105～180℃，首先排出1个水分子，随后立即排出半个水分子，转变为烧石膏Ca[SO4]·0.5H2O，也称熟石膏或半水石膏。200～220℃，排出剩余的半个水分子，转变为III型硬石膏Ca[SO4]·εH2O(0.06＜ε＜0.11)。约350℃，转变为II型石膏Ca[SO4]。1120℃时进一步转变为I型硬石膏。熔融温度1450℃。
建筑石膏是由二水石膏通过煅烧、磨细得到的，生产过程中能源消耗低、无有害物排放，使用产品绿色可循环。然而，由于石膏制品抗裂性、抗冲击性、耐磨性较差，同时具有较大的脆性和吸水性，使石膏的应用范围受到限制。如果能改善其脆性、提高韧性和耐水性，石膏硬化体的用途将更加广泛。国内外研究中，通常采用缓凝剂、防水剂等外加剂和水泥、粉煤灰等矿物掺合料改性石膏硬化体的耐水性能。
目前常见的纤维增强石膏复合材料，具有比较优异的性能，相对于具有高延性的水泥基复合材料而言，石膏板复合材料的延展性和韧性较低，此外，石膏的水化产物二水硫酸钙晶体的溶解度比较大，遇水易溶蚀，使制品强度、硬度降低，石膏的水溶性和在潮湿环境下强度的迅速下降大大限制了石膏板的使用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种高强度防水石膏板复合材料，原料至少包含：脱硫石膏，天然石膏，玻璃纤维，改性淀粉，水。
作为一种优选的技术方案，所述天然石膏和脱硫石膏的重量百分比为1：(2～5)。
作为一种优选的技术方案，所述脱硫石膏和天然石膏的颗粒粒度为200目～500目。
作为一种优选的技术方案，所述改性淀粉的粒度为10～30μm。
作为一种优选的技术方案，所述改性淀粉为羧酸单体改性支链淀粉。
作为一种优选的技术方案，所述羧酸单体中羧酸基团的个数不少于两个。
作为一种优选的技术方案，所述羧酸单体中主链中亚甲基个数为4～11个。
作为一种优选的技术方案，所述玻璃纤维的长度为4～12mm；所述玻璃纤维的直径为9～10μm。
作为一种优选的技术方案，所述水和改性淀粉的重量比为1：(1～4)。
本发明第二个方面提供了一种高强度防水石膏板复合材料的制备方法，至少包括以下步骤：
将脱硫石膏，天然石膏分别研磨成石膏粉颗粒，按比例称取脱硫石膏粉颗粒，天然石膏粉颗粒，改性淀粉，玻璃纤维，水，减水剂，柠檬酸，缓凝剂，水玻璃；优先混合脱硫石膏粉颗粒、天然石膏粉颗粒，继续加入改性淀粉、减水剂、柠檬酸、缓凝剂，再继续加入水玻璃和水的混合液，最终混合浆料，并将混合浆料浇筑成石膏板材；将石膏板材，放置于温度为70～90℃，湿度为60～90％的湿热环境中24～48h，得到最后的石膏板复合材料。
参考以下详情说明更易于理解本申请中上述内容以及其他特征、方面和优点。
具体实施方式
除非另有说明、从上下文暗示或属于现有技术的惯例，否则本申请中所有的份数和百分比都基于重量，且所用的测试和表征方法都是与本申请的提交日期同步的。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。
下面结合具体实施方式对本发明提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，并非对其保护范围的限制。
本发明中的词语“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
本发明的第一个内容提供了一种高强度防水石膏板复合材料，原料至少包含：脱硫石膏，天然石膏，玻璃纤维，改性淀粉，水。
在一些实施方式中，本发明中所述的高强度防水石膏板复合材料，原料还包含：减水剂，柠檬酸，缓凝剂，水玻璃。
在一些优选的实施方式中，本发明中所述的高强度防水石膏板复合材料，按重量份计，原料包含：脱硫石膏20～200份，天然石膏10～40份，玻璃纤维1～5份，改性淀粉5～120份，水5～30份，减水剂0.1～2份，柠檬酸0.5～3份，缓凝剂0.1～2份，水玻璃20～50份。
在一些更优选的实施方式中，本发明中所述的高强度防水石膏板复合材料，按重量份计，原料包含：脱硫石膏60～120份，天然石膏20～30份，玻璃纤维2～4份，改性淀粉20～90份，水10～30份，减水剂0.5～1.5份，柠檬酸1～2份，缓凝剂0.5～1.5份，水玻璃30～40份。
在一些最为优选的实施方式中，本发明中所述的高强度防水石膏板复合材料，按重量份计，原料包含：脱硫石膏90份，天然石膏25份，玻璃纤维3份，改性淀粉39份，水13份，减水剂1份，柠檬酸1.5份，缓凝剂1份，水玻璃35份。
天然石膏、脱硫石膏
天然石膏包括石膏(CaSO4·2H2O))和硬石膏(CaSO4)，主要是盐湖中化学沉积作用的产物，常与石盐、钾盐及光卤石共生。这两种石膏也常伴生产出,并可互相转化。
脱硫石膏又称排烟脱硫石膏、硫石膏或FGD石膏，主要成分和天然石膏一样，是燃烧煤炭的窑炉、特别是火力发电厂的锅炉在烟气脱硫过程中利用石灰浆吸收烟气中的二氧化硫所形成的废弃物，其主要化学成分为硫酸钙，化学成分与天然二水石膏接近，但物理形状与天然二水石膏不同，二水硫酸钙CaSO4·2H2O，含量≥93％,高含水量，流动性差，只适合皮带输送。脱硫石膏与天然石膏相比，具有杂质含量少，粒度小，成分稳定，由于其原料自由水含量在10-15％之间，且粘性较强。
在一些实施方式中，本申请中所述天然石膏和脱硫石膏的重量百分比为1：(2～5)；优选的，所述天然石膏和脱硫石膏的重量百分比为1：(3～4)；更为优选的，所述天然石膏和脱硫石膏的重量百分比为1：3.6。
在一些实施方式中，本申请中所述脱硫石膏和天然石膏的颗粒粒度为200目～500目；优选的，本申请中所述脱硫石膏和天然石膏的颗粒粒度为300目～400目；更为优选的，本申请中所述脱硫石膏和天然石膏的颗粒粒度为350目。
在本申请中，所述天然石膏和脱硫石膏均可以通过购买可以得到。
玻璃纤维
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，其主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等，根据玻璃中碱含量的多少，可分为无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维。
在本申请中所述的玻璃纤维为无碱玻璃纤维。
在一些实施方式中，本申请中所述玻璃纤维的长度为4～12mm；所述玻璃纤维的直径为9～10μm。
在一些优选的实施方式中，本申请中所述玻璃纤维的长度为6mm；所述玻璃纤维的直径为9.5μm。
在本申请中，所述天然石膏和脱硫石膏均可以通过购买可以得到。
改性淀粉
淀粉可以看作是葡萄糖的高聚体，是葡萄糖分子聚合而成的，它是细胞中碳水化合物最普遍的储藏形式。淀粉在餐饮业中又称芡粉，通式是(C6H10O5)n，水解到二糖阶段为麦芽糖，化学式是C12H22O11，完全水解后得到单糖，化学式是C6H12O6，淀粉有直链淀粉和支链淀粉两类。
所述的支链淀粉又称胶淀粉，分子相对较大，一般由几千个葡萄糖残基组成，支链淀粉难溶于水，从结构上来讲，支链淀粉是一个具有树枝形分支结构的多糖。
在一些实施方式中，本发明中所述改性淀粉为羧酸单体改性支链淀粉。
在一些实施方式中，本发明中所述羧酸单体碳原子个数为C6～C15；优选的，所述羧酸单体碳原子个数为C8～C14；最为优选的，所述羧酸单体碳原子个数为C12。
在一些实施方式中，本发明中所述羧酸单体中羧酸基团的个数不少于两个；优选的，本发明中所述羧酸聚合物中羧酸单体的个数为3个。
在一些实施方式中，本发明中所述羧酸单体中主链中亚甲基个数为4～11个；优选的，所述羧酸聚合物中主链中亚甲基个数为6～10个；最为优选的，所述羧酸聚合物中主链中亚甲基个数为8个。
在一些实施方式中，所述改性淀粉的粒度为10～30μm；优选的，所述改性淀粉的粒度为15～25μm；更优选的，所述改性淀粉的粒度为20μm。
在一些实施方式中，本发明所述的羧酸单体可以选自4,4'-双苯乙烯基二羧酸、C14H26O4、C12H20O6、C8H12O6中任意一种。
所述4,4'-双苯乙烯基二羧酸CAS号为100-31-2；所述C14H26O4的CAS号为37443-06-4；所述C8H12O6的CAS号为37140-30-0，所述C12H20O6的CAS号为120712-76-7。
在本申请中所述的改性淀粉的制备方法，如下步骤：先将所述的羧酸单体、聚乙烯醇和硬脂酸钠在超声波条件下进行乳化反应60～80min，制得乳化液；再将薯类淀粉原料在超声波条件下，室温环境中通氮气保护，在温度为50℃时预热45min，维持温度50℃并加入过氧化氢反应20min，得反应物；最后向制得的反应物中加入所述乳化液，在温度为60℃的环境下搅拌反应2h，即制得本发明原料中所需的改性淀粉。
在本申请中可以将改性淀粉可以采用高压均质和超微粉碎制备一定粒度范围的颗粒大小，也可以采用其他方式制得。
水
在一些实施方式中，本申请中所述水和改性淀粉的重量比为1：(1～4)；优选的，本申请中所述水和改性淀粉的重量比为1：(2～3)；更优选的，本申请中所述水和改性淀粉的重量比为1：3。
减水剂
减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等。
在一些实施方式中，所述的减水剂为FDN萘系高效减水剂或TC-PCA聚羧酸减水剂。
所述FDN萘系高效减水剂购买于上海云哲新材料科技有限公司，型号为FDN-C，其为β萘磺酸钠甲醛缩合物。
TC-PCA聚羧酸减水剂购买于西安同成建筑科技有限责任公司，型号为TC-PCA，其主要成分为甲基丙烯酸-甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯共聚物。
柠檬酸
在本发明中，所述柠檬酸为调凝剂，用于在制备过程中延长浆料可操作时间。本发明对所述柠檬酸的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
缓凝剂
缓凝剂主要起缓凝作用，是一种降低水泥或石膏水化速度和水化热、延长凝结时间的添加剂，有利于有充足的时间完成成型工序。缓凝剂的种类按其化学成可分为无机缓凝剂和有机缓凝剂两大类。
在一些实施方式中，所述的缓凝剂选自羧乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、硼砂、氟硅酸钠中一种或多种；优选的，所述的缓凝剂为羧乙基纤维素。
水玻璃
水玻璃俗称泡花碱，是一种水溶性硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿黏合剂，本发明中所述水玻璃为水玻璃是硅酸钠的水溶液。
本发明对所述水玻璃的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
本发明第二个方面提供了一种高强度防水石膏板复合材料的制备方法，至少包括以下步骤：
将脱硫石膏，天然石膏分别研磨成石膏粉颗粒，按比例称取脱硫石膏粉颗粒，天然石膏粉颗粒，改性淀粉，玻璃纤维，水，减水剂，柠檬酸，缓凝剂，水玻璃；优先混合脱硫石膏粉颗粒、天然石膏粉颗粒，继续加入改性淀粉、减水剂、柠檬酸、缓凝剂，再继续加入水玻璃和水的混合液，最终混合浆料，并将混合浆料浇筑成石膏板材；将石膏板材，放置于温度为70～90℃，湿度为60～90％的湿热环境中24～48h，得到最后的石膏板复合材料。
在一些实施方案中，本发明中所述的一种高强度防水石膏板复合材料的制备方法，至少包括以下步骤：
S1：将天然石膏粉，脱硫石膏分别研磨成200目～500目的天然石膏粉颗粒和脱硫石膏粉颗粒，按比例称取天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒，改性淀粉，玻璃纤维，水，减水剂，柠檬酸，缓凝剂，水玻璃；
S2：先将天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒加入到搅拌机中，温度为20～30℃,搅拌速率为100～300转/分钟，直至搅拌均匀；继续加入改性淀粉、减水剂、柠檬酸、缓凝剂到搅拌机中，继续搅拌，温度为10～25℃,搅拌速率为100～300转/分钟，直至搅拌均匀，得到混合料；
S3：将水和水玻璃按比例混合，得到混合液，然后将混合液按一定的比例加入到混合料中，继续搅拌，温度为10～25℃,搅拌速率为200～400转/分钟，得到最终混合浆料，并将混合浆料注入模具中浇筑成石膏板材，待板材凝固后脱模；
S4：将石膏板材，放置于温度为70～90℃，湿度为60～90％的湿热环境中24～48h，得到最后的石膏板复合材料。
在一些优选的实施方案中，本发明中所述的一种高强度防水石膏板复合材料的制备方法，至少包括以下步骤：
S1：将天然石膏粉，脱硫石膏分别研磨成300目～400目的天然石膏粉颗粒和脱硫石膏粉颗粒，按比例称取天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒，改性淀粉，玻璃纤维，水，减水剂，柠檬酸，缓凝剂，水玻璃。
S2：先将天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒加入到搅拌机中，温度为25℃,搅拌速率为150～250转/分钟，直至搅拌均匀；继续加入改性淀粉、减水剂、柠檬酸、缓凝剂到搅拌机中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为150～250转/分钟，直至搅拌均匀，得到混合料；
S3：将水和水玻璃按比例混合，得到混合液，然后将混合液按一定的比例加入到混合料中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为250～350转/分钟，得到最终混合浆料，并将混合浆料注入模具中浇筑成石膏板材，待板材凝固后脱模；
S4：将石膏板材，放置于温度为75～85℃，湿度为70～85％的湿热环境中30～40h，得到最后的石膏板复合材料。
在一些更为优选的实施方案中，本发明中所述的一种高强度防水石膏板复合材料的制备方法，至少包括以下步骤：
S1：将天然石膏粉，脱硫石膏分别研磨成350目的天然石膏粉颗粒和脱硫石膏粉颗粒，按比例称取天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒，改性淀粉，玻璃纤维，水，减水剂，柠檬酸，缓凝剂，水玻璃；
S2：先将天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒加入到搅拌机中，温度为25℃,搅拌速率为200转/分钟，直至搅拌均匀；继续加入改性淀粉、减水剂、柠檬酸、缓凝剂到搅拌机中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为200转/分钟，直至搅拌均匀，得到混合料；
S3：将水和水玻璃按比例混合，得到混合液，然后将混合液按一定的比例加入到混合料中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为300转/分钟，得到最终混合浆料，并将混合浆料注入模具中浇筑成石膏板材，待板材凝固后脱模；
S4：将石膏板材，放置于温度为80℃，湿度为80％的湿热环境中35h，得到最后的石膏板复合材料。
在本发明中申请人发现，对于纤维增强的石膏复合材料的延展性和韧性比较低，在本发明中加入改性淀粉后，纤维石膏板复合材料的延展性和韧性得到很大的提高，推测可能原因是改性淀粉的对石膏和玻璃纤维的共同作用力和颗粒尺寸的影响会带动短玻璃纤维在整个体系中的流动性，提高玻璃纤维在整体石膏板中分布均匀性，进而增加了石膏板材的延展性和强度。此外，改性淀粉中柔性链进一步增加材料整体的韧性和延展性，但是改性淀粉的粒度大小和羧酸单体的链长度对整体影响很大，粒度过小造成颗粒团聚，链长度的过短对石膏的延展性作用不明显，粒度过大或链长度过长也会导致对玻璃纤维的分散作用效果不明显。此外，申请人还发现在石膏材料中加入改性淀粉后，石膏的耐水性和强度得到显著的提升，发明人推测可能原因是，微小粒度的改性淀粉填充在整个石膏内部，在湿热条件下，改性淀粉在石膏内部发生化学反应，在石膏内部形成致密的三维网状结构，填满了石膏的空隙，也使石膏内部不容易失水。此外申请人发现本发明的石膏板制品的使用性持久，大大增加石膏板的使用寿命。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明、保护的限制，该领域的专业技术人员根据上述发明的内容做出的非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1-5和对比例1-8中所述改性淀粉的制备方法如下：先将所述的羧酸单体、聚乙烯醇和硬脂酸钠在超声波条件下进行乳化反应70min，制得乳化液；再将薯类淀粉原料在超声波条件下，室温环境中通氮气保护，在温度为50℃时预热45min，维持温度50℃并加入过氧化氢反应20min，得反应物；最后向制得的反应物中加入所述乳化液，在温度为60℃的环境下搅拌反应2h，即制得本发明原料中所需的改性淀粉。
实施例1
一种高强度防水石膏板复合材料，按重量份计，原料包含：
脱硫石膏20份，天然石膏10份，玻璃纤维1份，改性淀粉5份，水5份，FDN萘系高效减水剂0.1份，柠檬酸0.5份，羧乙基纤维素0.1份，水玻璃20份。
所述玻璃纤维的长度为4mm，直径为9μm；
所述改性淀粉的羧酸单体为C12H20O6，其CAS号为120712-76-7，购买自深圳爱拓化学有限公司；
所述改性淀粉的粒度为10μm；
一种高强度防水石膏板复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将天然石膏粉，脱硫石膏分别研磨成200目的天然石膏粉颗粒和脱硫石膏粉颗粒，按比例称取天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒，改性淀粉，玻璃纤维，水，FDN萘系高效减水剂，柠檬酸，羧乙基纤维素，水玻璃；
S2：先将天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒加入到搅拌机中，温度为20℃,搅拌速率为100转/分钟，直至搅拌均匀；继续加入改性淀粉、FDN萘系高效减水剂、柠檬酸、羧乙基纤维素到搅拌机中，继续搅拌，温度为10℃,搅拌速率为100转/分钟，直至搅拌均匀，得到混合料；
S3：将水和水玻璃按比例混合，得到混合液，然后将混合液按一定的比例加入到混合料中，继续搅拌，温度为10℃,搅拌速率为200转/分钟，得到最终混合浆料，并将混合浆料注入模具中浇筑成石膏板材，待板材凝固后脱模；
S4：将石膏板材，放置于温度为70℃，湿度为60％的湿热环境中24h，得到最后的石膏板复合材料。
实施例2
一种高强度防水石膏板复合材料，按重量份计，原料包含：
脱硫石膏60份，天然石膏20份，玻璃纤维2份，改性淀粉20份，水10份，FDN萘系高效减水剂0.5份，柠檬酸1份，羧乙基纤维素0.5份，水玻璃30份。
所述玻璃纤维的长度为6mm，直径为9.5μm；
所述改性淀粉的羧酸单体为C12H20O6，其CAS号为120712-76-7；
所述改性淀粉的粒度为15μm；
一种高强度防水石膏板复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将天然石膏粉，脱硫石膏分别研磨成300目的天然石膏粉颗粒和脱硫石膏粉颗粒，按比例称取天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒，改性淀粉，玻璃纤维，水，FDN萘系高效减水剂，柠檬酸，羧乙基纤维素，水玻璃；
S2：先将天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒加入到搅拌机中，温度为25℃,搅拌速率为150转/分钟，直至搅拌均匀；继续加入改性淀粉、FDN萘系高效减水剂、柠檬酸、羧乙基纤维素到搅拌机中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为150转/分钟，直至搅拌均匀，得到混合料；
S3：将水和水玻璃按比例混合，得到混合液，然后将混合液按一定的比例加入到混合料中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为250转/分钟，得到最终混合浆料，并将混合浆料注入模具中浇筑成石膏板材，待板材凝固后脱模；
S4：将石膏板材，放置于温度为75℃，湿度为70％的湿热环境中30h，得到最后的石膏板复合材料。
实施例3
一种高强度防水石膏板复合材料，按重量份计，原料包含：
脱硫石膏120份，天然石膏30份，玻璃纤维4份，改性淀粉90份，水20份，FDN萘系高效减水剂1.5份，柠檬酸2份，羧乙基纤维素1.5份，水玻璃40份。
所述玻璃纤维的长度为12mm，直径为10μm；
所述改性淀粉的羧酸单体为C12H20O6，其CAS号为120712-76-7；
所述改性淀粉的粒度为25μm；
一种高强度防水石膏板复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将天然石膏粉，脱硫石膏分别研磨成400目的天然石膏粉颗粒和脱硫石膏粉颗粒，按比例称取天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒，改性淀粉，玻璃纤维，水，FDN萘系高效减水剂，柠檬酸，羧乙基纤维素，水玻璃；
S2：先将天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒加入到搅拌机中，温度为25℃,搅拌速率为250转/分钟，直至搅拌均匀；继续加入改性淀粉、FDN萘系高效减水剂、柠檬酸、羧乙基纤维素到搅拌机中，继续搅拌，温度为25℃,搅拌速率为250转/分钟，直至搅拌均匀，得到混合料；
S3：将水和水玻璃按比例混合，得到混合液，然后将混合液按一定的比例加入到混合料中，继续搅拌，温度为25℃,搅拌速率为350转/分钟，得到最终混合浆料，并将混合浆料注入模具中浇筑成石膏板材，待板材凝固后脱模；
S4：将石膏板材，放置于温度为85℃，湿度为85％的湿热环境中40h，得到最后的石膏板复合材料。
实施例4
一种高强度防水石膏板复合材料，按重量份计，原料包含：
脱硫石膏200份，天然石膏40份，玻璃纤维5份，改性淀粉120份，水30份，FDN萘系高效减水剂2份，柠檬酸3份，羧乙基纤维素2份，水玻璃50份。
所述玻璃纤维的长度为6mm，直径为9.5μm；
所述改性淀粉的羧酸单体为C12H20O6，其CAS号为120712-76-7；
所述改性淀粉的粒度为30μm；
一种高强度防水石膏板复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将天然石膏粉，脱硫石膏分别研磨成500目的天然石膏粉颗粒和脱硫石膏粉颗粒，按比例称取天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒，改性淀粉，玻璃纤维，水，FDN萘系高效减水剂，柠檬酸，羧乙基纤维素，水玻璃；
S2：先将天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒加入到搅拌机中，温度为30℃,搅拌速率为300转/分钟，直至搅拌均匀；继续加入改性淀粉、FDN萘系高效减水剂、柠檬酸、羧乙基纤维素到搅拌机中，继续搅拌，温度为25℃,搅拌速率为300转/分钟，直至搅拌均匀，得到混合料；
S3：将水和水玻璃按比例混合，得到混合液，然后将混合液按一定的比例加入到混合料中，继续搅拌，温度为25℃,搅拌速率为400转/分钟，得到最终混合浆料，并将混合浆料注入模具中浇筑成石膏板材，待板材凝固后脱模；
S4：将石膏板材，放置于温度为90℃，湿度为90％的湿热环境中48h，得到最后的石膏板复合材料。
实施例5
一种高强度防水石膏板复合材料，按重量份计，原料包含：
脱硫石膏90份，天然石膏25份，玻璃纤维3份，改性淀粉39份，水15份，FDN萘系高效减水剂1份，柠檬酸1.5份，羧乙基纤维素1份，水玻璃35份。
所述玻璃纤维的长度为6mm，直径为9.5μm；
所述改性淀粉的羧酸单体为C12H20O6，其CAS号为120712-76-7；
所述改性淀粉的粒度为20μm；
一种高强度防水石膏板复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将天然石膏粉，脱硫石膏分别研磨成350目的天然石膏粉颗粒和脱硫石膏粉颗粒，按比例称取天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒，改性淀粉，玻璃纤维，水，FDN萘系高效减水剂，柠檬酸，羧乙基纤维素，水玻璃；
S2：先将天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒加入到搅拌机中，温度为25℃,搅拌速率为200转/分钟，直至搅拌均匀；继续加入改性淀粉、FDN萘系高效减水剂、柠檬酸、羧乙基纤维素到搅拌机中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为200转/分钟，直至搅拌均匀，得到混合料；
S3：将水和水玻璃按比例混合，得到混合液，然后将混合液按一定的比例加入到混合料中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为300转/分钟，得到最终混合浆料，并将混合浆料注入模具中浇筑成石膏板材，待板材凝固后脱模；
S4：将石膏板材，放置于温度为80℃，湿度为80％的湿热环境中35h，得到最后的石膏板复合材料。
对比例1
一种高强度防水石膏板复合材料，按重量份计，原料包含：
脱硫石膏25份，天然石膏90份，玻璃纤维3份，改性淀粉39份，水15份，FDN萘系高效减水剂1份，柠檬酸1.5份，羧乙基纤维素1份，水玻璃35份。
所述玻璃纤维的长度为6mm，直径为9.5μm；
所述改性淀粉的羧酸单体为C12H20O6，其CAS号为120712-76-7；
所述改性淀粉的粒度为20μm；
一种高强度防水石膏板复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将天然石膏粉，脱硫石膏分别研磨成350目的天然石膏粉颗粒和脱硫石膏粉颗粒，按比例称取天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒，改性淀粉，玻璃纤维，水，FDN萘系高效减水剂，柠檬酸，羧乙基纤维素，水玻璃；
S2：先将天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒加入到搅拌机中，温度为25℃,搅拌速率为200转/分钟，直至搅拌均匀；继续加入改性淀粉、FDN萘系高效减水剂、柠檬酸、羧乙基纤维素到搅拌机中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为200转/分钟，直至搅拌均匀，得到混合料；
S3：将水和水玻璃按比例混合，得到混合液，然后将混合液按一定的比例加入到混合料中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为300转/分钟，得到最终混合浆料，并将混合浆料注入模具中浇筑成石膏板材，待板材凝固后脱模；
S4：将石膏板材，放置于温度为100℃，湿度为30％的湿热环境中35h，得到最后的石膏板复合材料。
对比例2
一种高强度防水石膏板复合材料，按重量份计，原料包含：
脱硫石膏90份，天然石膏25份，玻璃纤维3份，改性淀粉39份，水15份，FDN萘系高效减水剂1份，柠檬酸1.5份，羧乙基纤维素1份，水玻璃35份。
所述玻璃纤维的长度为25mm，直径为13μm；
所述改性淀粉的羧酸单体为C12H20O6，其CAS号为120712-76-7；
所述改性淀粉的粒度为20μm；
一种高强度防水石膏板复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将天然石膏粉，脱硫石膏分别研磨成100目的天然石膏粉颗粒和脱硫石膏粉颗粒，按比例称取天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒，改性淀粉，玻璃纤维，水，FDN萘系高效减水剂，柠檬酸，羧乙基纤维素，水玻璃；
S2：先将天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒加入到搅拌机中，温度为25℃,搅拌速率为200转/分钟，直至搅拌均匀；继续加入改性淀粉、FDN萘系高效减水剂、柠檬酸、羧乙基纤维素到搅拌机中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为200转/分钟，直至搅拌均匀，得到混合料；
S3：将水和水玻璃按比例混合，得到混合液，然后将混合液按一定的比例加入到混合料中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为300转/分钟，得到最终混合浆料，并将混合浆料注入模具中浇筑成石膏板材，待板材凝固后脱模；
S4：将石膏板材，放置于温度为80℃，湿度为80％的湿热环境中35h，得到最后的石膏板复合材料。
对比例3
一种高强度防水石膏板复合材料，按重量份计，原料包含：
脱硫石膏90份，天然石膏25份，玻璃纤维3份，改性淀粉39份，水15份，FDN萘系高效减水剂1份，柠檬酸1.5份，羧乙基纤维素1份，水玻璃35份。
所述玻璃纤维的长度为6mm，直径为9.5μm；
所述改性淀粉的羧酸单体为C12H20O6，其CAS号为120712-76-7；
所述改性淀粉的粒度为100μm；
一种高强度防水石膏板复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将天然石膏粉，脱硫石膏分别研磨成800目的天然石膏粉颗粒和脱硫石膏粉颗粒，按比例称取天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒，改性淀粉，玻璃纤维，水，FDN萘系高效减水剂，柠檬酸，羧乙基纤维素，水玻璃；
S2：先将天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒加入到搅拌机中，温度为25℃,搅拌速率为200转/分钟，直至搅拌均匀；继续加入改性淀粉、FDN萘系高效减水剂、柠檬酸、羧乙基纤维素到搅拌机中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为200转/分钟，直至搅拌均匀，得到混合料；
S3：将水和水玻璃按比例混合，得到混合液，然后将混合液按一定的比例加入到混合料中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为300转/分钟，得到最终混合浆料，并将混合浆料注入模具中浇筑成石膏板材，待板材凝固后脱模；
S4：将石膏板材，放置于温度为80℃，湿度为80％的湿热环境中35h，得到最后的石膏板复合材料。
对比例4
一种高强度防水石膏板复合材料，按重量份计，原料包含：
脱硫石膏90份，天然石膏25份，玻璃纤维3份，改性淀粉39份，水15份，FDN萘系高效减水剂1份，柠檬酸1.5份，羧乙基纤维素1份，水玻璃35份。
所述玻璃纤维的长度为6mm，直径为9.5μm；
所述改性淀粉的羧酸单体为4,4'-双苯乙烯基二羧酸，其CAS号为100-31-2。
所述改性淀粉的粒度为20μm；
一种高强度防水石膏板复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将天然石膏粉，脱硫石膏分别研磨成350目的天然石膏粉颗粒和脱硫石膏粉颗粒，按比例称取天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒，改性淀粉，玻璃纤维，水，FDN萘系高效减水剂，柠檬酸，羧乙基纤维素，水玻璃；
S2：先将天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒加入到搅拌机中，温度为25℃,搅拌速率为200转/分钟，直至搅拌均匀；继续加入改性淀粉、FDN萘系高效减水剂、柠檬酸、羧乙基纤维素到搅拌机中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为200转/分钟，直至搅拌均匀，得到混合料；
S3：将水和水玻璃按比例混合，得到混合液，然后将混合液按一定的比例加入到混合料中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为300转/分钟，得到最终混合浆料，并将混合浆料注入模具中浇筑成石膏板材，待板材凝固后脱模；
S4：将石膏板材，放置于温度为80℃，湿度为80％的湿热环境中35h，得到最后的石膏板复合材料。
对比例5
一种高强度防水石膏板复合材料，按重量份计，原料包含：
脱硫石膏90份，天然石膏25份，玻璃纤维3份，水15份，FDN萘系高效减水剂1份，柠檬酸1.5份，羧乙基纤维素1份，水玻璃35份。
所述玻璃纤维的长度为6mm，直径为9.5μm；
一种高强度防水石膏板复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将天然石膏粉，脱硫石膏分别研磨成350目的天然石膏粉颗粒和脱硫石膏粉颗粒，按比例称取天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒，玻璃纤维，水，FDN萘系高效减水剂，柠檬酸，羧乙基纤维素，水玻璃；
S2：先将天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒加入到搅拌机中，温度为25℃,搅拌速率为200转/分钟，直至搅拌均匀；继续加入改性淀粉、FDN萘系高效减水剂、柠檬酸、羧乙基纤维素到搅拌机中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为200转/分钟，直至搅拌均匀，得到混合料；
S3：将水和水玻璃按比例混合，得到混合液，然后将混合液按一定的比例加入到混合料中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为300转/分钟，得到最终混合浆料，并将混合浆料注入模具中浇筑成石膏板材，待板材凝固后脱模；
S4：将石膏板材，放置于温度为80℃，湿度为80％的湿热环境中35h，得到最后的石膏板复合材料。
对比例6
一种高强度防水石膏板复合材料，按重量份计，原料包含：
脱硫石膏90份，天然石膏25份，玻璃纤维3份，改性淀粉39份，水15份，FDN萘系高效减水剂1份，柠檬酸1.5份，羧乙基纤维素1份，水玻璃35份。
所述玻璃纤维的长度为6mm，直径为9.5μm；
所述改性淀粉的羧酸单体为C8H12O6，其CAS号为37140-30-0，可购买自重庆福腾医药有限公司；
所述改性淀粉的粒度为20μm；
一种高强度防水石膏板复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将天然石膏粉，脱硫石膏分别研磨成350目的天然石膏粉颗粒和脱硫石膏粉颗粒，按比例称取天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒，改性淀粉，玻璃纤维，水，FDN萘系高效减水剂，柠檬酸，羧乙基纤维素，水玻璃；
S2：先将天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒加入到搅拌机中，温度为25℃,搅拌速率为200转/分钟，直至搅拌均匀；继续加入改性淀粉、FDN萘系高效减水剂、柠檬酸、羧乙基纤维素到搅拌机中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为200转/分钟，直至搅拌均匀，得到混合料；
S3：将水和水玻璃按比例混合，得到混合液，然后将混合液按一定的比例加入到混合料中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为300转/分钟，得到最终混合浆料，并将混合浆料注入模具中浇筑成石膏板材，待板材凝固后脱模；
S4：将石膏板材，放置于温度为50℃，湿度为30％的湿热环境中35h，得到最后的石膏板复合材料。
对比例7
一种高强度防水石膏板复合材料，按重量份计，原料包含：
脱硫石膏90份，天然石膏25份，玻璃纤维3份，改性淀粉39份，FDN萘系高效减水剂1份，柠檬酸1.5份，羧乙基纤维素1份，水玻璃35份。
所述玻璃纤维的长度为6mm，直径为9.5μm；
所述改性淀粉的羧酸单体为C14H26O4，其CAS号为37443-06-4，购买自深圳爱拓化学有限公司；
所述改性淀粉的粒度为20μm；
一种高强度防水石膏板复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将天然石膏粉，脱硫石膏分别研磨成350目的天然石膏粉颗粒和脱硫石膏粉颗粒，按比例称取天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒，改性淀粉，玻璃纤维，水，FDN萘系高效减水剂，柠檬酸，羧乙基纤维素，水玻璃；
S2：先将天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒加入到搅拌机中，温度为25℃,搅拌速率为200转/分钟，直至搅拌均匀；继续加入改性淀粉、FDN萘系高效减水剂、柠檬酸、羧乙基纤维素到搅拌机中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为200转/分钟，直至搅拌均匀，得到混合料；
S3：将水玻璃按一定的比例加入到混合料中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为300转/分钟，得到最终混合浆料，并将混合浆料注入模具中浇筑成石膏板材，待板材凝固后脱模；
S4：将石膏板材，放置于温度为80℃，湿度为80％的湿热环境中35h，得到最后的石膏板复合材料。
对比例8
一种高强度防水石膏板复合材料，按重量份计，原料包含：
脱硫石膏90份，天然石膏90份，玻璃纤维3份，改性淀粉200份，水15份，FDN萘系高效减水剂1份，柠檬酸1.5份，羧乙基纤维素1份，水玻璃35份。
所述玻璃纤维的长度为6mm，直径为9.5μm；
所述改性淀粉的羧酸单体为C12H20O6，其CAS号为120712-76-7；
所述改性淀粉的粒度为20μm；
一种高强度防水石膏板复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将天然石膏粉，脱硫石膏分别研磨成350目的天然石膏粉颗粒和脱硫石膏粉颗粒，按比例称取天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒，改性淀粉，玻璃纤维，水，FDN萘系高效减水剂，柠檬酸，羧乙基纤维素，水玻璃；
S2：先将天然石膏粉颗粒，脱硫石膏粉颗粒加入到搅拌机中，温度为25℃,搅拌速率为200转/分钟，直至搅拌均匀；继续加入改性淀粉、FDN萘系高效减水剂、柠檬酸、羧乙基纤维素到搅拌机中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为200转/分钟，直至搅拌均匀，得到混合料；
S3：将水和水玻璃按比例混合，得到混合液，然后将混合液按一定的比例加入到混合料中，继续搅拌，温度为15℃,搅拌速率为300转/分钟，得到最终混合浆料，并将混合浆料注入模具中浇筑成石膏板材，待板材凝固后脱模；
S4：将石膏板材，放置于温度为100℃，湿度为100％的湿热环境中35h，得到最后的石膏板复合材料。
性能测试
(1)外观稳定性测试
将石膏板材放置于温度为-30℃，25℃，80℃不同温度环境中，放置30日，待恢复室温后观察石膏表面是否有沟槽，亏料，污痕，裂纹，断裂，破碎的现象，结果分三种结果，如表1所示：A：几乎无外观变化；B：存在少量的裂纹；C：严重的断裂破损。
表1外观稳定性测试结果
(2)性能测试：实施例1-5和对比例1-8的力学性能按照GB/T 17669.3-1999测试；受潮挠度，参照标准JC/T997-2006，单位mm；抗折强度，参照标准GB/T9775-2008，单位KPa；吸水性能；测试结果如表2所示
表2性测试结果
前述的实例仅是说明性的，用于解释本公开的特征的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。而且在科技上的进步将形成由于语言表达的不准确的原因而未被目前考虑的可能的等同物或子替换，且这些变化也应在可能的情况下被解释为被所附的权利要求覆盖。
Claims (7)
1.一种高强度防水石膏板复合材料，其特征在于，原料至少包含：脱硫石膏，天然石膏，玻璃纤维，改性淀粉，水；
所述改性淀粉为羧酸单体改性支链淀粉；
所述改性淀粉的羧酸单体为C12H20O6，其CAS号为120712-76-7；
所述的改性淀粉的制备方法，如下步骤：先将所述的羧酸单体、聚乙烯醇和硬脂酸钠在超声波条件下进行乳化反应60～80min，制得乳化液；再将支链淀粉原料在超声波条件下，室温环境中通氮气保护，在温度为50℃时预热45min，维持温度50℃并加入过氧化氢反应20min，得反应物；最后向制得的反应物中加入所述乳化液，在温度为60℃的环境下搅拌反应2h，即制得本发明原料中所需的改性淀粉。
2.如权利要求1所述的一种高强度防水石膏板复合材料，其特征在于，所述天然石膏和脱硫石膏的重量百分比为1：（2～5）。
3.如权利要求1所述的一种高强度防水石膏板复合材料，其特征在于，所述脱硫石膏和天然石膏的颗粒粒度为200目～500目。
4.如权利要求1所述的一种高强度防水石膏板复合材料，其特征在于，所述改性淀粉的粒度为10～30μm。
5.如权利要求1所述的一种高强度防水石膏板复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维的长度为4～12mm；所述玻璃纤维的直径为9～10μm。
6.如权利要求1所述的一种高强度防水石膏板复合材料，其特征在于，所述水和改性淀粉的重量比为1：（1～4）。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的高强度防水石膏板复合材料的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
将脱硫石膏，天然石膏分别研磨成石膏粉颗粒，按比例称取脱硫石膏粉颗粒，天然石膏粉颗粒，改性淀粉，玻璃纤维，水，减水剂，柠檬酸，缓凝剂，水玻璃；混合脱硫石膏粉颗粒、天然石膏粉颗粒，继续加入改性淀粉、减水剂、柠檬酸、缓凝剂，再继续加入水玻璃和水的混合液，最终混合浆料，并将混合浆料浇筑成石膏板材；将石膏板材，放置于温度为70～90℃，湿度为60～90%的湿热环境中24～48h，得到最后的石膏板复合材料。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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