CN109437805B - 保温调温石膏板及其制备方法 - Google Patents

保温调温石膏板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

保温调温石膏板及其制备方法，属于石膏板技术领域。解决了现有技术中低密度保温石膏板储能效率和储能稳定性有待提高，制备方法复杂的技术问题。本发明的石膏板的制备方法，先将乙酰度为75‑100％的壳聚糖溶解在0.5‑3％的酸的水溶液中，得到1‑20％的壳聚糖水溶液；然后将100重量份的石膏粉、20‑150重量份的水和10‑100重量份的壳聚糖水溶液混合均匀，得到含有壳聚糖的石膏浆液；再在搅拌状态下，向含有壳聚糖的石膏浆液中加入10‑50％的戊二醛水溶液，搅拌均匀后，得到混合物，倒入模板中，固化后除去模板，加热干燥，待水分完全除去后，即得保温调温石膏板。该石膏板密度低、保温性好、制备工艺简单。

Description

保温调温石膏板及其制备方法
技术领域
本发明属于石膏板技术领域，具体涉及一种保温调温石膏板及其制备方法。
背景技术
石膏板是广泛用于住宅、办公楼、商店、旅馆和工业厂房等各种建筑物的内隔墙、墙体覆面板(代替墙面抹灰层)、天花板、吸音板、地面基层板和各种装饰板等的建筑材料；相比于石灰和水泥，具有质量轻，保温强度较高、厚度较薄、加工方便等优点，但虽然石膏板的质量较石灰，水泥轻，但是其仍属于重量较高的材料，这增加了石膏板运送、安装的难度，且原材料消耗高，成本大；而且，石膏板的保温性不好。
现有技术中，降低石膏板的重量并提高其保温性能的制备方法主要有两类，第一类方法是加入轻质填料，但无机轻质填料如膨胀蛙石、膨胀玻化微珠、膨胀珍珠岩等具有吸湿性，不利于石膏板在潮湿环境的应用；有机填料如聚苯乙烯、聚苯颗粒等，成本较高，不利于产品市场化，且易燃，高温会释放有毒气体，安全性差；第二类方法是采用发泡的方法增加石膏的孔隙率，如有机发泡和无机发泡，但是该类方法容易造成发泡剂残留，影响石膏板的性能稳定性。
为了解决这一问题，中国专利，公开号CN103588457A，公开了一种低密度保温石膏板其制备包括以下步骤：(1)将石膏与水混合均匀，得到混合物；(2)向混合物中加入微胶囊，混合均匀，得到石膏液；所述微胶囊为非相变储能微胶囊和相变储能微胶囊中的一种或两种，微胶囊与石膏的质量比为(1-120):100；(3)将石膏液倒入模板中，固化后，加热干燥，待水分完全除去后，即得到低密度保温石膏板。该方法能够制备密度低，具有较好的保温效果的石膏板，但是其在制备过程中，需要提前制备作为模板使用的凝胶颗粒，合成方法复杂，实际生产不便；且凝胶颗粒为固-液相变颗粒，容易泄漏，泄漏后，不仅会对石膏板外的产品产生影响(比如作为保温板的石膏板，泄漏容易引起墙体破损)，还会降低石膏板的储能性能；另外，凝胶颗粒处于空洞中，周围都是空气，导热不好，进而影响石膏板的储能效率。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中低密度保温石膏板储能效率和储能稳定性有待提高，制备方法复杂的技术问题，提供一种保温调温石膏板的制备方法。
本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。
保温调温石膏板的制备方法，步骤如下：
步骤一、将乙酰度为75％-100％的壳聚糖溶解在浓度为0.5％-3％的酸的水溶液中，得到壳聚糖的含量为1wt％-20wt％的壳聚糖水溶液；
步骤二、将100重量份的石膏粉、20-150重量份的水和10-100重量份的壳聚糖水溶液混合均匀，得到含有壳聚糖的石膏浆液；
所述石膏粉为无水石膏粉或半水石膏粉；
步骤三、在搅拌状态下，向含有壳聚糖的石膏浆液中加入浓度为10％-50％的戊二醛水溶液，搅拌均匀后，得到混合物，将混合物倒入模板中，固化后除去模板，加热干燥，待水分完全除去后，即得到保温调温石膏板；
所述戊二醛水溶液的加入质量与步骤二中壳聚糖水溶液的加入质量的比为1:(3-20)。
优选的是，在含有壳聚糖的石膏浆液中，混有固固相变颗粒。
更优选的是，所述固固相变颗粒为(甲基)丙烯酸酯类相变颗粒。
优选的是，所述步骤一中，酸为盐酸、硫酸、甲酸或乙酸。
优选的是，所述步骤二中，水为20-100重量份。
优选的是，所述步骤二中，壳聚糖水溶液为10-50重量份。
优选的是，所述步骤三中，固化温度为室温。
优选的是，所述步骤三中，干燥温度在170-250℃。
本发明还提供上述保温调温石膏板的制备方法制备的保温调温石膏板。
本发明的构思和原理：现有技术中的低密度保温石膏板利用含有大量水的凝胶颗粒作为模板，由于石膏固化非常快，所以含有大量水的凝胶颗粒可以占据体积，而且石膏在失去结晶水之后还可以继续吸收凝胶颗粒中的水分，凝胶颗粒失水之后体积收缩，因此在石膏板内部出现大量空洞，降低了石膏板的密度。在这个过程中，凝胶颗粒是必备的原料，需要提前制备，方法复杂；而且凝胶颗粒为固-液相变颗粒，容易泄漏，泄漏后，不仅会对石膏板外的产品产生影响，还会降低石膏板的储能性能；另外，凝胶颗粒处于空洞中，周围都是空气，导热不好，进而影响石膏板的储能效率。
本发明的保温调温石膏板先将壳聚糖水溶液分散到石膏液中，然后加入戊二醛交联剂，使戊二醛交联剂也分散在石膏液中(为保证该方法的技术效果，戊二醛交联剂的用量需要过量于壳聚糖的用量)；利用壳聚糖非常快的交联反应速度，在石膏快速固化的同时，壳聚糖与戊二醛快速交联反应，形成交联网络，固定一部分水，并且，当戊二醛交联剂加入到含有壳聚糖水溶液石膏液中并搅拌分散后，可以得到类似于果冻状的物质，说明体系中还含有大量水，而且这些水还占据了体积，即不能够被壳聚糖和戊二醛交联剂的交联网络固定住的水分仍保留在剩余的石膏液中；然后将该果冻状物质倒在模具中，固化，待完全干燥以后就可以得到有孔的石膏板，实现了凝胶颗粒的制备与石膏板固化同时进行。需要说明的的是，由于交联反应发生很快，所以不能控制石膏板内孔的形状和大小，但是这并不能影响得到的石膏板的密度和热性能。因为石膏板密度和热性能的好坏只取决于里面空气的含量。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的保温调温石膏板的制备方法工艺简单；
本发明的保温调温石膏板的密度低，石膏板内部存在大量空气，保温性好。
附图说明
图1为对比例1中的石膏板(现有技术中的石膏板)的截面照片。
图2为本发明实施例1的保温调温石膏板的截面照片。
图3为本发明实施例2的保温调温石膏板的截面照片。
图4为本发明的保温调温石膏板的测试装置示意图。
图5为现有技术中的石膏板和本发明实施例1和实施例2的保温调温石膏板的保温性能表征。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明的保温调温石膏板的制备方法，步骤如下：
步骤一、将乙酰度为75％-100％的壳聚糖溶解在浓度为0.5％-3％的酸的水溶液中，得到壳聚糖的含量为1wt％-20wt％的壳聚糖水溶液；
其中，酸可以为无机酸或有机酸，无机酸为盐酸或硫酸，有机酸为甲酸或乙酸；
需要说明的是：壳聚糖水溶液的浓度，太高粘度太大不好使用，太低混进石膏中交联效果不好，不可以固定水分，因此选择1wt％-20wt％。
步骤二、将100重量份的石膏粉、20-150重量份水和10-100重量份的壳聚糖水溶液混合均匀，得到含有壳聚糖的石膏浆液；
其中，100重量份的石膏粉、20-150重量份的水和10-100重量份的壳聚糖水溶液的混合顺序不分先后；石膏粉为无水石膏粉或半水石膏粉，半水石膏粉有β型半水石膏粉(β-CaSO4·1/2H2O)或α型半水石膏粉(α-CaSO4·1/2H2O)；
需要说明的是：如果水含量过少，石膏凝固过快，水凝胶还没有形成石膏便已经固化，无法得到多孔石膏板；如果水含量过多，相当于稀释了壳聚糖，交联效果不好，不可以固定水分；水优选为20-100重量份，壳聚糖水溶液优选为10-50重量份。
步骤三、在搅拌状态下，向含有壳聚糖的石膏浆液中加入(优选为滴加)浓度为10％-50％的戊二醛水溶液，搅拌均匀后，得到混合物(在此过程中，含有壳聚糖的石膏液逐渐变为果冻状)，将混合物倒入模板中，室温固化后除去模板，加热170-250℃干燥，待水分完全除去后，即得到保温调温石膏板；
其中，为保证本发明方法的技术效果，戊二醛交联剂的用量需要过量于壳聚糖的用量，如果无法满足，无法实现石膏板的多孔结构；戊二醛水溶液的加入质量与步骤二中壳聚糖水溶液的加入质量的比为1:(3-20)；
需要说明的是：如果整个石膏内部是完全均一的壳聚糖交联网络，交联密度非常低，无法固定水分，因此不可能整个石膏内部都是完全均一的壳聚糖交联网络，实际上石膏板内部是一块一块局部交联度很高的壳聚糖水凝胶分散在石膏中，高浓度的戊二醛能够让戊二醛在局部形成高密度的水凝胶；戊二醛水溶液的浓度优选为50％，现有技术中戊二醛的最高浓度为50％。
上述技术方案中，在含有壳聚糖的石膏浆液中，可以混入固固相变颗粒，以赋予石膏板相变功能。石膏粉、水、壳聚糖水溶液和固固相变颗粒的混合顺序不分先后。通常是在固固石膏粉、水和壳聚糖水溶液混合均匀后，加入固固相变颗粒再混合均匀。相变颗粒没有特殊限制，可为现有技术中任何具备相变功能的颗粒，如(甲基)丙烯酸酯类相变颗粒。固固相变颗粒的加入量根据实际要求选择，要求温度高的就选择相变温度高的相变颗粒，要求温度低的就选择相变温度低的相变颗粒，加入的量只要在石膏板的力学性能要求范围之内就行。
本发明还提供上述保温调温石膏板的制备方法制备的保温调温石膏板。
以下结合附图和实施例进一步说明本发明。
对比例1
将100重量份的无水石膏粉与50重量份的水混合均匀，得到混合物，将混合物倒入模板中，室温固化后，180℃干燥完全，即得到石膏板。
图1为对比例1的石膏板的截面照片，可以看到石膏板没有小孔，计算知道密度为1.19g/cm3。
实施例1
步骤一、将乙酰度为85％的壳聚糖溶解在浓度为0.5％的乙酸的水溶液中，得到3％的壳聚糖水溶液；
步骤二、将100重量份的无水石膏粉与50重量份的水混合均匀，加入20重量份的3％的壳聚糖水溶液，混合均匀，得到含有壳聚糖的石膏液；
步骤三、在搅拌状态下，向含有壳聚糖的石膏液中滴加5重量份的50％的戊二醛水溶液，搅拌均匀，得到混合物(在上述搅拌过程中，含有壳聚糖的石膏液逐渐变为果冻状)，将混合物倒入模板中，室温固化后，180℃干燥完全，即得到保温调温石膏板。
图2为实施例1的石膏板的截面照片，可以看到石膏板内部有很多小孔，计算知道密度为0.70g/cm3。
实施例2
步骤一、将乙酰度为85％的壳聚糖溶解在浓度为0.5％的乙酸的水溶液中，得到3％的壳聚糖水溶液；
步骤二、将100重量份的无水石膏粉与50重量份的水混合均匀，加入20重量份的3％的壳聚糖水溶液，混合均匀，再加入20重量份聚甲基丙烯酸十八酯相变颗粒，混合均匀，得到含有壳聚糖的石膏液；
步骤三、在搅拌的条件下，向含有壳聚糖的石膏液中滴加5重量份的50％的戊二醛水溶液，搅拌均匀，得到混合物(在上述搅拌过程中，含有壳聚糖的石膏液逐渐变为果冻状)，将混合物倒入模板中，室温固化后，180℃干燥完全，即得到保温调温石膏板，计算知道密度为0.81g/cm3。
实施例3
步骤一、将乙酰度为95％的壳聚糖溶解在浓度为1.5％的盐酸的水溶液中，得到壳聚糖的含量为5％的壳聚糖水溶液；
步骤二、将100重量份的α型半水石膏粉、100重量份的水和50重量份的壳聚糖水溶液混合均匀，得到含有壳聚糖的石膏浆液；
步骤三、在搅拌状态下，向含有壳聚糖的石膏液中滴加5重量份的10％的戊二醛水溶液，搅拌均匀，得到混合物(在上述搅拌过程中，含有壳聚糖的石膏液逐渐变为果冻状)，将混合物倒入模板中，室温固化后，170℃干燥完全，即得到保温调温石膏板，计算知道密度为0.62g/cm3。
实施例4
步骤一、将乙酰度为85％的壳聚糖溶解在浓度为3％的乙酸的水溶液中，得到壳聚糖的含量为12％的壳聚糖水溶液；
步骤二、将100重量份的无水石膏粉、20重量份的水和30重量份的12％的壳聚糖水溶液混合均匀，得到含有壳聚糖的石膏浆液；
步骤三、在搅拌状态下，向含有壳聚糖的石膏液中滴加5重量份的30％的戊二醛水溶液，搅拌均匀，得到混合物(在上述搅拌过程中，含有壳聚糖的石膏液逐渐变为果冻状)，将混合物倒入模板中，室温固化后，180℃干燥完全，即得到保温调温石膏板，计算知道密度为0.85g/cm3。
实施例5
步骤一、将乙酰度为75％的壳聚糖溶解在浓度为1％的甲酸的水溶液中，得到壳聚糖的含量为20％的壳聚糖水溶液；
步骤二、将100重量份的无水石膏粉、100重量份的水和100重量份的20％的壳聚糖水溶液混合均匀，再加入20重量份的聚甲基丙烯酸十八酯相变颗粒，混合均匀，得到含有壳聚糖的石膏浆液；
步骤三、在搅拌状态下，向含有壳聚糖的石膏液中滴加5重量份的20％的戊二醛水溶液，搅拌均匀，得到混合物(在上述搅拌过程中，含有壳聚糖的石膏液逐渐变为果冻状)，将混合物倒入模板中，室温固化后，200℃干燥完全，即得到保温调温石膏板，计算知道密度为0.52g/cm3。
实施例6
步骤一、将乙酰度为80％的壳聚糖溶解在浓度为0.5％的硫酸的水溶液中，得到壳聚糖的含量为18％的壳聚糖水溶液；
步骤二、将100重量份的α型半水石膏粉、70重量份的水和60重量份的18％的壳聚糖水溶液混合均匀，再加入20重量份的聚甲基丙烯酸十八酯相变颗粒，混合均匀，得到含有壳聚糖的石膏浆液；
步骤三、在搅拌状态下，向含有壳聚糖的石膏液中滴加5重量份的50％的戊二醛水溶液，搅拌均匀，得到混合物(在上述搅拌过程中，含有壳聚糖的石膏液逐渐变为果冻状)，将混合物倒入模板中，室温固化后，220℃干燥完全，即得到保温调温石膏板，计算知道密度为0.60g/cm3。
对对比例1和实施例1-2的石膏板的保温性能进行检测。
如图4所示，检测方法为：在石膏板(尺寸：长×宽×高为15cm×12cm×3cm)的上表面固定温度传感器，石膏板的下表面放置在温度为200℃的热台上，记录石膏板背面温度随时间的变化趋势。结果如图5所示。
从图5可以看出，本发明的石膏板的温度在测试时间范围内明显低于纯的对比石膏板，说明大量空气的引入能够有效的起到保温的作用，而在石膏板中加入相变材料则进一步提高了石膏板保温调温效果。实施例3-6的石膏板具备低密度，说明石膏板内也存在大量空气，保温效果好。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.保温调温石膏板的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一、将乙酰度为75％-100％的壳聚糖溶解在浓度为0.5％-3％的酸的水溶液中，得到壳聚糖的含量为1wt％-20wt％的壳聚糖水溶液；
步骤二、将100重量份的石膏粉、20-150重量份的水和10-100重量份的壳聚糖水溶液混合均匀，得到含有壳聚糖的石膏浆液；
所述石膏粉为无水石膏粉或半水石膏粉；
步骤三、在搅拌状态下，向含有壳聚糖的石膏浆液中加入浓度为10％-50％的戊二醛水溶液，搅拌均匀后，得到混合物，将混合物倒入模板中，固化后除去模板，加热干燥，待水分完全除去后，即得到保温调温石膏板；
所述戊二醛水溶液的加入质量与步骤二中壳聚糖水溶液的加入质量的比为1:(3-20)。
2.根据权利要求1所述的保温调温石膏板的制备方法，其特征在于，在含有壳聚糖的石膏浆液中，混有固固相变颗粒。
3.根据权利要求2所述的保温调温石膏板的制备方法，其特征在于，所述固固相变颗粒为(甲基)丙烯酸酯类相变颗粒。
4.根据权利要求1所述的保温调温石膏板的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，酸为盐酸、硫酸、甲酸或乙酸。
5.根据权利要求1所述的保温调温石膏板的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，水为20-100重量份。
6.根据权利要求1所述的保温调温石膏板的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，壳聚糖水溶液为10-50重量份。
7.根据权利要求1所述的保温调温石膏板的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，固化温度为室温。
8.根据权利要求1所述的保温调温石膏板的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，干燥温度在170-250℃。
9.权利要求1-8任何一项所述的保温调温石膏板的制备方法制备的保温调温石膏板。
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