CN109851307A - 一种磷石膏基质的建筑材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磷石膏基质的建筑材料及其制备方法，本发明的一种磷石膏基质的建筑材料，由包括以下重量份的原料制成：磷石膏200‑400份，纳米二氧化硅1‑10份，橡胶10‑20份，多壁碳纳米管1‑10份，黄金尾矿砂50‑150份，保水剂1‑10份。本发明的一种磷石膏基质的建筑材料的制备方法为：将磷石膏与黄金尾矿砂混合均匀，而后陈化一段时间；将纳米二氧化硅、橡胶、多壁碳纳米管、及保水剂搅拌、混合均匀后，与陈化后的物料混合，包装，成品。本发明的原料配比合理，科学，制备方法简单，操作简便，所得产品具有良好的施工性、干初期干燥抗裂性、耐水性、柔韧性，以及较高的粘结强度。

Description

一种磷石膏基质的建筑材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种磷石膏基质的建筑材料及其制备方法。
背景技术
磷石膏作为磷肥生产的副产物，其排放量逐年增加。大量的磷石膏不仅占用了土地资源，增加企业负担，而且对环境造成一定污染；同时又反过来制约着磷肥行业的发展。为了有效加工利用磷石膏，以减轻其对环境的压力，利用磷石膏作为建筑材料已在一定程度上得了发展。
现有技术中，利用磷石膏制作墙面用的腻子多有报道。如专利号CN107337953A的“一种高强度墙体腻子的制备方法”，其通过将磷石膏水洗干燥后、再掺杂一系列复杂组分进行改性，利用改性后的磷石膏制作腻子，存在操作复杂，原料种类繁多的问题。专利号CN107674483 A的“一种由磷石膏制备的磷石膏腻子粉”，通过煅烧酸浸法脱色增白处理后的脱色磷石膏作为基料用于配制腻子粉，通过外加剂的加入，使腻子在缓凝、耐水、抗裂等方面进行改性。其需要对磷石膏煅烧、加酸处理，同样存在操作复杂、能耗大的问题。且在进行磷石膏的前处理的过程中还存在对环境的二次污染问题。
因此，提供一种磷石膏基质的建筑材料，性能优良，制备方法简单，不对环境存在二次污染，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提供一种磷石膏基质的建筑材料，解决现有技术中利用磷石膏作为建筑材料操作复杂、能耗大的问题。
本发明还提供了该建筑材料的制备方法。
本发明采用的技术方案为：
本发明所述的一种磷石膏基质的建筑材料，由包括以下重量份的原料制成：磷石膏200-400份，纳米二氧化硅1-10份，橡胶10-20份，多壁碳纳米管1-10份，黄金尾矿砂50-150份，保水剂1-10份。
进一步地，由包括以下重量份的原料制成：磷石膏225-380份，纳米二氧化硅4-9份，橡胶11-17份，多壁碳纳米管1-7份，黄金尾矿砂58-92份，保水剂3-8份。
进一步地，由包括以下重量份的原料制成：磷石膏300份，纳米二氧化硅7份，橡胶13份，多壁碳纳米管5份，黄金尾矿砂72份，保水剂6份。
进一步地，各原料的用量满足以下三种情形中的一种或一种以上：
多壁碳纳米管/(橡胶+纳米二氧化硅)为0.05-0.5；
纳米二氧化硅/(保水剂+黄金尾矿砂)为0.01-0.15；
保水剂/(纳米二氧化硅+多壁碳纳米管)为0.07-3。
进一步地，各原料的用量满足以下三种情形中的一种或一种以上：
多壁碳纳米管/(橡胶+纳米二氧化硅)为0.25；
纳米二氧化硅/(保水剂+黄金尾矿砂)为0.09；
保水剂/(纳米二氧化硅+多壁碳纳米管)为0.5。
进一步地，所述保水剂选自羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素醚、膨润土中的任意一种或几种。
进一步地，所述橡胶为丁基橡胶粉。
本发明所述的一种磷石膏基质的建筑材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1.将磷石膏与黄金尾矿砂混合均匀，得到第一混合物，而后陈化一段时间；
步骤2.将纳米二氧化硅、橡胶、多壁碳纳米管、及保水剂搅拌、混合均匀，得到第二混合物；
步骤3.将所述第二混合物加入陈化后的第一混合物中，搅拌，混合均匀，包装，得成品。
进一步地，所述步骤1中，磷石膏中CaSO4·2H2O的含量≥75.0wt％；陈化时间为5-7天。
进一步地，所述步骤3中，还包括将陈化后的第一混合物粉碎后，再与第二混合物混合。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的原料配比合理，科学，制备方法简单，操作简便，所得产品具有良好的施工性、干初期干燥抗裂性、耐水性、柔韧性，以及较高的粘结强度。
本发明中采用磷石膏与黄金尾矿砂，利用黄金尾矿砂的碱性特点，与磷石膏反应，除去磷石膏中残留的酸，减小其对成品的不利影响；同时利用黄金尾矿砂作为骨料，提高产品的机械强度。
本发明中采用纳米二氧化硅、多壁碳纳米管以提高产品的机械强度、附着力。采用橡胶能提高产品的韧性。本发明还意外地发现，当多壁碳纳米管/(橡胶+纳米二氧化硅)的值为0.05-0.5，本发明的建筑材料具有良好的柔韧性；当纳米二氧化硅/(保水剂+黄金尾矿砂)为0.01-0.15，本发明的建筑材料具有良好的粘结强度；当保水剂/(纳米二氧化硅+多壁碳纳米管)为0.07-3时，具有良好的耐水性。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明实施例中所述的橡胶为丁基橡胶粉，磷石膏中CaSO4·2H2O的含量≥75.0wt％。
实施例1
本实施例公开了本发明的建筑材料的原料组成，具体如表1所示：
表1
其中，各编号相应的保水剂组成如表2所示：
表2
实施例2
本实施例公开了本发明的建筑材料的制备方法，采用表1中编号1的原料，其制备方法具体为：
步骤1.将磷石膏与黄金尾矿砂混合均匀，得到第一混合物，而后陈化5天，使第一混合物的pH值大于等于7，而后采用球磨机研磨过300目筛，备用；
步骤2.将纳米二氧化硅、橡胶、多壁碳纳米管、及保水剂搅拌、混合均匀，得到第二混合物；
步骤3.将第二混合物加入粉碎后的第一混合物中，搅拌，混合均匀，包装，得成品，标记为A1。
实施例3
本实施例公开了本发明的建筑材料的制备方法，采用表1中编号2的原料，其制备方法具体为：
步骤1.将磷石膏与黄金尾矿砂混合均匀，得到第一混合物，而后陈化7天，使第一混合物的pH值大于等于7，而后采用球磨机研磨过300目筛，备用；
步骤2.将纳米二氧化硅、橡胶、多壁碳纳米管、及保水剂搅拌、混合均匀，得到第二混合物；
步骤3.将第二混合物加入粉碎后的第一混合物中，搅拌，混合均匀，包装，得成品，标记为A2。
实施例4
本实施例公开了本发明的建筑材料的制备方法，采用表1中编号4的原料，其制备方法具体为：
步骤1.将磷石膏与黄金尾矿砂混合均匀，得到第一混合物，而后陈化6天，使第一混合物的pH值大于等于7，而后采用球磨机研磨过300目筛，备用；
步骤2.将纳米二氧化硅、橡胶、多壁碳纳米管、及保水剂搅拌、混合均匀，得到第二混合物；
步骤3.将第二混合物加入粉碎后的第一混合物中，搅拌，混合均匀，包装，得成品，标记为A3。
实施例5
本实施例公开了本发明的建筑材料的制备方法，采用表1中编号5的原料，其制备方法具体为：
步骤1.将磷石膏与黄金尾矿砂混合均匀，得到第一混合物，而后陈化7天，使第一混合物的pH值大于等于7，而后采用球磨机研磨过300目筛，备用；
步骤2.将纳米二氧化硅、橡胶、多壁碳纳米管、及保水剂搅拌、混合均匀，得到第二混合物；
步骤3.将第二混合物加入粉碎后的第一混合物中，搅拌，混合均匀，包装，得成品，标记为A5。
实施例6
本实施例公开了本发明的建筑材料的制备方法，采用表1中编号6的原料，其制备方法具体为：
步骤1.将磷石膏与黄金尾矿砂混合均匀，得到第一混合物，而后陈化5天，使第一混合物的pH值大于等于7，而后采用球磨机研磨过300目筛，备用；
步骤2.将纳米二氧化硅、橡胶、多壁碳纳米管、及保水剂搅拌、混合均匀，得到第二混合物；
步骤3.将第二混合物加入粉碎后的第一混合物中，搅拌，混合均匀，包装，得成品，标记为A6。
实施例7
本实施例公开了本发明的建筑材料的制备方法，采用表1中编号7的原料，其制备方法具体为：
步骤1.将磷石膏与黄金尾矿砂混合均匀，得到第一混合物，而后陈化6天，使第一混合物的pH值大于等于7，而后采用球磨机研磨过300目筛，备用；
步骤2.将纳米二氧化硅、橡胶、多壁碳纳米管、及保水剂搅拌、混合均匀，得到第二混合物；
步骤3.将第二混合物加入粉碎后的第一混合物中，搅拌，混合均匀，包装，得成品，标记为A7。
实施例8
本实施例为对比例，本实施中建筑材料的原料组成见表3：
表3
表3中的保水剂为羟丙基甲基纤维素与羧甲基纤维素醚按质量比1：1混合而成。
本实施例中建筑材料的制备方法同实施例5。
实施例9
本实施例为对比列，与实施例5相比，本实施例将磷石膏与黄金尾矿砂混合均匀陈化时间缩短为3天，陈化后的第一混合物的pH值小于7，其余条件均相同。所得产品标记为对7。
实施例10
将A1-A3、A5-A7、对1-对7的建筑材料进行性能测试。
将各建筑材料加2.5倍质量的水，搅拌均匀后，放置25min，作为建筑室内用腻子使用。并参照《建筑室内用腻子(JG/T 298-2010)》记载的方法进行各项性能测试，其中，对于柔韧性的测定，采用不同直径的圆柱体测试，以获取无裂纹的直径大小。测试结果如表4所示：
表4
由表4可知，本发明的建筑材料用作建筑室内用腻子使用时，具有良好的施工性、干初期干燥抗裂性、耐水性、柔韧性，以及较高的粘结强度。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磷石膏基质的建筑材料，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：磷石膏200-400份，纳米二氧化硅1-10份，橡胶10-20份，多壁碳纳米管1-10份，黄金尾矿砂50-150份，保水剂1-10份。
2.根据权利要求1所述的一种磷石膏基质的建筑材料，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：磷石膏225-380份，纳米二氧化硅4-9份，橡胶11-17份，多壁碳纳米管1-7份，黄金尾矿砂58-92份，保水剂3-8份。
3.根据权利要求1所述的一种磷石膏基质的建筑材料，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：磷石膏300份，纳米二氧化硅7份，橡胶13份，多壁碳纳米管5份，黄金尾矿砂72份，保水剂6份。
4.根据权利要求1所述的一种磷石膏基质的建筑材料，其特征在于，各原料的用量满足以下三种情形中的一种或一种以上：
多壁碳纳米管/(橡胶+纳米二氧化硅)为0.05-0.5；
纳米二氧化硅/(保水剂+黄金尾矿砂)为0.01-0.15；
保水剂/(纳米二氧化硅+多壁碳纳米管)为0.07-3。
5.根据权利要求4所述的一种磷石膏基质的建筑材料，其特征在于，各原料的用量满足以下三种情形中的一种或一种以上：
多壁碳纳米管/(橡胶+纳米二氧化硅)为0.25；
纳米二氧化硅/(保水剂+黄金尾矿砂)为0.09；
保水剂/(纳米二氧化硅+多壁碳纳米管)为0.5。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种磷石膏基质的建筑材料，其特征在于，所述保水剂选自羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素醚、膨润土中的任意一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种磷石膏基质的建筑材料，其特征在于，所述橡胶为丁基橡胶粉。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种磷石膏基质的建筑材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.将磷石膏与黄金尾矿砂混合均匀，得到第一混合物，而后陈化一段时间；
步骤2.将纳米二氧化硅、橡胶、多壁碳纳米管、及保水剂搅拌、混合均匀，得到第二混合物；
步骤3.将所述第二混合物加入陈化后的第一混合物中，搅拌，混合均匀，包装，得成品。
9.根据权利要求8所述的一种磷石膏基质的建筑材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，磷石膏中CaSO4·2H2O的含量≥75.0wt％；陈化时间为5-7天。
10.根据权利要求9所述一种磷石膏基质的建筑材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，还包括将陈化后的第一混合物粉碎后，再与第二混合物混合。
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