CN109956728A - 一种除甲醛的石膏板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种除甲醛的石膏板及其制备方法，包括通过特定方法制备的甲醛吸附材料、多肽、高分子胺类、阿拉伯胶粉以及磷酸盐的混合物。该除甲醛的石膏板，可以快速捕捉室内甲醛并进行分解；从而有效地降低室内甲醛浓度，且净醛效果可以长期保持；同时，该除甲醛的石膏板还具有优异的力学性能。

Description

一种除甲醛的石膏板及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种除甲醛的石膏板及其制备方法。

背景技术

随着人们对环保、健康的重视，对功能性石膏板需求越来越多。由于在装修过程中，不管是一些涂料还是后期其他一些工序，很多都有甲醛的出现，甲醛已经成为我国装修中的主要污染物之一。甲醛对人体危害最严重，潜伏期最长，被称为“室内污染第一杀手”；甲醛是导致新生儿畸形、儿童白血病、青少年记忆力和智力下降的主要原因，被WHO(世界卫生组织)确定为“致癌和致畸性物质”。长期接触低剂量甲醛，能引起慢性中毒，引发呼吸系统、神经系统、生殖系统等疾病。因此甲醛对人类的危害是不容忽视的。由于甲醛释放周期是3-15年，所以除甲醛的石膏板需要达到长期有效去除甲醛的效果。

现有的除甲醛的石膏板中，仅依靠吸附物质，对于甲醛的吸附并不稳定，物理吸附作用不存在明显的针对性，室内空气中很多组分都会和甲醛产生竞争吸附作用，同时存在吸附饱和的问题。吸附不牢固使得甲醛还可能被释放出来，效果难以保证。而在石膏板中通过添加光触媒降解甲醛，对外界条件要求较多，如需要紫外光照射激发催化活性，同时对室内湿度也有要求；因此，在实际应用中，石膏板的净醛效果也难以保证。

因此，需要有一种除甲醛的石膏板可以长期、有效地对室内甲醛进行消除，同时，石膏板本身的力学性能不受到影响。

发明内容

本发明旨在提供一种除甲醛的石膏板，通过在配方中添加一定含量的甲醛吸附材料、多肽、高分子胺类、阿拉伯胶粉以及磷酸盐的混合物，使得该石膏板可以快速捕捉、吸附甲醛并进行分解；从而有效地降低室内甲醛浓度，且净醛效果可以长期保持；同时，该除甲醛的石膏板还具有优异的力学性能。

本发明的除甲醛的石膏板，包括甲醛吸附材料、多肽、高分子胺类、阿拉伯胶粉以及磷酸盐的混合物；所述混合物通过下述方法制得：

将所述甲醛吸附材料加入到10-150重量份的有机溶剂中，搅拌升温至40-50℃；加入所述多肽，超声波震荡20-40min，将所述有机溶剂旋干，得混合粉末；将所述混合粉末、高分子胺类加入到5-20重量份水中，调节pH值在7.1-8.2之间，加入阿拉伯胶粉、磷酸盐，搅拌30-60min，真空干燥，得到所述混合物。

其中，基于100重量份熟石膏粉，所述混合物中各组分的含量为：

其中，所述混合物中多肽与高分子胺类的重量份比为3:1～4:1。

其中，所述多肽为酪蛋白磷酸肽；所述高分子胺类为超支化聚酰胺。

其中，所述甲醛吸附材料由下述方法制得：

将重量比为1:1的硅藻土和蒙脱石，在300-350℃下灼烧处理0.5-1h，冷却；取处理后的所述硅藻土和蒙脱石置于烧杯中，加入100-150ml浓度为10mmol/L的烷基二甲基苄基铵盐溶液和500mL去离子水，50-60℃水浴中超声波震荡20-30min；用去离子水水洗、过滤、干燥、研磨，得到所述甲醛吸附材料。

其中，所述有机溶剂为乙酸乙酯或乙醇。

其中，还包括以下组分，基于100重量份熟石膏粉，所述各组分的重量份为：

其中，包括以下组分，所述各组分的重量份为

其中，包括以下组分，所述各组分的重量份为

根据本发明的另一个方面的除甲醛的石膏板的制备方法，包括以下步骤：

将预定重量份的甲醛吸附材料、多肽、高分子胺类、阿拉伯胶粉以及磷酸盐混合后的混合物，预定重量份的熟石膏粉、增强剂、减水剂以及改性淀粉，机械搅拌，得到均匀固体粉末，进入搅拌机；

将预定重量份的发泡剂加入到水中，混合液通过发泡系统发泡后进入搅拌机；各原料经所述搅拌机充分搅拌制得均匀浆料，连续浇注在护面纸之间，经挤压成型制得石膏板湿板；所述石膏板湿板经凝固、切断、干燥、锯边后制得所述除甲醛的石膏板。

本发明的除甲醛的石膏板包括甲醛吸附材料、多肽、高分子胺类、阿拉伯胶粉以及磷酸盐的混合物，通过以下方法混合：将甲醛吸附材料加入到10-150重量份的有机溶剂中，搅拌升温至40-50℃；加入多肽，超声波震荡20-40min，将有机溶剂旋干，得混合粉末；将混合粉末、高分子胺类加入到5-20重量份的水中，调节pH值在7.1-8.2之间，加入阿拉伯胶粉、磷酸盐，搅拌30-60min，得到混合物。有机溶剂为乙酸乙酯或乙醇。

除甲醛的石膏板，由于其使用位置的限制以及使用条件的局限(多肽、高分子胺类在石膏板中不能以溶液形式存在)，通常情况下，直接将与甲醛可反应的化合物添加于石膏浆料或石膏粉中，除甲醛的效果会大大折扣。

本发明将甲醛吸附材料溶到乙酸乙酯或乙醇中，升至一定温度，加入多肽超声波震荡后旋干，可以使多肽很好地与甲醛吸附材料结合，且结合力强；然后加入到水中，加入高分子胺类，根据实际情况，选用磷酸二氢钠或碳酸氢钠调节pH值在7.1-8.2，然后加入阿拉伯胶粉、磷酸盐后搅拌30-60min，真空干燥。在该pH值范围内，除甲醛的效果得到明显提升。制得的混合物需要配合添加阿拉伯胶粉使用，添加少量阿拉伯胶粉可以进一步提高多肽、高分子胺类与甲醛吸附材料的结合力，避免在石膏浆料制备过程中，多肽、高分子胺类与甲醛吸附材料脱离，从而影响甲醛吸附、降解效果。加入磷酸盐有助于混合物均匀地分散于石膏浆料中，可以使制得的石膏板具有均匀的除甲醛效果，磷酸盐并未有特殊限制，常规磷酸盐均可。该混合物整体添加于石膏浆料中不仅可以短时间内快速地将甲醛降解，同时效果保持时间可以长达几十年。

天然吸附材料本身的吸附量是有限的，容易很快出现吸附饱和；并且其对甲醛的吸附不具有针对性，往往会出现甲醛和水或其他有机物同时吸附的情况。本发明将重量比为1:1的硅藻土和蒙脱石，在300-350℃下灼烧处理0.5-1h，冷却；该温度进行灼烧处理后比表面积明显增大，内部结构疏松多孔，同时避免过高温度造成的孔洞塌陷等问题。取处理后的所述硅藻土和蒙脱石置于烧杯中，加入100-150ml浓度为10mmol/L的烷基二甲基苄基铵盐溶液和500mL去离子水，50-60℃水浴中超声波震荡20-30min；用去离子水水洗、过滤、干燥、研磨，得到甲醛吸附材料。以上实验条件均为多次对比试验中所得的最佳参数，制得的甲醛吸附材料具备优异的吸附针对性，对甲醛的吸附量也大大增加。

本发明中多肽为酪蛋白磷酸肽，高分子胺类为超支化聚酰胺。在实验过程中，意外的发现，加入一定量的甲醛吸附材料、酪蛋白磷酸肽以及超支化聚酰胺可以对石膏起到缓凝作用，从而在很大程度上保证了石膏板成型时料浆流动性能，使石膏板生产可控性更好。并且，实验中发现，混合物中多肽与高分子胺类的重量份比为3:1～4:1时，净醛效果和力学性能均可以达到最优效果。

此外，该除甲醛的石膏板还包括以下组分，具体的为0-1重量份的增强剂，0-2.5重量份的减水剂，0.02-1重量份的改性淀粉，0.05-1重量份的发泡剂，70-90重量份的水。

本发明中的增强剂、减水剂、改性淀粉、发泡剂均为本领域常规所使用。例如，增强剂为聚合物纤维或矿物纤维；减水剂为萘系减水剂，发泡剂可以为十二烷基硫酸钠；水可以为中性普通工业用水或地下水。

本发明对各组分的含量进行了相应地研究，采用本发明重量份的各组分添加到100重量份的石膏中所生产出的除甲醛的石膏板，在纵/横向断裂荷载等方面均优于现有技术的除甲醛石膏板材。

该除甲醛的石膏板的制备方法，主要包括以下步骤：将预定重量份的甲醛吸附材料、多肽、高分子胺类、阿拉伯胶粉以及磷酸盐混合后的混合物，预定重量份的熟石膏粉、增强剂、减水剂以及改性淀粉，机械搅拌，得到均匀固体粉末，进入搅拌机；

将预定重量份的发泡剂加入到水中，混合液通过发泡系统发泡后进入搅拌机；各原料经搅拌机充分搅拌制得均匀浆料，连续浇注在护面纸之间，经挤压成型制得石膏板湿板；石膏板湿板经凝固、切断、干燥、锯边后制得除甲醛的石膏板。

采用本发明技术方案的除甲醛的石膏板，在长期净醛、力学性能方面明显优于现有技术产品。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明的除甲醛的石膏板，基于100重量份熟石膏粉，包含甲醛吸附材料1-10重量份，多肽0.1-8重量份，高分子胺类0.05-2重量份；阿拉伯胶粉0.05-2重量份；磷酸盐0.01-0.5重量份。

混合物制备方法：将甲醛吸附材料加入到10-15倍重量的乙酸乙酯或乙醇中，搅拌升温至40-50℃；加入所述多肽，超声波震荡20-40min，将所述有机溶剂旋干，得混合粉末；将混合粉末、高分子胺类加入到3-5倍重量的水中，调节pH值在7.1-8.2之间，加入阿拉伯胶粉、磷酸盐，搅拌30-60min，得到混合物。

混合物中多肽与高分子胺类的重量份比为3:1～4:1。多肽为酪蛋白磷酸肽；高分子胺类为超支化聚酰胺。

甲醛吸附材料由以下方法制得：将重量比为1:1的硅藻土和蒙脱石，在300-350℃下灼烧处理0.5-1h，冷却；取处理后的硅藻土和蒙脱石置于烧杯中，加入100-150ml浓度为10mmol/L的烷基二甲基苄基铵盐溶液和500mL去离子水，50-60℃水浴中超声波震荡20-30min；用去离子水水洗、过滤、干燥、研磨，得到甲醛吸附材料。

该除甲醛的石膏板还包括增强剂0-1重量份；减水剂0-2.5重量份；改性淀粉0.02-1重量份；发泡剂0.05-1重量份；水70-90重量份；

下面列出除甲醛的石膏板各组分及其含量的具体实施例。

实施例

将1-10重量份的甲醛吸附材料、0.1-8重量份的多肽、0.05-2重量份的高分子胺类、0.05-2重量份的阿拉伯胶粉混合后的混合物，100重量份的石膏、0-1重量份的增强剂、0-2.5重量份的减水剂以及0.02-1重量份的改性淀粉，机械搅拌，得到均匀固体粉末；将0.05-1重量份的发泡剂加入到70-90重量份的水中，机械搅拌至起泡；将固体粉末加入到发泡剂水溶液，机械搅拌均匀，得石膏浆料；将石膏浆料挤压成型、凝固、输送、切断干燥后制得除甲醛的石膏板。

表1列出了本发明的部分实施例数据。需要指出的是，表1数据为挑选出的实验过程中的部分数据，本发明的实施例并不局限于以下数据。

表1除甲醛的石膏板配方实施例

测试例

测试例1

对甲醛吸附材料、蒙脱石以及活性炭等常见吸附材料吸附甲醛的能力进行了对比测试。蒙脱石、活性炭、硅藻土均为市售产品。在1m³封闭腔室中预先滴入甲醛，测得初始甲醛浓度为15mg/m³，分别放入100g的活性炭、硅藻土、蒙脱石以及甲醛吸附材料，分别通过检测随着时间变化，腔室内甲醛浓度的变化。具体数据如表2所示，表2中数据单位为mg/m³。

表2各吸附材料的甲醛吸附情况

	1h	2h	4h	12h	24h
						活性炭	14.75	14.55	14.32	14.34	14.32
硅藻土	14.90	14.82	14.71	14.76	14.77
						蒙脱石	14.28	13.05	12.82	12.5	12.25
甲醛吸附材料	13.13	11.50	8.24	5.18	1.55

通过表2数据可以看出，活性炭以及硅藻土对于甲醛的吸附量较小，并且很快达到吸附饱和状态(活性炭12h，硅藻土10h)；选用蒙脱石，其吸附量相较于活性炭和硅藻土，吸附量大一些，但是随着时间的变化，甲醛浓度降低速度变慢，趋于吸附饱和；而采用本发明的甲醛吸附材料，无论从吸附速度以及吸附量上，均大大优于其他吸附材料，具有优异的吸附效果。

测试例2

下边就各实施例中的除甲醛的石膏板的净醛效果做测试分析。在1m³腔室中，甲醛加入量为3μL，每天持续滴入甲醛，放入长宽均为0.5m的9.5mm厚石膏板，分别检测1-10d内的腔室内甲醛浓度。具体数据如表3所示。表3中数据单位为mg/m³。

表3各实施例石膏板的净醛效果

	1d	2d	3d	4d	6d	8d	10d
								空白仓	0.58	0.56	0.59	0.57	0.53	0.55	0.58
实施例1	0.09	0.07	0.08	0.09	0.08	0.08	0.09
								实施例2	0.06	0.07	0.08	0.06	0.07	0.08	0.06
实施例3	0.02	0.03	0.02	0.01	0.02	0.01	0.02
								实施例4	0.06	0.05	0.07	0.08	0.07	0.09	0.08
实施例5	0.01	0.02	0.03	0.04	0.02	0.03	0.02
								实施例6	0.03	0.02	0.04	0.02	0.04	0.03	0.03
实施例7	0.04	0.04	0.06	0.05	0.03	0.05	0.04

由表3数据可以看到，各实施例中的除甲醛的石膏板在1d内即可迅速吸收降解室内的甲醛，24h有效率高达90％以上，优选实施例可达96％以上；实施例1中除甲醛的石膏板的净醛效果已经可以满足日常室内净醛需要。

测试例3

同时，还对本发明的除甲醛的石膏板(9.5mm)的力学性能进行了相关检测。分别测试了除甲醛的石膏板初始制备完成时的力学性能，同时也对净醛10d的力学性能进行了测试。初始力学性能数据具体如表4所示(参照标准GB/T9775-2008)。

表4各实施例石膏板的力学性能

可以看出，随着甲醛吸附材料、多肽等各组分含量的增加，除甲醛的石膏板的力学性能有所下降(实施例7)；并且添加量较小的实施例1的力学性能也稍差，这也可以说明，特定含量范围的甲醛吸附材料、多肽以及高分子胺类对石膏的缓凝作用，净醛协同作用也达到最佳。综合考虑力学性能、生产成本以及净醛效果等因素，实施例3和5为最优方案。通过计算一张普通规格的除甲醛的石膏板，采用实施例3方案，可以降解12g左右的甲醛，持续有效降解时间长达30-40年。

采用本发明配方组分的除甲醛的石膏板，各项力学性能优异，明显高于现有技术除甲醛的石膏板。同时，通过对净醛10d对比测试发现，经过长时间净醛后，除甲醛的石膏板的力学性能不受影响。

综上，本发明所涉及的除甲醛的石膏板通过在配方中添加一定含量的甲醛吸附材料、多肽以及高分子胺类的混合物，使得该石膏板可以有效捕捉室内甲醛，对其进行快速、有效吸附；然后对甲醛进行降解，从而有效地降低室内甲醛浓度；且净醛效果可以长期保持；同时，该除甲醛的石膏板也具有优异的力学性能，且在长期的净醛过程中，力学性能不受影响。

最后应说明的是：在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种除甲醛的石膏板，其特征在于，包括甲醛吸附材料、多肽、高分子胺类、阿拉伯胶粉以及磷酸盐的混合物；所述混合物通过下述方法制得：

将所述甲醛吸附材料加入到10-150重量份的有机溶剂中，搅拌升温至40-50℃；加入所述多肽，超声波震荡20-40min，将所述有机溶剂旋干，得混合粉末；将所述混合粉末、高分子胺类加入到5-20重量份水中，调节pH值在7.1-8.2之间，加入阿拉伯胶粉、磷酸盐，搅拌30-60min，真空干燥，得到所述混合物。

2.如权利要求1所述的除甲醛的石膏板，其特征在于，基于100重量份熟石膏粉，所述混合物中各组分的含量为：

3.如权利要求1或2所述的除甲醛的石膏板，其特征在于，所述混合物中多肽与高分子胺类的重量份比为3:1～4:1。

4.如权利要求1所述的除甲醛的石膏板，其特征在于，所述多肽为酪蛋白磷酸肽；所述高分子胺类为超支化聚酰胺。

5.如权利要求1所述的除甲醛的石膏板，其特征在于，所述甲醛吸附材料由下述方法制得：

将重量比为1:1的硅藻土和蒙脱石，在300-350℃下灼烧处理0.5-1h，冷却；取处理后的所述硅藻土和蒙脱石置于烧杯中，加入100-150ml浓度为10mmol/L的烷基二甲基苄基铵盐溶液和500mL去离子水，50-60℃水浴中超声波震荡20-30min；用去离子水水洗、过滤、干燥、研磨，得到所述甲醛吸附材料。

6.如权利要求1所述的除甲醛的石膏板，其特征在于，所述有机溶剂为乙酸乙酯或乙醇。

7.如权利要求2所述的除甲醛的石膏板，其特征在于，还包括以下组分，基于100重量份熟石膏粉，所述各组分的重量份为：

8.如权利要求7所述的除甲醛的石膏板，其特征在于，包括以下组分，所述各组分的重量份为

9.如权利要求7所述的除甲醛的石膏板，其特征在于，包括以下组分，所述各组分的重量份为

10.如权利要求1-9任一项所述的除甲醛的石膏板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将预定重量份的甲醛吸附材料、多肽、高分子胺类、阿拉伯胶粉以及磷酸盐混合后的混合物，预定重量份的熟石膏粉、增强剂、减水剂以及改性淀粉，机械搅拌，得到均匀固体粉末，进入搅拌机；

将预定重量份的发泡剂加入到水中，混合液通过发泡系统发泡后进入搅拌机；各原料经所述搅拌机充分搅拌制得均匀浆料，连续浇注在护面纸之间，经挤压成型制得石膏板湿板；所述石膏板湿板经凝固、切断、干燥、锯边后制得所述除甲醛的石膏板。