CN109956734B - 一种耐火纸面石膏板及其制备方法 - Google Patents

一种耐火纸面石膏板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐火纸面石膏板，包括两层护面纸和所述两层护面纸之间的石膏板，石膏板包括以下组分：石膏熟料100重量份；高岭土5‑15重量份；浮石1‑10重量份；硅溶胶2‑10重量份；硅灰1‑5重量份；磷酸二氢铝0.5‑3重量份；改性淀粉0.1‑1重量份；水70‑90重量份。该耐火纸面石膏板耐火性能高；并且在高温下可以保持良好稳定尺寸，具有优异的耐火稳定性；并且兼具轻质、力学性能优的特点。

Description

一种耐火纸面石膏板及其制备方法
技术领域
本发明涉石膏板制备领域，尤其涉及一种耐火纸面石膏板及其制备方法。
背景技术
石膏板具有重量轻、强度较高、厚度较薄、加工方便以及隔音绝热和防火等性能，是当前着重发展的新型轻质板材之一。目前，纸面石膏板已广泛用于住宅、办公楼、商店、旅馆和工业厂房等各种建筑物的内隔墙、天花板、吸音板、地面基层板和各种装饰板等。但是，纸面石膏板受遇火稳定性和耐火极限的限制，其应用还存在比较大的局限性。
建筑石膏为半水石膏，在石膏板生产过程中加入水，石膏板芯的最终产物为二水石膏。在火灾中，二水石膏会持续释放出分子中的两个结晶水，可以有效抑制火灾中空气温度的升高。但是，石膏板芯在高温火焰的作用下，会脱水并收缩开裂，石膏板很快会因为开裂而塌落，失去隔火能力。所以通常会在石膏板芯内添加一定量的耐火补强纤维；由于纤维的牵拉作用，石膏板芯开裂后不会马上脱落；但由于耐火补强纤维耐高温能力有限，当耐火补强纤维在高温下逐渐软化失效后，石膏板芯还是会在裂缝处断裂脱落。
发明内容
本发明旨在提供一种耐火纸面石膏板，通过在石膏浆料中添加特定组成的复合耐火材料，使得制备的石膏板耐火性能高；并且在高温下可以保持良好稳定尺寸，具备优异的耐火稳定性；并且本发明的石膏板兼具轻质、力学性能优的特点。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种耐火纸面石膏板，包括两层护面纸和所述两层护面纸之间的石膏板，所述石膏板包括复合耐火材料，所述复合耐火材料包括以下组分：高岭土、浮石、硅溶胶、硅灰、磷酸二氢铝；
所述复合耐火材料由以下方法制备而成：将所述磷酸二氢铝溶解于水中，加入所述浮石和硅灰，搅拌1500r/min转速搅拌20-30min，真空干燥，得固体粉末备用；将所述固体粉末与所述高岭土搅拌混合，升温至80-100℃，保温6-8h，降至室温，与所述硅溶胶混合，即得所述复合耐火材料。
其中，基于100重量份石膏熟料，所述复合耐火材料中各组分的含量为：
Figure BDA0001507317900000021
其中，所述高岭土的粒径大小为30-60μm；所述浮石的粒径大小为50-200μm；所述硅灰的平均粒径为0.1-0.5μm。
其中，所述高岭土的粒径大小为40μm；所述浮石的粒径大小为120μm；所述硅灰的平均粒径为0.3μm。
其中，基于100重量份石膏熟料，所述石膏板还包括以下组分：
方镁石 0.05-0.3重量份；
改性淀粉 0.1-1重量份；
水 70-90重量份。
其中，所述石膏板包括以下组分：
Figure BDA0001507317900000022
Figure BDA0001507317900000031
其中，所述各组分的含量为：
Figure BDA0001507317900000032
其中，所述各组分的含量为：
Figure BDA0001507317900000033
其中，所述各组分的含量为：
Figure BDA0001507317900000034
Figure BDA0001507317900000041
根据本发明的另一个方面提供的一种耐火纸面石膏板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将预定重量份的石膏熟料、复合耐火材料、方镁石、改性淀粉经过计量，进入混合铰刀，充分混合后进入搅拌机；将向搅拌机中加入预定重量份的水，各原料经所述搅拌机充分搅拌，制得均匀浆料，连续浇注在两层护面纸之间，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、锯边后制得所述耐火纸面石膏板。
本发明的耐火纸面石膏板，包括两层护面纸和所述两层护面纸之间的石膏板，其包括复合耐火材料，复合耐火材料包括以下组分：高岭土、浮石、硅溶胶、硅灰、磷酸二氢铝；
复合耐火材料由以下方法制备而成：将所述磷酸二氢铝溶解于水中，加入所述浮石和硅灰，搅拌1500r/min转速搅拌20-30min，真空干燥，得固体粉末备用；将所述固体粉末与所述高岭土搅拌混合，升温至80-100℃，保温6-8h，降至室温，与所述硅溶胶混合，即得复合耐火材料。其中，基于100重量份石膏熟料，复合耐火材料包括高岭土5-15重量份；浮石1-10重量份；硅溶胶2-10重量份；硅灰1-5重量份；磷酸二氢铝0.5-3重量份。
天然矿物高岭土在300℃吸收大量的热，脱去羟基；当温度上升到1000℃左右晶型转变，同样会吸收大量的热量，-OH参与燃烧可以降低周围温度，可以起到很好的阻燃作用。添加一定重量份的高岭土大大提高石膏板吸热量，可以有效抑制石膏板以及空气中的温度上升。浮石是一种多孔、轻质的玻璃质酸性火山喷出岩，天然浮石孔隙率为70-80％；因孔隙多所以质量轻、容重小于1克/立方厘米，并且强度高、耐酸碱、耐腐蚀。硅灰主要成分为二氧化硅，具备一定的耐火能力。
将磷酸二氢铝溶解于水，加入浮石和硅灰高速搅拌混合，是为了使得磷酸二氢铝和硅灰能够充分的与浮石混合，填充其孔隙，真空干燥后得到固体粉末；将固体粉末与高岭土在搅拌混合均匀后在80-100℃下保温6-8h，磷酸二氢铝作为无机粘结剂，在此条件下可以与高岭土很好地粘合，形成稳定的耐火结构单元；最后，降至室温，与硅溶胶混合，形成复合耐火材料。经过此种方法和配方所制备的复合材料吸热能力强，同时由于硅溶胶对浮石的包覆，对其遇热膨胀起到制约作用，降低了高温下因矿石急剧膨胀造成的石膏板尺寸的不可控性，可以控制浮石膨胀与石膏失水塌陷处于一个比较平衡的状态，从而延缓了石膏板坍塌的时间，保持其结构的稳定性。
复合耐火材料中的硅溶胶溶液可以渗透到石膏的孔隙中，会改变二水石膏的结构特征，生成新的凝胶物质。并且硅溶胶具有一定的粘结性；可以结合新的凝胶物质增强复合耐火材料与石膏之间的粘合。由于新的凝胶物质代替了部分二水石膏，在一定程度上可以减少因火灾高温，二水石膏中结晶水挥发过快而造成的石膏板芯的开裂和塌落。
其中，高岭土的粒径大小为30-60μm；浮石的粒径大小为50-200μm；硅灰的平均粒径为0.1-0.5μm。优选的，高岭土的粒径大小为40μm；浮石的粒径大小为120μm；硅灰的平均粒径为0.3μm。各个组分的粒径需要特殊考虑，一是考虑到复合耐火材料中各组分的相容性；二是考虑复合耐火材料在应用于石膏浆料中是否有良好的粒径分布。经过实验对比发现，选用以上的粒径大小能达到最佳效果。不仅在遭遇火灾高温情况下，石膏板的尺寸保持良好，同时力学性能也比较优异。
此外，本发明的耐火石膏板中还可以加入0.05-0.3重量份的方镁石。方镁石在1000℃以下可以高温分解具有一定的延迟，可以辅助改善石膏板遇火时的尺寸稳定性。以及改性淀粉0.1-1重量份，水70-90重量份。
石膏板中各组分含量：石膏熟料100重量份；高岭土8-16重量份；浮石3-7重量份；硅溶胶4-8重量份；硅灰2-4重量份；磷酸二氢铝1-2重量份；方镁石0.05-0.3重量份；改性淀粉0.1-0.6重量份；水70-85重量份。
优选的，各组分含量为：石膏熟料100重量份；高岭土10-15重量份；浮石3-6重量份；硅溶胶4-8重量份；硅灰2-4重量份；磷酸二氢铝1.5-2重量份；方镁石0.1-0.2重量份；改性淀粉0.2-0.6重量份；水70-85重量份。
添加本发明的特定含量组成的复合耐火材料，可以明显提高石膏板的吸热能力，延长了石膏板芯因失水而开裂的时间，大大增加了石膏板的耐火性能。采用特定粒径尺寸的高岭土、浮石以及硅灰可以与石膏熟料混合时具备很好的粒径分布，降低水膏比。但是想要更好地保证石膏板不塌落，需要配合加入磷酸二氢铝，使之形成耐火单元，耐火单元可以很好地分散至石膏浆料中，保证石膏板在火灾中的结构稳定。
耐火纸面石膏板的制备方法，包括以下步骤：
将预定重量份的石膏熟料、复合耐火材料、方镁石、改性淀粉经过计量，进入混合铰刀，充分混合后进入搅拌机；将向搅拌机中加入预定重量份的水，各原料经所述搅拌机充分搅拌，制得均匀浆料，连续浇注在两层护面纸之间，经挤压成型制得石膏板湿板；石膏板湿板经凝固、切断、干燥、锯边后制得所述耐火纸面石膏板。
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。
耐火纸面石膏板，包括两层护面纸和所述两层护面纸之间的石膏板，石膏板包括复合耐火材料，复合耐火材料包括以下组分：高岭土5-15重量份、浮石1-10重量份、硅溶胶2-10重量份、硅灰1-5重量份、磷酸二氢铝0.5-3重量份；
复合耐火材料由以下方法制备而成：将磷酸二氢铝溶解于水中，加入浮石和硅灰，搅拌1500r/min转速搅拌20-30min，真空干燥，得固体粉末备用；将固体粉末与高岭土搅拌混合，升温至80-100℃，保温6-8h，降至室温，与硅溶胶混合，即得复合耐火材料。
石膏板中各组分含量：石膏熟料100重量份；高岭土8-16重量份；浮石3-7重量份；硅溶胶4-8重量份；硅灰2-4重量份；磷酸二氢铝1-2重量份；方镁石0.05-0.3重量份；改性淀粉0.1-0.6重量份；水70-85重量份。
优选的，各组分含量为：石膏熟料100重量份；高岭土10-15重量份；浮石3-6重量份；硅溶胶4-8重量份；硅灰2-4重量份；磷酸二氢铝1.5-2重量份；方镁石0.1-0.2重量份；改性淀粉0.2-0.6重量份；水70-85重量份。
其中，高岭土的粒径大小为30-60μm，优选为40μm；浮石的粒径大小为50-200μm，优选为120μm。
下面列出石膏板具体组分含量的部分实施例。
实施例
实施例1
Figure BDA0001507317900000071
实施例2
Figure BDA0001507317900000072
Figure BDA0001507317900000081
实施例3
Figure BDA0001507317900000082
实施例4
Figure BDA0001507317900000083
Figure BDA0001507317900000091
实施例5
Figure BDA0001507317900000092
实施例6
Figure BDA0001507317900000093
测试例
表1示出了本发明的耐火纸面石膏板的各项性能。
表1
Figure BDA0001507317900000094
Figure BDA0001507317900000101
由表中数据可以看到，本发明的耐火石膏板单重不超过7.0Kg/m2，低于市面常见的耐火纸面石膏板；断裂载荷、硬度则高于市面流通的耐火石膏板。遇火稳定性均大于60min，远远高于市面流通的耐火纸面石膏板(遇火稳定性20min左右)。由此可以看出，本发明的特殊的复合耐火材料配方使得所制得的耐火纸面石膏板在具有优异耐火稳定性的同时，还兼具轻质、力学性能优等特点。
综上所述，根据本发明的耐火纸面石膏板通过在石膏浆料中添加特定组成的复合耐火材料使得制备的石膏板耐火性能高；并且在高温下可以保持良好稳定尺寸，从而改善了石膏板的耐火稳定性；并且本发明的石膏板兼具轻质、力学性能优的特点。
上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。
最后应说明的是：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 (9)

1.一种耐火纸面石膏板，其特征在于，包括两层护面纸和所述两层护面纸之间的石膏板，所述石膏板包括复合耐火材料，所述复合耐火材料包括以下组分：高岭土、浮石、硅溶胶、硅灰、磷酸二氢铝；
所述复合耐火材料由以下方法制备而成：将所述磷酸二氢铝溶解于水中，加入所述浮石和硅灰，搅拌1500r/min转速搅拌20-30min，真空干燥，得固体粉末备用；将所述固体粉末与所述高岭土搅拌混合，升温至80-100℃，保温6-8h，降至室温，与所述硅溶胶混合，即得所述复合耐火材料；
基于100重量份石膏熟料，所述复合耐火材料中各组分的含量为：
Figure FDA0002508409810000011
2.如权利要求1所述的耐火纸面石膏板，其特征在于，所述高岭土的粒径大小为30-60μm；所述浮石的粒径大小为50-200μm；所述硅灰的平均粒径为0.1-0.5μm。
3.如权利要求2所述的耐火纸面石膏板，其特征在于，所述高岭土的粒径大小为40μm；所述浮石的粒径大小为120μm；所述硅灰的平均粒径为0.3μm。
4.如权利要求1所述的耐火纸面石膏板，其特征在于，基于100重量份石膏熟料，所述石膏板还包括以下组分：
方镁石 0.05-0.3重量份；
改性淀粉 0.1-1重量份；
水 70-90重量份。
5.如权利要求4所述的耐火纸面石膏板，其特征在于，所述石膏板包括以下组分：
Figure FDA0002508409810000021
6.如权利要求5所述的耐火纸面石膏板，其特征在于，所述各组分的含量为：
Figure FDA0002508409810000022
7.如权利要求6所述的耐火纸面石膏板，其特征在于，所述各组分的含量为：
Figure FDA0002508409810000023
Figure FDA0002508409810000031
8.如权利要求6所述的耐火纸面石膏板，其特征在于，所述各组分的含量为：
Figure FDA0002508409810000032
9.如权利要求1-8任一项所述的耐火纸面石膏板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将预定重量份的石膏熟料、复合耐火材料、方镁石、改性淀粉经过计量，进入混合铰刀，充分混合后进入搅拌机；向搅拌机中加入预定重量份的水，各原料经所述搅拌机充分搅拌，制得均匀浆料，连续浇注在两层护面纸之间，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、锯边后制得所述耐火纸面石膏板。
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