CN110698160A - 一种石膏板浆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种石膏板浆料及其制备方法，其中，一种石膏板浆料包括石膏、膨润土、玻璃微珠、功能助剂及水。当此石膏板浆料应用于室内纸面石膏板的加工时，膨润土能够有效吸收室内空气中的水分，以此避免了石膏吸水受潮，从而保证了纸面石膏板的抗折强度和抗冲击强度。可以理解的，本发明的技术方案能够提高纸面石膏板的强度。
Description
技术领域
本发明涉及石膏板浆料技术领域，特别涉及一种石膏板浆料及其制备方法。
背景技术
纸面石膏板是一种新型建筑装饰装修轻质板材，是保护森林资源，节约林木的最佳材料，是木制装饰板的最佳替代产品，具有质轻、隔声、隔热、抗震、低收缩率、高强度、自动微调室内湿度、加工性能强及施工方法简便等特点，又因其生产成本低，价格便宜，被广泛应用于工业、民用建筑中，尤其大量用作室内外装饰材料，如吊顶、隔墙等。然而，传统纸面石膏板主要以石膏为原料加工，当空气湿度较大时，石膏容易吸收空气中的水分而受潮，一旦石膏受潮，纸面石膏板的抗折强度、抗冲击强度会大大下降，从而导致板材强度大大下降，甚至严重变形，影响正常使用。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种石膏板浆料，旨在提高纸面石膏板的强度。
为实现上述目的，本发明提出的石膏板浆料，包括石膏、膨润土、玻璃微珠、功能助剂及水。
可选地，所述石膏为经过热处理的脱硫石膏，所述经过热处理的脱硫石膏的制备过程包括：
烘干脱硫石膏，得到干燥后的脱硫石膏；
煅烧所述干燥后的脱硫石膏并冷却，得到经过热处理的脱硫石膏。
可选地，所述“煅烧所述干燥后的脱硫石膏并冷却”的步骤中，煅烧温度为140℃～180℃，煅烧时间为1h～2h。
可选地，所述膨润土为盐酸改性的膨润土，所述盐酸改性的膨润土的制备过程包括：
将膨润土分散于水中，得到分散溶液；
向所述分散溶液中加入盐酸，浸泡后，依次分离、洗涤、干燥，得到盐酸改性的膨润土。
可选地，所述石膏板浆料还包括氢氧化钙和硅灰，所述氢氧化钙的质量为所述石膏质量的5％～6％，所述硅灰的质量为所述石膏质量的5％～6％。
可选地，所述石膏板浆料还包括硅灰石粉，所述硅灰石粉的长径比为(15～20):1，硅灰石粉的质量为所述石膏质量的3％～5％。
可选地，所述硅灰石粉为盐酸改性的硅灰石粉，所述盐酸改性的硅灰石粉的制备过程为：
向硅灰石粉中加入盐酸并混合，浸泡后，依次分离、洗涤、干燥，得到盐酸改性的硅灰石粉。
可选地，所述功能助剂包括无水硫酸钙晶须、重质碳酸钙、有机硅防水剂、滑石粉、聚羧酸减水剂及纤维素醚。
可选地，以质量份数计，所述石膏板浆料包括100～200份石膏、5～8份膨润土、40～60份玻璃微珠、2～4份无水硫酸钙晶须、40～80份重质碳酸钙、0.5～1份有机硅防水剂、30～50份滑石粉、0.2～0.8份聚羧酸减水剂、0.1～0.3份纤维素醚及120～240份水。
本发明还提出一种石膏板浆料的制备方法，包括以下步骤：
混合膨润土、无水硫酸钙晶须、有机硅防水剂、聚羧酸减水剂及纤维素醚，得到混合物；
向所述混合物中加入石膏、滑石粉、重质碳酸钙及玻璃微珠并混合，再加入水，真空脱泡后，得到石膏板浆料。
本发明提供了一种石膏板浆料，其包括石膏、膨润土、玻璃微珠、功能助剂及水。本发明引入了具有吸水性的膨润土，膨润土吸水后发生体积膨胀并转化成凝胶状。当此石膏板浆料应用于室内纸面石膏板时，膨润土能够有效吸收室内空气中的水分，以此避免了石膏吸水受潮，从而保证了纸面石膏板的抗折强度和抗冲击强度。并且，转化成凝胶状的膨润土能够封堵纸面石膏板的细小裂缝，达到自动修复的效果，进一步提高了纸面石膏板的强度。可以理解的，本发明的技术方案能够提高纸面石膏板的强度。
同时，在本发明的技术方案中，引入了玻璃微珠，玻璃微珠一方面具有质轻、稳定性好的优点；另一方面作为填料，在减少石膏使用量的前提下，玻璃微珠填充于石膏基体的间隙中，减少了石膏基体的孔隙率，以此在减轻纸面石膏板重量的前提下，提高了所成型纸面石膏板的强度。
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，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或加工商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明提出一种石膏板浆料。
在本发明一实施例中，一种石膏板浆料，包括石膏、膨润土、玻璃微珠、功能助剂及水。
本发明提供了一种石膏板浆料，其包括石膏、膨润土、玻璃微珠、功能助剂及水。本发明引入了具有吸水性的膨润土，膨润土吸水后发生体积膨胀并转化成凝胶状。当此石膏板浆料应用于室内纸面石膏板时，膨润土能够有效吸收室内空气中的水分，以此避免了石膏吸水受潮，从而保证了纸面石膏板的抗折强度和抗冲击强度。并且，转化成凝胶状的膨润土能够封堵纸面石膏板的细小裂缝，达到自动修复的效果，进一步提高了纸面石膏板的强度。可以理解的，本发明的技术方案能够提高纸面石膏板的强度。
同时，在本发明的技术方案中，引入了玻璃微珠，玻璃微珠作为填料，填充于石膏基体的间隙中，减少了石膏基体的孔隙率，以此提高了所成型纸面石膏板的抗压强度和抗冲击强度。传统纸面石膏板选用发泡剂作为填料来减轻纸面石膏板的重量，但发泡剂会导致石膏浆体力学性能下降，存在易脱落、粉碎等质量问题。玻璃微珠是一种用途广泛性能优异的新型轻质无机非金属材料，其主要成分是硼硅酸盐，粒度为10μm～250μm，壁厚为1μm～2μm的空心球体。玻璃微珠具有质轻、较高的强度、化学性能稳定和热稳定性好等优点，相较于其他无机填料，玻璃微珠为圆球形且表面光滑，并具有理想填料的孔隙率低等优点，玻璃微珠的加入对石膏基体的粘度和流动性影响很小，不会降低石膏浆体的力学性能。本发明选用玻璃微珠作为填料，可以降低石膏基体密度，改善石膏板浆料的吸湿性，提高纸面石膏板的抗压强度和抗冲击强度。
在本发明一实施例中，所述石膏为脱硫石膏。需要说明的是，脱硫石膏又称烟气脱硫石膏、硫石膏或FGD石膏，是对含硫燃料(煤、油等)燃烧后产生的烟气进行脱硫净化处理而得到的工业副产物石膏，其和天然二水石膏的主要化学成分一致，均为CaSO4·2H2O。脱硫石膏的CaSO4·2H2O含量达到85％以上。采用脱硫石膏作为原料生产纸面石膏板，符合国家推进工业副产品利用率的政策方针，既节约了天然石膏资源，也解决了大量脱硫石膏占用耕地、污染环境的问题，是国家大力推展使用的产品。
在本发明一实施例中，所述脱硫石膏为经过热处理的脱硫石膏，所述经过热处理的脱硫石膏的制备过程包括：烘干脱硫石膏，得到干燥后的脱硫石膏；煅烧所述干燥后的脱硫石膏并冷却，得到经过热处理的脱硫石膏。本发明实施例通过煅烧能够有效去除脱硫石膏中的结晶水，以此保证了所制备的纸面石膏板的抗压强度和抗冲击强度。优选的，所述“煅烧所述干燥后的脱硫石膏并冷却”的步骤中，煅烧温度为140℃～180℃，煅烧时间为1h～2h。本发明通过调节煅烧温度和煅烧时间，以此使得脱硫石膏中的结晶水被充分除去，当然，本发明实施例还可以适当调节煅烧时间和煅烧温度，本发明不受限于此，以上煅烧方式均在本发明的保护范围之内。
在本发明一实施例中，所述膨润土为盐酸改性的膨润土，所述盐酸改性的膨润土的制备过程包括：将膨润土分散于水中，得到分散溶液；向所述分散溶液中加入盐酸，浸泡后，依次分离、洗涤、干燥，得到盐酸改性的膨润土。当然，可以根据需要调节盐酸的加入量，本发明不受限于此。需要说明的是，当室内空气湿度较大时，纸面石膏板吸收空气中的水分而产生表面潮湿，进而挂满水珠，甚至出现水珠连成一片形成流淌现象，水分蒸发后即覆盖于纸面石膏板的表面，即石膏的返卤现象。导致石膏返卤的主要原因为：①石膏中可溶性盐含量过高；②水分含量过高。盐酸改性的膨润土具有很强的离子交换性和吸附性，性能优于市售膨润土，其作为吸附剂，不仅可以遇水膨胀，形成凝胶状，有效修复纸面石膏板的细小裂缝，提高纸面石膏板的强度；而且可以有效抑制可溶性盐的迁移扩散，减少单位体积内可溶性盐的溶出含量，以此有效减少返卤现象的发生，提高纸面石膏板的强度及使用寿命。
在本发明一实施例中，所述石膏板浆料还包括氢氧化钙和硅灰。氢氧化钙是一种微溶于水的材料，遇到石膏浆体会形成氢氧化钙胶体结构，这种胶体结构具有细小的颗粒(粒径约为1μm)，较大的比表面积(10m2/g～30m2/g)，在表面会吸附一层较厚的水膜，进而可吸附石膏浆体中大量的水，有效降低水胶比，提高硬化强度。同时，这层水膜的存在，可提高石膏浆体的保水性、改善浆体的流动性。硅灰的主要成分为玻璃态二氧化硅，具有较高的化学反应活性，能够和氢氧化钙发生反应，生成硅酸钙凝胶。硅灰的加入提高了石膏基体的强度，同时能够提高石膏的耐久性和抗渗性。
在本发明一实施例中，所述氢氧化钙的质量为所述石膏质量的5％～6％，所述硅灰的质量为所述石膏质量的5％～6％。优选的，当所述氢氧化钙的质量为所述石膏质量的5.56％，所述硅灰的质量为所述石膏质量的5.56％时，纸面石膏板的24h抗压强度达25.64MPa，28d抗压强度达40.32MPa，相较于传统纸面石膏板其抗压强度有了明显提高。
在本发明一实施例中，所述石膏板浆料还包括硅灰石粉，所述硅灰石粉的长径比为(15～20):1。硅灰石是一种天然链状偏硅酸盐矿物，结构式为Ca3(Si3O9)，当其粉碎成细小颗粒时，仍保持针状形态。现有石膏制品通过加入聚丙烯纤维、植物纤维等有机纤维以提高石膏制品的强度和韧性，然而由于有机纤维与石膏基体之间界面结合较差，增强效果并不能达到预期效果。并且在高温下，有机纤维会大大缩短石膏制品的稳定时间，不利于石膏制品的推广使用。由于硅灰石粉具有独特的粉体纤维性能，且长径比为(15～20):1，使得其可以替代传统有机纤维，用以提高石膏基体的硬度，弯曲强度和抗冲击性能。并且，硅灰石资源丰富，价格低廉，硅灰石粉的加入可以有效控制纸面石膏板的制备成本。优选的，当所述硅灰石粉的质量为所述石膏质量的3％～5％时，所加工成型的纸面石膏板具有高硬度和高强度。
在本发明一实施例中，所述硅灰石粉为盐酸改性的硅灰石粉，所述盐酸改性的硅灰石粉的制备过程为：向硅灰石粉中加入盐酸并混合，浸泡后，依次分离、洗涤、干燥，得到盐酸改性的硅灰石粉。为了进一步提高纸面石膏板的强度，本发明实施例采用盐酸改性的硅灰石粉，以此提高了硅灰石粉的细度，从而保证了石膏板浆料的密实性，进一步增强所加工的纸面石膏板的抗拉强度。
在本发明一实施例中，所述功能助剂包括无水硫酸钙晶须、重质碳酸钙、有机硅防水剂、滑石粉、聚羧酸减水剂及纤维素醚。无水硫酸钙晶须是生石膏经特定工艺及配方合成的硫酸钙纤维状单晶体，其具有高强度、具高模量、高韧性、高绝缘性、耐磨耗、耐高温、耐酸碱、抗腐蚀、易于表面处理、易与聚合物复合、无毒等诸多优良的理化性能。同有机纤维相比，无水硫酸钙晶须与石膏基体相容性好，大大提高了纸面石膏板的强度、抗开裂性和韧性。优选的，所述重质碳酸钙为超细重质碳酸钙，所述超细重质碳酸钙是指碳酸钙粉体平均粒径在0.02μm～0.1μm之间的碳酸钙。当然，本发明实施例还可以引入适量的有机硅防水剂、滑石粉、聚羧酸减水剂及纤维素醚，本发明不受限于此，以上均在本发明的保护范围之内。
在本发明一实施例中，以质量份数计，所述石膏板浆料包括100～200份脱硫石膏、5～8份盐酸改性的膨润土、40～60份玻璃微珠、6～12份氢氧化钙、6～12份硅灰、3～6份盐酸改性的硅灰石粉、2～4份无水硫酸钙晶须、40～80份超细重质碳酸钙、0.5～1份有机硅防水剂、30～50份滑石粉、0.2～0.8份聚羧酸减水剂、0.1～0.3份纤维素醚及120～240份水。本发明实施例石膏板浆料所加工的纸面石膏板不仅具有良好的耐水性，而且抗压强度和抗冲击强度高。
本发明还提出一种石膏板浆料的制备方法，所述石膏板浆料的制备方法包括上述的石膏板浆料，所述石膏板浆料参照上述实施例，由于所述石膏板浆料采用了上述所述实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。本发明实施例提出一种石膏板浆料的制备方法，包括以下步骤：混合盐酸改性的膨润土、氢氧化钙、硅灰、盐酸改性的硅灰石粉、无水硫酸钙晶须、有机硅防水剂、聚羧酸减水剂、纤维素醚，得到混合物；向所述混合物中加入脱硫石膏、滑石粉、重质碳酸钙及玻璃微珠，待均匀混合后，再加入水，真空脱泡后，得到石膏板浆料。本发明实施例石膏板浆料的制作工艺简单，所制备的纸面石膏板具有更高的抗压强度、更强的耐水性能和更好的握钉力。
具体来说，一种石膏板浆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在80℃～90℃下烘干脱硫石膏，烘干后，将脱硫石膏置于140～180℃下煅烧1h～2h，冷却至50℃～70℃备用；
(2)向搅拌机中加入盐酸改性的膨润土、氢氧化钙、硅灰、盐酸改性的硅灰石粉、无水硫酸钙晶须、有机硅防水剂、聚羧酸减水剂及纤维素醚，搅拌均匀后，得到混合物；
(3)向混合物中加入备用的脱硫石膏、滑石粉、超细重质碳酸钙及玻璃微珠，并以300r/min的转速搅拌90s～100s，再加入水，待搅拌均匀后，在真空度为-0.06MPa下进行真空脱泡，得到石膏板浆料。
具体来说，一种纸面石膏板的加工方法，包括以下步骤：
第一步，将石膏板浆料由混合机流至下护面纸，同时供给上护面纸，通过碾压成型成板材，成型后的板材在皮带机上凝结硬化，并切割硬化后的板材；
第二步，将切割后的板材送至干燥机中烘干，干燥机按蒸汽回管隧道式区间加热，第一区和第二区加速板内水分蒸发，第三区使升温后干燥好的板材按一定的温度曲线降温，即可得到纸面石膏板。
下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种石膏板浆料，以质量份数计，包括100份脱硫石膏、5份盐酸改性的膨润土、40份玻璃微珠、6份氢氧化钙、6份硅灰、3份盐酸改性的硅灰石粉、2份无水硫酸钙晶须、40份超细重质碳酸钙、0.5份有机硅防水剂、30份滑石粉、0.2份聚羧酸减水剂、0.1份纤维素醚及120份水。
实施例2
一种石膏板浆料，以质量份数计，包括150份脱硫石膏、6份盐酸改性的膨润土、50份玻璃微珠、8份氢氧化钙、8份硅灰、4份盐酸改性的硅灰石粉、3份无水硫酸钙晶须、60份超细重质碳酸钙、0.8份有机硅防水剂、40份滑石粉、0.5份聚羧酸减水剂、0.2份纤维素醚及180份水。
实施例3
一种石膏板浆料，以质量份数计，200份脱硫石膏、8份盐酸改性的膨润土、60份玻璃微珠、12份氢氧化钙、12份硅灰、6份盐酸改性的硅灰石粉、4份无水硫酸钙晶须、80份超细重质碳酸钙、1份有机硅防水剂、50份滑石粉、0.8份聚羧酸减水剂、0.3份纤维素醚及水240份。
根据GB/T 9755-2008标准，本发明实施例1～3所加工的纸面石膏板断裂荷载高、硬度不小于70N、吸水率不大于10％，吸水量不大于10％，具有抗冲击性，且芯材与护面纸不剥离，可作为建筑板材，具有广泛的应用前景。
分别将实施例1～3的石膏板浆料加工成12mm厚的纸面石膏板，并检测其与现有纸面石膏板的力学性能和吸水率，其结果如下表所示：
表1
由表1可知，与现有纸面石膏板相比，本发明实施例所加工的纸面石膏板吸水率低，具有良好的耐水性，抗压强度高，克服了现有纸面石膏板的质量通病，能够作为建筑板材应用于室内外装修。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种石膏板浆料，其特征在于，包括石膏、膨润土、玻璃微珠、功能助剂及水。
2.如权利要求1所述的石膏板浆料，其特征在于，所述石膏为经过热处理的脱硫石膏，所述经过热处理的脱硫石膏的制备过程包括：
烘干脱硫石膏，得到干燥后的脱硫石膏；
煅烧所述干燥后的脱硫石膏并冷却，得到经过热处理的脱硫石膏。
3.如权利要求2所述的石膏板浆料，其特征在于，所述“煅烧所述干燥后的脱硫石膏并冷却”的步骤中，煅烧温度为140℃～180℃，煅烧时间为1h～2h。
4.如权利要求1至3中任一项所述的石膏板浆料，其特征在于，所述膨润土为盐酸改性的膨润土，所述盐酸改性的膨润土的制备过程包括：
将膨润土分散于水中，得到分散溶液；
向所述分散溶液中加入盐酸，浸泡后，依次分离、洗涤、干燥，得到盐酸改性的膨润土。
5.如权利要求1至3中任一项所述的石膏板浆料，其特征在于，所述石膏板浆料还包括氢氧化钙和硅灰，所述氢氧化钙的质量为所述石膏质量的5％～6％，所述硅灰的质量为所述石膏质量的5％～6％。
6.如权利要求1至3中任一项所述的石膏板浆料，其特征在于，所述石膏板浆料还包括硅灰石粉，所述硅灰石粉的长径比为(15～20):1，硅灰石粉的质量为所述石膏质量的3％～5％。
7.如权利要求6所述的石膏板浆料，其特征在于，所述硅灰石粉为盐酸改性的硅灰石粉，所述盐酸改性的硅灰石粉的制备过程为：
向硅灰石粉中加入盐酸并混合，浸泡后，依次分离、洗涤、干燥，得到盐酸改性的硅灰石粉。
8.如权利要求1至3中任一项所述的石膏板浆料，其特征在于，所述功能助剂包括无水硫酸钙晶须、重质碳酸钙、有机硅防水剂、滑石粉、聚羧酸减水剂及纤维素醚。
9.如权利要求8所述的石膏板浆料，其特征在于，以质量份数计，所述石膏板浆料包括100～200份石膏、5～8份膨润土、40～60份玻璃微珠、2～4份无水硫酸钙晶须、40～80份重质碳酸钙、0.5～1份有机硅防水剂、30～50份滑石粉、0.2～0.8份聚羧酸减水剂、0.1～0.3份纤维素醚及120～240份水。
10.如权利要求8或9所述的石膏板浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
混合膨润土、无水硫酸钙晶须、有机硅防水剂、聚羧酸减水剂及纤维素醚，得到混合物；
向所述混合物中加入石膏、滑石粉、重质碳酸钙及玻璃微珠并混合，再加入水，真空脱泡后，得到石膏板浆料。
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