CN110922777A - 一种轻质复合隔墙板及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻质复合隔墙板及其加工工艺，属于建筑材料技术领域。本发明研制的隔墙板，包括植物纤维、硫化橡胶粘合剂以及纳米无机胶凝剂，所述纳米无机胶凝剂填充于植物纤维孔隙中；在制备时，将植物纤维和石灰浆搅拌混合浸渍后，再将植物纤维取出，干燥，得预处理植物纤维，再将预处理植物纤维、橡胶、硫化剂、硅酸酯搅拌混合均匀后，热压硫化，冷却，即得轻质复合隔墙板。本发明所得产品具有良好的机械性能。

Description

一种轻质复合隔墙板及其加工工艺

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体是一种轻质复合隔墙板及其加工工艺。

背景技术

隔墙板的主要作用是分隔空间，从美观的要求看，隔墙板应不出现开裂、平整性好，而从使用要求来看，需要满足一定的强度、隔声和隔热要求。

首先，隔墙板不是越轻越好，不能盲目追求“质轻”。隔墙板实现质轻的方式主要有2个：一是使用密度低的轻质混凝土，二是提高抽空率。轻质混凝土的强度与其密度成正相关关系，密度低的轻质混凝土难以保证隔墙板的强度，而且，轻质多孔或凝土的密度降低，其干燥收缩会增大，JG/T169-2016规定混凝土类隔墙板的抗压强度不小于5MPa，隔墙板的强度太低，隔墙板的表面容易起灰，对粉刷及后续的装修带来不必要的麻烦。

混凝土轻质隔墙板的生产中主要使用泡沫混凝土或加气混凝土。其中使用预发泡方式制备泡沫混凝土时，需要利用发泡机制备泡沫后，与已经搅拌好的浆料进行二次搅拌混合。而使用回血发泡方式的假期混凝土，尽管不需要二次搅拌，但发泡结束后会形成“蘑菇头”，需使用特定的工具进行坯体切割工序。优化轻质混凝土的制备方式是改善隔墙板生产工艺的一个重要研究方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻质复合隔墙板及其加工工艺，以解决现有技术中的隔墙板在实现轻质效果的同时难以有效兼顾其良好的力学性能的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种轻质复合隔墙板，包括以下重量份数的原料：60～100份植物纤维，10～15份硫化橡胶粘合剂及10～30份纳米无机胶凝剂；所述纳米无机胶凝剂填充于植物纤维孔隙中。

本发明技术方案以植物纤维为生物高分子，硫化橡胶作为有机高分子，纳米无机胶凝剂为无机高分子，植物纤维这一生物大分子作为基体组分，橡胶大分子在基体组分中穿插，通过硫化形成二硫键而在植物纤维基体中形成三维交联网络体系，纳米无机胶凝剂得益于纳米材料的量子效应和尺寸效应可有效扩散渗透，从而在植物纤维基体孔隙中，以及橡胶交联网络的空余处，补充形成无机胶凝网络结构，通过采用生物高分子-有机高分子-无机高分子三种材料的有机复合，在体系内部形成相互交错的三维网络结构，三者的相互交错，使三者之间形成牢固的机械咬合结构，以此来提升相互之间的结合力，提升整体的力学性能；同时，利用引入大量的生物高分子和有机高分子材料，相比于无机高分子材料而言，质量更轻，有利于降低产品容重。

进一步的，所述植物纤维为麻纤维、竹纤维、椰纤维中的任意一种或多种。

进一步的，所述植物纤维为中空植物纤维。

本发明技术方案通过引入中空植物纤维，首先，中空结构的存在有利于降低产品整体的容重，其次，中空结构的存在，有利于有机高分子和无机高分子与生物高分子(即中空植物纤维)之间形成机械咬合结构时，不再停留在植物纤维的表面，而是渗透渗入到中空结构内部，而纳米无机胶凝剂的纳米尺寸有效渗透后，可在中空纤维壁面上形成物理铆钉，在产品受到外力作用时，有利于快速的将应力分散到体系内部的各个部位，包括中空纤维内部，三者的相互作用，使产品整体力学性能进一步提升。

进一步的，所述橡胶为三元乙丙橡胶、天然橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶中的任意一种或多种。

进一步的，所述纳米无机胶凝剂为纳米硅酸钙和纳米二氧化硅组成的混合物。

进一步的，所述纳米二氧化硅占纳米无机胶凝剂总量的1％以上。

本发明技术方案通过利用纳米硅酸钙和纳米二氧化硅组成的混合物作为无机胶凝材料，两者都具备良好的耐水、耐酸、耐氧化等良好的化学稳定性能，可保障产品在长期使用过程中，避免水、酸雨和空气等条件的侵蚀，同时，过量的纳米二氧化硅的存在，可保障体系中不残留氢氧化钙或氧化钙等成分，避免强碱性组分的残留对植物纤维的稳定性造成不良影响。

一种轻质复合隔墙板的加工工艺，具体加工过程为：

(1)准备原料；

(2)将植物纤维和石灰浆搅拌混合浸渍后，再将植物纤维取出，干燥，得预处理植物纤维；

(3)将预处理植物纤维、橡胶、硫化剂、硅酸酯搅拌混合均匀后，热压硫化，冷却，即得轻质复合隔墙板。

本发明技术方案通过在产品制备过程中，先将植物纤维和石灰浆混合，在浸渍过程中，石灰浆中细小的氢氧化钙晶体可渗透进入植物纤维孔隙内部，在后续热压过程中，内部结晶水脱出并于硅酸酯接触，使硅酸酯发生水解，产生的二氧化硅分子可直接与氢氧化钙反应形成硅酸钙，且由于硅酸酯良好的渗透性能，渗透到内部后，可充分与体系内部的氢氧化钙反应，避免氢氧化钙的残留，减小强碱性环境对植物纤维组分的稳定性造成的影响；另外，在热压的过程中同时橡胶发生硫化，而硅酸酯水解后产生的副产物可有利于硫化橡胶的扩散和渗透，提升橡胶硫化三维网络结构和生物大分子以及无机胶凝体系的机械咬合程度，使产品力学性能得到有效提升。

进一步的，所述的一种轻质复合隔墙板的加工工艺，具体加工过程为：

(1)准备原料；

(2)将植物纤维与碳酸氢钠溶液混合后，微波超声反应，再经过滤，洗涤和干燥，得中空植物纤维；将植物纤维和石灰浆搅拌混合，超声浸渍后，再将植物纤维取出，干燥，得预处理植物纤维；

(3)将预处理植物纤维、橡胶、硫化剂、硅酸酯搅拌混合均匀后，热压硫化，冷却，即得轻质复合隔墙板。

进一步的，所述的一种轻质复合隔墙板的加工工艺，具体加工过程为：

(1)准备原料；

(2)将植物纤维与碳酸氢钠溶液混合后，微波超声反应，再经过滤，洗涤和干燥，得中空植物纤维；将植物纤维和石灰浆搅拌混合，超声浸渍后，再将植物纤维取出，干燥，得预处理植物纤维；

(3)将预处理植物纤维和硅酸酯混合后，加热搅拌反应，再加入橡胶和硫化剂，继续搅拌混合后，热压硫化、冷却，即得轻质复合隔墙板。

本发明技术方案利用碳酸氢钠对植物纤维进一步处理，使植物纤维中容易水解的组分溶出，形成中空结构，有利于细小的氢氧化钙晶体在内部孔隙中的沉积，提升无机胶凝材料对植物纤维内部的加固作用；再者，通过先将植物纤维和硅酸酯混合，使硅酸酯因为虹吸作用有效扩散渗透进入植物纤维的中空结构内部，在后续热压过程中，硅酸酯可直接与内部水分及氢氧化钙接触从而发生胶凝反应，实现了无机胶凝材料从整个生物大分子纤维内部开始的穿插加固，使生物大分子-有机大分子和无机大分子形成有机整体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

按质量比为1：10～1：100将植物纤维和质量分数为1～10％的碳酸氢钠溶液混合，于微波功率为300～500W，超声频率为40～80kHz条件下，微波超声反应1～5h后，过滤，收集滤饼，并用去离子水洗涤滤饼3～5次，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得中空植物纤维；再将中空植物纤维和石灰浆按质量比为1：10～1：100搅拌混合10～30min后，于超声频率为60～80kHz条件下，超声浸渍1～3h，再将植物纤维取出，干燥，得预处理植物纤维；通过调节石灰浆质量浓度，控制预处理植物纤维中氢氧化钙的含量；

将预处理植物纤维和硅酸酯混合，硅酸酯中Si与植物纤维中Ca两种元素摩尔比大于1，于温度为65～70℃，搅拌转速为300～500r/min条件下，加热搅拌反应1～3h后，再加入植物纤维质量10～25％的橡胶和硫化剂混合物，硫化剂用量占混合物总质量的5％，继续搅拌混合10～30min后，将物料转入平板硫化机中，于温度为180～185℃，压力为10～20MPa条件下，热压硫化10～20min，再经冷却至室温后，出料，切割，即得轻质复合隔墙板。所述植物纤维为麻纤维、竹纤维、椰纤维中的任意一种或多种。所述橡胶为三元乙丙橡胶、天然橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶中的任意一种或多种。

实施例1

按质量比为1：10将植物纤维和质量分数为1％的碳酸氢钠溶液混合，于微波功率为300W，超声频率为40kHz条件下，微波超声反应1h后，过滤，收集滤饼，并用去离子水洗涤滤饼3次，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，得中空植物纤维；再将中空植物纤维和石灰浆按质量比为1：10搅拌混合10min后，于超声频率为60kHz条件下，超声浸渍1h，再将植物纤维取出，干燥，得预处理植物纤维；通过调节石灰浆质量浓度，控制预处理植物纤维中氢氧化钙的含量；

将预处理植物纤维和硅酸酯混合，硅酸酯中Si与植物纤维中Ca两种元素摩尔为1.1：1，于温度为65℃，搅拌转速为300r/min条件下，加热搅拌反应1h后，再加入植物纤维质量10％的橡胶和硫化剂混合物，硫化剂用量占混合物总质量的5％，继续搅拌混合10min后，将物料转入平板硫化机中，于温度为180℃，压力为10MPa条件下，热压硫化10min，再经冷却至室温后，出料，切割，即得轻质复合隔墙板。

所述植物纤维为麻纤维。所述橡胶为三元乙丙橡胶。

实施例2

按质量比为1：50将植物纤维和质量分数为5％的碳酸氢钠溶液混合，于微波功率为400W，超声频率为60kHz条件下，微波超声反应3h后，过滤，收集滤饼，并用去离子水洗涤滤饼4次，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为108℃条件下干燥至恒重，得中空植物纤维；再将中空植物纤维和石灰浆按质量比为1：50搅拌混合20min后，于超声频率为70kHz条件下，超声浸渍2h，再将植物纤维取出，干燥，得预处理植物纤维；通过调节石灰浆质量浓度，控制预处理植物纤维中氢氧化钙的含量；

将预处理植物纤维和硅酸酯混合，硅酸酯中Si与植物纤维中Ca两种元素摩尔比为1.5：1，于温度为68℃，搅拌转速为400r/min条件下，加热搅拌反应2h后，再加入植物纤维质量15％的橡胶和硫化剂混合物，硫化剂用量占混合物总质量的5％，继续搅拌混合20min后，将物料转入平板硫化机中，于温度为182℃，压力为15MPa条件下，热压硫化15min，再经冷却至室温后，出料，切割，即得轻质复合隔墙板。

所述植物纤维为椰纤维。所述橡胶为天然橡胶。

实施例3

按质量比为1：100将植物纤维和质量分数为10％的碳酸氢钠溶液混合，于微波功率为500W，超声频率为80kHz条件下，微波超声反应5h后，过滤，收集滤饼，并用去离子水洗涤滤饼5次，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得中空植物纤维；再将中空植物纤维和石灰浆按质量比为1：100搅拌混合30min后，于超声频率为80kHz条件下，超声浸渍3h，再将植物纤维取出，干燥，得预处理植物纤维；通过调节石灰浆质量浓度，控制预处理植物纤维中氢氧化钙的含量；

将预处理植物纤维和硅酸酯混合，硅酸酯中Si与植物纤维中Ca两种元素摩尔比为2，于温度为70℃，搅拌转速为500r/min条件下，加热搅拌反应3h后，再加入植物纤维质量25％的橡胶和硫化剂混合物，硫化剂用量占混合物总质量的5％，继续搅拌混合30min后，将物料转入平板硫化机中，于温度为185℃，压力为20MPa条件下，热压硫化20min，再经冷却至室温后，出料，切割，即得轻质复合隔墙板。

所述植物纤维为椰纤维。所述橡胶为氯丁橡胶。

对比例1

本对比例相比于实施例1而言，未添加三元乙丙橡胶和硫化剂，其余条件保持一致。

对比例2

本对比例相比于实施例1而言，未添加硅酸酯，其余条件保持一致。

对比例3

本对比例相比于实施例1而言，未采用碳酸氢钠对植物纤维进行处理，其余条件保持一致。

对实施例1-3及对比例1-3所得产品进行性能测试，具体测试方法和测试结果如下所述：

抗折强度测试：参照GB/T 5486测试产品抗折强度；随后在水中浸泡10min后，沥干水分，再次测试产品抗折强度，以此来表征产品的耐水性能，抗折强度下降越小，说明耐水性能越好；具体测试结果如表1和表2所示：

表1：实施例1-3产品性能测试结果：

表2：对比例1-3所得产品性能测试结果：

相较于本申请实施例的产品而言，对比例1由于未添加橡胶成分，导致了产品的抗折强度显著下降，且橡胶本身会提升产品耐水性能，橡胶的未添加势必耐水性能也造成影响；而对比例2由于硅酸酯未加入，导致内部无机高分子胶凝体系未形成，力学性能也显著下降，且氢氧化钙随水分会逐渐溶出，产品耐水性也相对较差；另外，对比例3由于未采用碳酸氢钠，导致橡胶和氢氧化钙的未得到充分渗透，因此力学性能和耐水性能都有所下降，但是下降幅度相比于对比例1和2较小。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种轻质复合隔墙板，其特征在于，包括以下重量份数的原料：60～100份植物纤维，10～15份硫化橡胶粘合剂及10～30份纳米无机胶凝剂；所述纳米无机胶凝剂填充于植物纤维孔隙中。

2.根据权利要求1所述的一种轻质复合隔墙板，其特征在于，所述植物纤维为麻纤维、竹纤维、椰纤维中的任意一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的一种轻质复合隔墙板，其特征在于，所述植物纤维为中空植物纤维。

4.根据权利要求1所述的一种轻质复合隔墙板，其特征在于，所述橡胶为三元乙丙橡胶、天然橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶中的任意一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种轻质复合隔墙板，其特征在于，所述纳米无机胶凝剂为纳米硅酸钙和纳米二氧化硅组成的混合物。

6.根据权利要求5所述的一种轻质复合隔墙板，其特征在于，所述纳米二氧化硅占纳米无机胶凝剂总量的1％以上。

7.一种轻质复合隔墙板的加工工艺，其特征在于，具体加工过程为：

(1)准备原料；

(2)将植物纤维和石灰浆搅拌混合浸渍后，再将植物纤维取出，干燥，得预处理植物纤维；

(3)将预处理植物纤维、橡胶、硫化剂、硅酸酯搅拌混合均匀后，热压硫化，冷却，即得轻质复合隔墙板。

8.根据权利要求7所述的一种轻质复合隔墙板的加工工艺，其特征在于，具体加工过程为：

(1)准备原料；

(2)将植物纤维与碳酸氢钠溶液混合后，微波超声反应，再经过滤，洗涤和干燥，得中空植物纤维；将植物纤维和石灰浆搅拌混合，超声浸渍后，再将植物纤维取出，干燥，得预处理植物纤维；

(3)将预处理植物纤维、橡胶、硫化剂、硅酸酯搅拌混合均匀后，热压硫化，冷却，即得轻质复合隔墙板。

9.根据权利要求8所述的一种轻质复合隔墙板的加工工艺，其特征在于，具体加工过程为：

(1)准备原料；

(2)将植物纤维与碳酸氢钠溶液混合后，微波超声反应，再经过滤，洗涤和干燥，得中空植物纤维；将植物纤维和石灰浆搅拌混合，超声浸渍后，再将植物纤维取出，干燥，得预处理植物纤维；

(3)将预处理植物纤维和硅酸酯混合后，加热搅拌反应，再加入橡胶和硫化剂，继续搅拌混合后，热压硫化、冷却，即得轻质复合隔墙板。