CN111606680B - 一种净醛石膏板及其制备方法 - Google Patents

一种净醛石膏板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开一种净醛石膏板及其制备方法。所述净醛石膏板包括：以脱硫石膏为100重量份计、水55‑70重量份、氧化钙0.0005‑0.002重量份、偏铝酸盐0.0005‑0.002重量份、环状醚类阳离子络合物0.0002‑0.0005重量份、玻璃纤维0.05‑0.2重量份、缓凝剂0.2‑1重量份、淀粉0.2‑1重量份、发泡剂0.1‑2重量份、净醛剂0.5‑5重量份，其中，所述偏铝酸盐选自碱金属的偏铝酸盐和碱土金属的偏铝酸盐中的任意一种或多种，所述环状醚类阳离子络合物选自冠醚和穴醚中的任意一种或多种。本申请通过利用水溶性盐含量较高的低品质脱硫石膏制备净醛纸面石膏板，并具有净醛效果。

Description

一种净醛石膏板及其制备方法
技术领域
本申请涉及但不限于建筑材料领域，特别涉及但不限于一种利用净醛石膏板及其制备方法。
背景技术
脱硫石膏是燃煤电厂烟气脱硫的产物，随着燃煤电厂烟气脱硫项目的推广，我国每年的脱硫石膏产量惊人。脱硫石膏广泛用于建材等行业，促进了国家环保循环经济的进一步发展，而且还大大降低了天然石膏的开采量，保护了资源。如果不能对脱硫石膏进行有效地处理与应用，不仅是对资源的浪费，还会对环境造成二次污染。
目前利用脱硫石膏制备纸面石膏板的技术较为成熟，但石膏品质不稳定仍会影响到纸面石膏板的品质。从化学组成分析，脱硫石膏主要包括CaO，SO3，还包括Na2O，K2O，MgO，Cl等杂质。水溶性盐过量会给石膏制品带来粘结、膨胀、反碱等质量问题，在潮湿环境下，水溶性盐吸潮、析晶会影响到纸面石膏板护面纸与板芯的粘结。氯离子能与Ca2+和Mg2+形成稳定的含有结晶水的物质，使脱硫石膏不易脱水，影响脱硫石膏的煅烧温度及煅烧质量；同时氯离子含量高会降低潮湿环境下护面纸和板芯的粘结性能，影响石膏板的应用。
我国电厂生产的脱硫石膏原料普遍品质较低，品质相差较大，产品性能各异，因此各纸面石膏板厂家在脱硫石膏进厂时都严格测试氯离子含量，氯离子含量超标的脱硫石膏被限制使用。因此有必要扩大生产纸面石膏板主要原材料脱硫石膏的使用范围。
纸面石膏板作为一种大宗建筑材料，广泛应用于室内装饰装修中。开发出具有净化甲醛功能的纸面石膏板成为必要。目前净醛石膏板主要是通过掺入吸附类物质或喷涂光触媒材料实现其净醛功能。单纯的吸附，能在短时间内降低甲醛含量，但是存在吸附饱和后污染源的二次释放的问题，因此本申请旨在解决甲醛在纸面石膏板内吸附饱和以后再次释放到空气，危害人类健康的问题。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本申请提供了一种纸面石膏板及其制备方法，该纸面石膏板可以利用低品质脱硫石膏制备，扩大了生产纸面石膏板主要原材料脱硫石膏的使用范围，而且该纸面石膏板具有良好的净化甲醛的功能。
具体地，本申请提供了一种净醛石膏板，包括：以脱硫石膏为100重量份计、水55-70重量份、氧化钙0.0005-0.002重量份、偏铝酸盐0.0005-0.002重量份、环状醚类阳离子络合物0.0002-0.0005重量份、玻璃纤维0.05-0.2重量份、缓凝剂0.2-1重量份、淀粉0.2-1重量份、发泡剂0.1-2重量份、净醛剂0.5-5重量份，其中，所述偏铝酸盐选自碱金属的偏铝酸盐和碱土金属的偏铝酸盐中的任意一种或多种，所述环状醚类阳离子络合物选自冠醚和穴醚中的任意一种或多种。
在本申请中，所述净醛剂可以选自二氧化钛、四针状氧化锌晶须、氧化锡和硫化镉中的任意一种或多种。
在本申请中，所述冠醚可以选自18-冠醚-6和15-冠醚-5中的任意一种或两种，所述穴醚可以选自穴醚[1,1,1]、穴醚[2,2,1]和穴醚[2,2,2]中的任意一种或两种。
在本申请中，所述脱硫石膏可以是氯离子的干基含量在400mg/kg-6000mg/kg的范围内的烟气脱硫石膏。
在本申请中，所述脱硫石膏的品位可以为80％-100％，水溶性氧化镁的干基含量可以≤0.08％，水溶性氧化钠的干基含量可以≤0.20％，所述脱硫石膏的比表面积可以为3500cm2/g-4000cm2/g。
在本申请中，所述玻璃纤维可以选自中碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维和抗碱玻璃纤维中的任意一种或多种。
在本申请中，所述玻璃纤维的纤维长度可以为9mm-15mm，纤维单丝直径可以为10μm-15μm。
在本申请中，所述缓凝剂可以选自柠檬酸、柠檬酸钠、六偏磷酸钠、硼砂和蛋白质类缓凝剂中的任意一种或多种。
在本申请中，所述蛋白质类缓凝剂可以选自骨胶蛋白质缓凝剂、降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂中的任意一种或多种。
本申请还提供如上所述的净醛石膏板的制备方法，所述制备方法包括：
步骤一、将脱硫石膏、玻璃纤维混合均匀；
步骤二、将发泡剂、净醛剂混合均匀；
步骤三、将水、缓凝剂、淀粉、环状醚类阳离子络合物、氧化钙、偏铝酸盐，混合均匀，获得混合液；
步骤四、在步骤三获得的混合液中加入步骤一获得的混合物和步骤二获得的混合物，制成石膏料浆；
步骤五、将搅拌均匀的石膏料浆在离心力作用下甩至护面纸上，然后经成型刀挤压，在护面纸折成直角后，在成型板的挤压下与另一护面纸搭接，并粘牢形成湿板，随后所述湿板被引出，完成成型；
步骤六、成型的湿板凝固，切断后，进入干燥机，经过180℃-155℃、100℃-130℃、45℃-60℃三个干燥阶段；
步骤七、干燥后的板材合片、锯边、封边、包装，形成所述净醛石膏板。
在本申请的某些实施方案中，将搅拌均匀的料浆在离心力作用下甩入成型台上的下护面纸上，料浆在凝固皮带牵引力的带动下经成型刀挤压，使下护面纸沿其辊出痕迹处折成直角后，下护面纸与料浆一起在成型板的挤压下与所述上护面纸搭接，并粘牢形成湿板，随后湿板在凝固皮带的牵引下被引出，完成成型；
本申请可以利用水溶性盐含量较高的低品质脱硫石膏制备净醛纸面石膏板。环状醚类阳离子络合物空穴分子结构络合碱金属离子；氧化钙，偏铝酸盐与石膏料浆中溶于水的氯离子反应，生成溶解度极小的钙铝氯层状化合物Ca4Al2Cl2(OH)12,从而除去氧化镁、氧化钠及氯离子。本申请制备出的纸面石膏板在单重、纵向断裂载荷、横向断裂载荷、护面纸与芯材剥离、棱边硬度、端头硬度、粘接性能方面均达到国家标准，甚至优于市面上的普通纸面石膏板，实现了低品质脱硫石膏的利用。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书以及权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将对本申请的实施例进行详细说明。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。
在下述实施例中，所使用的脱硫石膏熟料是由电厂烟气脱硫产生的固体废弃物脱硫石膏制成；玻璃纤维为无碱玻璃纤维，纤维长度为10mm，纤维单丝直径为10μm，购买自河北京杭矿产品有限公司；冠醚、氧化钙、偏铝酸钠购买自国药集团化学试剂有限公司。改性淀粉购买自济南元通化工有限公司；缓凝剂为降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂—意大利SICIT2000石膏缓凝剂Plast Retard PE，购买自上海钦和化工有限公司；发泡剂为碳酸氢钠，购买自济南亿昊化工有限公司，净醛剂是四针状氧化锌晶须。
实施例1
脱硫石膏品位84％，比表面积为3587cm2/g，其中水溶性氧化镁的干基含量0.08％，水溶性氧化钠的干基含量0.19％，氯离子的干基含量1000mg/kg。
制备纸面石膏板，具体步骤如下：
步骤一、称量脱硫石膏100重量份，玻璃纤维0.06重量份，机械搅拌，混合均匀。
步骤二、称量发泡剂0.4重量份、净醛剂0.8重量份，充分搅拌。
步骤三、称量水57重量份、缓凝剂0.8重量份、改性淀粉0.3重量份、18-冠醚-60.0003重量份、氧化钙0.0006重量份和偏铝酸钠0.0006重量份，混合均匀。
步骤四、在步骤二的混合物中注入步骤二、步骤三的混合液，制成石膏料浆。
步骤五、将搅拌均匀的料浆在离心力作用下甩入成型台上的所述下护面纸上，料浆在凝固皮带牵引力的带动下经成型刀挤压，使下护面纸沿其辊出痕迹处折成直角后，下护面纸与料浆一起在成型板的挤压下与所述上护面纸搭接，并粘牢形成湿板，随后湿板在凝固皮带的牵引下被引出，完成成型。
步骤六、湿板在传送皮带上凝固，切断后，进入干燥机，经过180℃、110℃、45℃三个干燥阶段。
步骤七：干燥后的板材合片、锯边、封边、包装，形成纸面石膏板。
实施例2
脱硫石膏品位82％，比表面积为3873cm2/g，其中水溶性氧化镁的干基含量0.06％，水溶性氧化钠的干基含量0.12％，氯离子的干基含量3000mg/kg。
制备纸面石膏板，具体步骤如下：
步骤一、称量脱硫石膏100重量份、玻璃纤维0.18重量份，机械搅拌，混合均匀。
步骤二、称量发泡剂1重量份、净醛剂2重量份，充分搅拌。
步骤三、称量水65重量份、缓凝剂0.5重量份、改性淀粉0.5重量份、18-冠醚-60.0004重量份、氧化钙0.0012重量份和偏铝酸钠0.0012重量份、混合均匀。
步骤四至步骤七与实施例1相同。
实施例3
脱硫石膏品位80％，比表面积为3959cm2/g，其中水溶性氧化镁的干基含量0.04％，水溶性氧化钠的干基含量0.13％，氯离子的干基含量6000mg/kg。
制备纸面石膏板，具体步骤如下：
步骤一、称量脱硫石膏100重量份、玻璃纤维0.1重量份，机械搅拌，混合均匀。
步骤二、称量发泡剂2重量份、净醛剂4重量份，充分搅拌。
步骤三、称量水68重量份、缓凝剂0.25重量份、改性淀粉0.8重量份、18-冠醚-60.0005重量份、氧化钙0.0018重量份和偏铝酸钠0.0015重量份，混合均匀。
步骤四至步骤七与实施例1相同。
实施例4
脱硫石膏品位93％，比表面积为3576cm2/g，其中水溶性氧化镁的干基含量为0.07％，水溶性氧化钠的干基含量0.05％，氯离子的干基含量527mg/kg。
制备纸面石膏板，具体步骤如下：
步骤一、称量脱硫石膏100重量份，玻璃纤维0.12重量份，机械搅拌，混合均匀。
步骤二、称量发泡剂1.5重量份、净醛剂5重量份，充分搅拌。
步骤三、称量水66重量份、缓凝剂0.9重量份、改性淀粉0.8重量份、15-冠醚-50.0002重量份、氧化钙0.0018重量份和偏铝酸钠0.0015重量份，混合均匀。
步骤四至步骤七与实施例1相同。
对比例1
用实施例1的脱硫石膏制备纸面石膏板，不添加冠醚、氧化钙和偏铝酸钠，其余组分与实施例1相同，制备纸面石膏板步骤也与实施例1相同。
对比例2
用实施例2的脱硫石膏制备纸面石膏板，不添加冠醚、氧化钙和偏铝酸钠，其余组分与实施例2相同，制备纸面石膏板步骤也与实施例2相同。
对比例3
用实施例3的脱硫石膏制备纸面石膏板，不添加冠醚、氧化钙和偏铝酸钠，其余组分与实施例3相同，制备纸面石膏板步骤也与实施例3相同。
对比例4
用实施例4的脱硫石膏制备纸面石膏板，不添加冠醚、氧化钙和偏铝酸钠，其余组分与实施例4相同，制备纸面石膏板步骤也与实施例4相同。
对比例5
用实施例1的脱硫石膏制备纸面石膏板，不添加冠醚，其余组分与实施例1相同，制备纸面石膏板步骤也与实施例1相同。
对比例6
用实施例1的脱硫石膏制备纸面石膏板，不添加氧化钙，其余组分与实施例1相同，制备纸面石膏板步骤也与实施例1相同。
对比例7
用实施例1的脱硫石膏制备纸面石膏板，不添加偏铝酸钠，其余组分与实施例1相同，制备纸面石膏板步骤也与实施例1相同。
对比例8
用实施例1的脱硫石膏制备纸面石膏板，不添加发泡剂和净醛剂，其余组分与实施例1相同，制备纸面石膏板步骤也与实施例1相同。
对比例9
市售普通纸面石膏板。
对比例10
市售净醛石膏板。
测试例1
参照中国国家标准GB/T9775-2008《纸面石膏板》对实施例和对比例的纸面石膏板进行测试，检测纸面石膏板的物理力学性能，结果如表1所示。
表1实施例和对比例的纸面石膏板的性能测试结果
Figure BDA0002148962970000081
Figure BDA0002148962970000091
粘结性能判定标准：
粘结性能类别 结合状况
Ⅰ(1类) 纸芯全部粘牢，不裸露石膏
Ⅱ(2类) 纸芯绝大部分粘牢，少部分裸露石膏
Ⅲ(3类) 纸芯部分分离，约50％裸露石膏
Ⅳ(4类) 纸芯大部分分离，石膏表面有少量纸屑
Ⅴ(5类) 纸芯全部分离
从表1可以看出，本申请实施例制备的纸面石膏板，在性能上能够满足建材行业标准要求的物理力学性能。对比例1、2、3、4在实施例1、2、3、4的基础上去掉了冠醚、氧化钙和偏铝酸钠，其他原料、原料配比和制备步骤分别与实施例1、2、3、4相同，性能上却低于实施例1、2、3、4及标准要求，特别地粘结性能均不合格。
不添加冠醚、或氧化钙、或偏铝酸钠的对比例5、6、7的力学性能比实施例1差，不满足标准要求；与对比例1相比，性能相近，均不满足标准要求，说明冠醚与氧化钙、偏铝酸钠协同作用才能使低品质脱硫石膏制备出的纸面石膏板的力学性能达到国家标准。
测试例2
参照标准JCT-1074-2008-室内空气净化功能涂覆材料净化性能，测试实施例1-4与对比例1-10的纸面石膏板的净化效率及甲醛净化效果持久性。结果见表2。
表2实施例和对比例的石膏板的净化效率与净化持久性测试结果
Figure BDA0002148962970000101
从表2可以看出，对比例1、2、3、4仅分别在实施例1、2、3、4的配方中去掉了冠醚、氧化钙和偏铝酸钠，对甲醛的净化性能上却低于实施例1、2、3、4要求，说明低品质的脱硫石膏不进行杂质离子抑制等预先处理，直接用来生产净醛纸面石膏板会弱化净醛石膏板的净醛效果，分析原因可能是由于低品质脱硫石膏不加处理，影响了石膏板芯内部结构，继而影响对甲醛的吸附效果。
从甲醛净化效果来看，实施例1＞对比例5、对比例6、对比例7＞对比例1，说明采用冠醚与氧化钙、偏铝酸钠三者共同处理低品质脱硫石膏的效果＞采用冠醚与氧化钙、偏铝酸钠三者中的两种处理低品质脱硫石膏的效果＞不对低品质脱硫石膏进行处理的效果。通过对比实施例1与对比例8可以看出，通过对低品质脱硫石膏进行处理，加入净醛剂后，可以更好地发挥净醛效果。
另外，采用本申请的实施方式制备的纸面石膏板甲醛净化率与甲醛净化效果持久性均优于市售净醛石膏板。
本申请中的性能指标检测依据国家及行业标准。低品质的脱硫石膏通过本申请的配方和制备工艺生产的纸面石膏板，均满足或高于国家标准的要求，并且力学性能和粘结性能良好。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种净醛石膏板，包括：以脱硫石膏为100重量份计、水55-70重量份、氧化钙0.0005-0.002重量份、偏铝酸盐0.0005-0.002重量份、环状醚类阳离子络合物0.0002-0.0005重量份、玻璃纤维0.05-0.2重量份、缓凝剂0.2-1重量份、淀粉0.2-1重量份、发泡剂0.1-2重量份、净醛剂0.5-5重量份，其中，所述脱硫石膏的品位为80％-100％，所述脱硫石膏中的氯离子的干基含量在400mg/kg-6000mg/kg范围内，所述脱硫石膏中的水溶性氧化镁的干基含量≤0.08％，所述脱硫石膏中的水溶性氧化钠的干基含量≤0.20％；所述偏铝酸盐选自碱金属的偏铝酸盐和碱土金属的偏铝酸盐中的任意一种或多种，所述环状醚类阳离子络合物选自冠醚和穴醚中的任意一种或多种。
2.根据权利要求1所述的净醛石膏板，其中，所述净醛剂选自二氧化钛、四针状氧化锌晶须、氧化锡和硫化镉中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述的净醛石膏板，其中，所述冠醚选自18-冠醚-6和15-冠醚-5中的任意一种或两种，所述穴醚选自穴醚[1,1,1]、穴醚[2,2,1]和穴醚[2,2,2]中的任意一种或两种。
4.根据权利要求1所述的净醛石膏板，其中，所述偏铝酸盐选自偏铝酸钠、偏铝酸钾和偏铝酸镁中的任意一种或多种。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的净醛石膏板，其中，所述脱硫石膏是烟气脱硫石膏。
6.根据权利要求5所述的净醛石膏板，其中，所述脱硫石膏的比表面积为3500cm2/g-4000cm2/g。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的净醛石膏板，其中，所述玻璃纤维选自中碱玻璃纤维，无碱玻璃纤维和抗碱玻璃纤维中的任意一种或多种。
8.根据权利要求7所述的净醛石膏板，其中，所述玻璃纤维的纤维长度为9mm-15mm，纤维单丝直径为10μm-15μm。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的净醛石膏板，其中，所述缓凝剂选自柠檬酸、柠檬酸钠、六偏磷酸钠、硼砂和蛋白质类缓凝剂中的任意一种或多种。
10.根据权利要求9所述的净醛石膏板，其中，所述蛋白质类缓凝剂选自骨胶蛋白质缓凝剂和降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂中的任意一种或多种。
11.权利要求1-10中任一项所述的净醛石膏板的制备方法，所述制备方法包括：
步骤一、将脱硫石膏、玻璃纤维混合均匀；
步骤二、将发泡剂、净醛剂混合均匀；
步骤三、将水、缓凝剂、淀粉、环状醚类阳离子络合物、氧化钙、偏铝酸盐，混合均匀，获得混合液；
步骤四、在步骤三获得的混合液中加入步骤一获得的混合物和步骤二获得的混合物，制成石膏料浆；
步骤五、将搅拌均匀的石膏料浆在离心力作用下甩至护面纸上，然后经成型刀挤压，在护面纸折成直角后，在成型板的挤压下与另一护面纸搭接，并粘牢形成湿板，随后所述湿板被引出，完成成型；
步骤六、成型的湿板凝固，切断后，进入干燥机，经过180℃-155℃、100℃-130℃、45℃-60℃三个干燥阶段；
步骤七、干燥后的板材合片、锯边、封边、包装，形成所述净醛石膏板。
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