CN111807800A - 一种纸面石膏板及其制备方法 - Google Patents

一种纸面石膏板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种纸面石膏板，包括板芯和护面纸，所述板芯的原料包括被包覆材料包覆的气凝胶；所述包覆材料包括无机材料和海藻酸钠，所述无机材料选自氯化钙、氯化铁和氢氧化钙中的一种或多种。该纸面石膏板中含有20‑200μm的气凝胶粉末，使纸面石膏板导热系数大幅降低，进一步提升了纸面石膏板的保温隔热性能。

Description

一种纸面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，尤指一种纸面石膏板及其制备方法。
背景技术
纸面石膏板具有质轻、防火、隔音、保温隔热、装饰性能良好(可刨、可钉、可锯)、加工方便、绿色环保、节省空间等优点，因此广泛用于各种工业建筑、民用建筑装修施工领域，尤其是在高层建筑中可作为内墙材料和装饰装修材料。
作为一种大宗建筑材料，纸面石膏板广泛应用于室内装饰装修中。在国家大力提倡建筑节能的大背景下，发展室内建筑材料的保温隔热节能性能尤其重要。近年来，建筑保温节能领域火灾频现，揭示了市场上广泛应用的有机类保温材料的应用缺陷。提高建筑材料防火等级、推广导热系数低的防火隔热材料是行业必然的发展趋势。
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本申请的保护范围。
本申请提供了一种纸面石膏板及其制备方法，该纸面石膏板中含有20-200μm的气凝胶粉末，使纸面石膏板导热系数大幅降低，进一步提升了纸面石膏板的保温隔热性能。
本申请提供了一种纸面石膏板，包括板芯和护面纸，所述板芯的原料包括被包覆材料包覆的气凝胶；
所述包覆材料包括无机材料和海藻酸钠，所述无机材料选自氯化钙、氯化铁和氢氧化钙中的一种或多种。
在本申请提供的纸面石膏板中，所述板芯的原料按重量份计包括：石膏熟料100份、水60-75份、玻璃纤维0.02-0.1份、发泡剂0.1-2份、缓凝剂0.1-0.5份、淀粉0.2-2份、海藻酸钠0.02-0.8份、无机材料0.01-0.05份和气凝胶0.05-0.5份。可选地，所述板芯的原料由石膏熟料、水、玻璃纤维、发泡剂、缓凝剂、淀粉、海藻酸钠、无机材料和气凝胶组成。
在本申请提供的纸面石膏板中，所述气凝胶选自二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶和炭气凝胶中的一种或多种。
在本申请提供的纸面石膏板中，所述气凝胶的粒径为20-200μm。
在本申请提供的纸面石膏板中，所述无机材料的粒径为80-150μm。
在本申请提供的纸面石膏板中，所述石膏熟料中的氯离子含量不大于300ppm，比表面积为3500-4000cm2/g。
在本申请提供的纸面石膏板中，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一种或多种；
在本申请提供的纸面石膏板中，所述玻璃纤维的长度9-15mm，所述玻璃纤维的单丝直径为10-15μm。
在本申请提供的纸面石膏板中，所述发泡剂选自十二烷基硫酸铵、碳酸氢钠和碳酸氢铵中的一种或多种。
在本申请提供的纸面石膏板中，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一种或多种；可选地，所述缓凝剂选自蛋白质类缓凝剂中的一种或多种，所述蛋白质类缓凝剂包括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；
在本申请提供的纸面石膏板中，所述淀粉选自改性马铃薯淀粉、改性木薯淀粉及改性玉米淀粉中的一种或多种，优选改性玉米淀粉。
又一方面，本申请提供了上述纸面石膏板的制备方法，包括：
步骤一、将所述石膏熟料、所述玻璃纤维、所述淀粉、所述发泡剂、所述缓凝剂混合，搅拌均匀，制得混合物；
步骤二、将所述海藻酸钠与水混合，搅拌均匀，在持续搅拌状态下，加入所述气凝胶，再加入所述无机材料，制得混合液；可选地，持续搅拌直至气凝胶被全部裹住，并在水溶液中混合均匀后再加入无机材料。
步骤三、将步骤二制得的混合液与步骤一制得的混合物混合，搅拌均匀，制成石膏料浆；
步骤四、将步骤三制得的所述石膏料浆搅拌均匀浇筑在护面纸上，搭接粘牢成型，并干燥至恒重，制得石膏板。
可选地，所述纸面石膏板的制备方法由上述步骤组成。
在本申请提供的纸面石膏板的制备方法中，可选地，将搅拌均匀的石膏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。成型后的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。干燥后的板材合片、锯边、封边、包装，形成纸面石膏板。
又一方面，本申请提供了一种气凝胶在水溶液中的分散方法，包括：将海藻酸钠与水混合，搅拌均匀，在持续搅拌状态下，加入气凝胶，再加入无机材料；
所述无机材料选自氯化钙、氯化铁和氢氧化钙中的一种或多种；所述气凝胶选自二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶和炭气凝胶中的一种或多种；
任选地，所述水溶液为水或含有水的溶液。
与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：
1、本申请中的纸面石膏板中含有气凝胶粉末，使纸面石膏板导热系数大幅降低，进一步提升了纸面石膏板的保温隔热性能。
2、本申请通过将海藻酸钠与水混合，搅拌均匀，制成粘稠状液体。在持续搅拌状态下，该液体中先引入气凝胶粉末，再加入无机材料，继续搅拌，直至气凝胶粉末全部裹住，不飞离。使得在成型时，气凝胶粉末仍保留在石膏料浆中，不会被过滤或者飞离，使其在板材干燥之后，发挥作用。
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。本申请的其他优点可通过在说明书中所描述的方案来发明实现和获得。
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。
本申请实施例公开了一种纸面石膏板，包括板芯和护面纸，所述板芯的原料包括被包覆材料包覆的气凝胶；
所述包覆材料包括无机材料和海藻酸钠，所述无机材料选自氯化钙、氯化铁和氢氧化钙中的一种或多种。
在本申请实施例中，所述板芯的原料按重量份计包括：石膏熟料100份、水60-75份、玻璃纤维0.02-0.1份、发泡剂0.1-2份、缓凝剂0.1-0.5份、淀粉0.2-2份、海藻酸钠0.02-0.8份、无机材料0.01-0.05份和气凝胶0.05-0.5份。可选地，所述板芯的原料由石膏熟料、水、玻璃纤维、发泡剂、缓凝剂、淀粉、海藻酸钠、无机材料和气凝胶组成。
在本申请实施例中，所述气凝胶选自二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶和炭气凝胶中的一种或多种。
在本申请实施例中，所述气凝胶的粒径为20-200μm。
在本申请实施例中，所述无机材料的粒径为80-150μm。
在本申请实施例中，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。所述石膏熟料中的氯离子含量不大于300ppm，比表面积为3500-4000cm2/g。
在本申请实施例中，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一种或多种；
在本申请实施例中，所述玻璃纤维的长度9-15mm，所述玻璃纤维的单丝直径为10-15μm。
在本申请实施例中，所述发泡剂选自十二烷基硫酸铵、碳酸氢钠和碳酸氢铵中的一种或多种。
在本申请实施例中，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一种或多种；可选地，所述缓凝剂选自蛋白质类缓凝剂中的一种或多种，所述蛋白质类缓凝剂包括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；
在本申请实施例中，所述淀粉选自改性马铃薯淀粉、改性木薯淀粉及改性玉米淀粉中的一种或多种，优选改性玉米淀粉。
在下述实施例中，玻璃纤维购买自河北京杭矿产品有限公司，无碱玻璃纤维，中碱玻璃纤维和抗碱玻璃纤维的纤维长度10mm、纤维单丝直径10μm；
发泡剂碳酸氢钠、十二烷基硫酸铵、碳酸氢铵购买自济南亿昊化工有限公司；
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，为意大利SICIT 2000石膏缓凝剂Plast Retard PE，购买自上海钦和化工有限公司；
缓凝剂：柠檬酸，柠檬酸钠，六偏磷酸钠，硼砂，购买自国药集团化学试剂有限公司；品牌：沃凯。
海藻酸钠(分析纯)购买自国药集团化学试剂有限公司；品牌：沪试。
无水氯化钙购买自潍坊圣川化工有限公司，工业级，粒径为80-150um。
氯化铁，氢氧化钙购买自国药集团化学试剂有限公司；品牌：沪试，粒径为80-150um。
二氧化硅气凝胶粉末，购买自广东埃力生高新科技有限公司，粒径为50-150μm。
炭气凝胶粉购买自天津得瑞丰凯新材料科技有限公司；型号：碳气凝胶002；粒径为50-150μm。
实施例1
制备纸面石膏板，步骤如下：
步骤一、称量纸面石膏板各组分，其中脱硫石膏熟料100重量份、水70重量份、中碱玻璃纤维0.08重量份、发泡剂十二烷基硫酸铵0.3重量份、缓凝剂柠檬酸0.18重量份、改性玉米淀粉0.5重量份、海藻酸钠0.05重量份、无水氯化钙0.02重量份、二氧化硅气凝胶粉末0.08重量份。
步骤二、将所述脱硫石膏熟料与所述玻璃纤维、所述淀粉、所述发泡剂、所述缓凝剂混合，搅拌均匀，制得石膏混合物。
步骤三、将所述海藻酸钠与水混合，搅拌均匀，制成粘稠状液体。在持续搅拌状态下，在所述粘稠状液体中先引入所述气凝胶粉末，再加入所述氯化钙，继续搅拌，直至所述气凝胶粉末全部裹住，不飞离，制得混合液。
步骤四、步骤三制得的混合液与步骤二制得的石膏混合物混合，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、成型后的湿板在传送皮带上凝固，切断后，进入干燥机，经过180℃干燥0.5h、110℃干燥1h、45℃干燥24h三个干燥阶段。
步骤七：干燥后的板材合片、锯边、封边、包装，形成厚度为9.5mm的纸面石膏板。
实施例2
制备纸面石膏板，步骤如下：
步骤一、称量纸面石膏板各组分，其中脱硫石膏熟料100重量份、水65重量份、无碱玻璃纤维0.03重量份、发泡剂碳酸氢铵1重量份、缓凝剂柠檬酸钠0.3重量份、改性马铃薯淀粉0.8重量份、海藻酸钠0.4重量份、氯化铁0.03重量份、炭气凝胶粉末0.25重量份。
步骤二至步骤七同实施例1。
实施例3
制备纸面石膏板，步骤如下：
步骤一、称量纸面石膏板各组分，其中脱硫石膏熟料100重量份、水60重量份、抗碱玻璃纤维0.05重量份、发泡剂碳酸氢钠2重量份、缓凝剂六偏磷酸钠0.4重量份、木薯淀粉1.5重量份、海藻酸钠0.6重量份、氢氧化钙0.05重量份、二氧化硅气凝胶粉末0.5重量份。
步骤二至步骤七同实施例1。
实施例4
制备纸面石膏板，步骤如下：
步骤一、称量纸面石膏板各组分，其中脱硫石膏熟料100重量份、水72重量份、中碱玻璃纤维0.1重量份、发泡剂十二烷基硫酸铵0.2重量份、缓凝剂硼砂0.25重量份、改性马铃薯淀粉1.5重量份、海藻酸钠0.1重量份、无水氯化钙0.02重量份、炭气凝胶粉末0.15重量份。
步骤二至步骤七同实施例1。
实施例5
制备纸面石膏板，步骤如下：
步骤一、称量纸面石膏板各组分，其中脱硫石膏熟料100重量份、水68重量份、无碱玻璃纤维0.08重量份、发泡剂碳酸氢铵1.5重量份、蛋白质类缓凝剂Plast Retard PE0.15重量份、改性玉米淀粉2重量份、海藻酸钠0.5重量份、氯化铁0.04重量份、二氧化硅气凝胶粉末0.3重量份。
步骤二至步骤七同实施例1。
对比例1
市售普通纸面石膏板(不包括气凝胶、海藻酸钠以及氯化钙、氯化铁和氢氧化钙无机材料)，购买自北新集团建材股份有限公司。
对比例2
纸面石膏板制备过程中不添加海藻酸钠，其他原料配比及制备步骤同实施例1。
对比例3
纸面石膏板制备过程中不添加无水氯化钙，其他原料配比及制备步骤同实施例1。
对比例4
制备纸面石膏板，步骤如下：
步骤一、称取实施例1相同用量配比的原料。
步骤二、将所述脱硫石膏熟料、所述中碱玻璃纤维、所述发泡剂十二烷基硫酸铵、所述缓凝剂柠檬酸、所述改性玉米淀粉、所述海藻酸钠、所述无水氯化钙和所述二氧化硅气凝胶粉末混合均匀；
步骤三、将步骤二所得混合物中加入水，制成石膏料浆；
步骤四至六同实施例1的步骤五至七。
测试例1
参照中国标准GB T 9775-2008：《纸面石膏板》，GB/T10294-2008：《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》考察上述实施例及对比例的纸面石膏板的物理性能，测试结果如表1所示。
表1物理性能测试结果
Figure BDA0002557923400000081
Figure BDA0002557923400000091
从表1添加气凝胶的实施例与对比例可以看出，随着掺加气凝胶的掺量增加，板材导热系数，遇火稳定性提高，并且采用本申请的制备工艺，板材其他物理性能与对比例基本相同，能够满足国家标准要求。
测试例2
参照中国国家标准GB/T9775-2008《纸面石膏板》对实施例，对比例的纸面石膏板进行测试，检测纸面石膏板的受潮挠度。中国国家标准GB/T9775-2008中对纸面石膏板的测试方法做了规范，但对受潮挠度的合格范围没有明确标准数量值。根据表2，采用本申请制备的纸面石膏板，板材的受潮挠度较低，说明本申请的制备方法制备出的纸面石膏板除了保温性能优良外，在潮湿环境中的使用也具有优势。
表2纸面石膏板受潮挠度测试结果
受潮挠度，mm。(32±2)℃，(90±3)％
实施例1 2.2
实施例2 1.8
实施例3 1.6
实施例4 1.9
实施例5 2.0
对比例1 3.5
对比例2 3.6
对比例3 3.7
对比例4 3.8
综上所述，通过本申请的配方和制备工艺生产的纸面石膏板提高了板材导热系数和遇火稳定性，板材力学指标均能满足或高于国家和行业标准的要求。
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 (10)

1.一种纸面石膏板，包括板芯和护面纸，所述板芯的原料包括被包覆材料包覆的气凝胶；
所述包覆材料包括无机材料和海藻酸钠，所述无机材料选自氯化钙、氯化铁和氢氧化钙中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的纸面石膏板，其中，所述板芯的原料按重量份计包括：石膏熟料100份、水60-75份、玻璃纤维0.02-0.1份、发泡剂0.1-2份、缓凝剂0.1-0.5份、淀粉0.2-2份、海藻酸钠0.02-0.8份、无机材料0.01-0.05份和气凝胶0.05-0.5份。
3.根据权利要求2所述的纸面石膏板，其中，所述气凝胶选自二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶和炭气凝胶中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的纸面石膏板，其中，所述气凝胶的粒径为20-200μm；
可选地，所述无机材料的粒径为80-150μm。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的纸面石膏板，其中，所述石膏熟料中的氯离子含量不大于300ppm，比表面积为3500-4000cm2/g。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的纸面石膏板，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一种或多种；
可选地，所述玻璃纤维的长度9-15mm，所述玻璃纤维的单丝直径为10-15μm。
7.根据权利要求2至4中任一项所述的纸面石膏板，其中，所述发泡剂选自十二烷基硫酸铵、碳酸氢钠和碳酸氢铵中的一种或多种。
8.根据权利要求2至4中任一项所述的纸面石膏板，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一种或多种；
可选地，所述缓凝剂选自蛋白质类缓凝剂中的一种或多种，所述蛋白质类缓凝剂包括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；
可选地，所述淀粉选自改性马铃薯淀粉、改性木薯淀粉及改性玉米淀粉中的一种或多种，优选改性玉米淀粉。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的纸面石膏板的制备方法，包括：
步骤一、将所述石膏熟料、所述玻璃纤维、所述淀粉、所述发泡剂、所述缓凝剂混合，搅拌均匀，制得混合物；
步骤二、将所述海藻酸钠与水混合，搅拌均匀，在持续搅拌状态下，加入所述气凝胶，再加入所述无机材料，制得混合液；
步骤三、将步骤二制得的混合液与步骤一制得的混合物混合，搅拌均匀，制成石膏料浆；
步骤四、将步骤三制得的所述石膏料浆搅拌均匀浇筑在护面纸上，搭接粘牢成型，并干燥至恒重，制得石膏板。
10.一种气凝胶在水溶液中的分散方法，包括：将海藻酸钠与水混合，搅拌均匀，在持续搅拌状态下，加入气凝胶，再加入无机材料；
所述无机材料选自氯化钙、氯化铁和氢氧化钙中的一种或多种；所述气凝胶选自二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶和炭气凝胶中的一种或多种；
任选地，所述水溶液为水或含有水的溶液。
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