CN111892372B - 一种轻质高强耐水装饰用石膏板及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轻质高强耐水装饰用石膏板及加工方法，属于石膏板加工技术领域，包括按重量计重量份如下的各组分制备而成：70～80份石膏粉、5～10份硅藻土、1～3份玉米淀粉、0.5～3份稳泡剂、5～10份花岗岩微粒、3～5份氧化石墨烯片、3～5份硅丙乳液、0.3～0.9份废纸浆纤维、0.5～1.0份纤维素纳米纤丝、0.2～0.4份玻璃纤维、3～6表面活性剂和适量水。本发明中，石墨烯水凝胶能够填充在发泡石膏板内发泡空气内，石墨烯水凝胶以及内部花岗岩颗粒能够粘接发泡空气内腔，同时在能够通过多孔石墨烯水凝胶对声波传导方向进行折射，显著提高石膏板整体抗冲击能力的，提高整体隔离效果，满足石膏板装饰需要。

Description

一种轻质高强耐水装饰用石膏板及加工方法
技术领域
本发明属于石膏板加工技术领域，尤其涉及一种轻质高强耐水装饰用石膏板及加工方法。
背景技术
石膏板顾名思义是以建筑用的石膏粉为主要原料制成的一种材料板体。石膏本身材料重量轻、且强度较高耐冲击力腔、并且厚度较薄、方便对板材进行切割加工，方便人员加工作业，且石膏自身绝缘性和封闭性得以具有良好的隔音绝热和防火等性能，是较好的建筑装饰材料，是国家当前着重发展的新型轻质板材之一。
中国发明专利公开号为：CN101094822B公开了一种发泡石膏，涉及制造发泡石膏的方法，该方法包括如下步骤：将熟石膏与碳酸钙混合；提供水以及加入磷酸,所述磷酸与所述碳酸钙反应，释放出气体二氧化碳,它还可与存在的任何钢材反应，形成不可溶的磷酸铁涂层。
但该方案仍具有一定的缺陷，如该发泡石膏虽然通过加工时添加发泡剂具有一定气泡，但气泡内空腔未经填充，这就导致发泡石膏整体抗冲击性能降低，并且石膏空腔虽然能够进行隔音降噪，但声波在经过空腔未经组隔，因此降噪效果不佳，同时石膏表面气泡造成较多凹陷，整体美观度较低，装饰纸面贴付时容易出现凹陷，无法满足装饰隔音需要。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决气泡内空腔未经填充，这就导致发泡石膏整体抗冲击性能降低，并且石膏空腔虽然能够进行隔音降噪，但声波在经过空腔未经组隔，因此降噪效果不佳的问题，而提出的一种轻质高强耐水装饰用石膏板及加工方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种轻质高强耐水装饰用石膏板，包括按重量计重量份如下的各组分制备而成：70～80份石膏粉、5～10份硅藻土、1～3份玉米淀粉、0.5～3份稳泡剂、5～10份花岗岩微粒、3～5份氧化石墨烯片、3～5份硅丙乳液、0.3～0.9份废纸浆纤维、0.5～1.0份纤维素纳米纤丝、0.2～0.4份玻璃纤维、3～6表面活性剂和适量水。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述表面活性剂为阴离子表面活性剂和烷基糖苷磺酸盐中的至少一种。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述稳泡剂为十二烷基硫酸钠和偶氮二甲酰胺中的至少一种。
一种轻质高强耐水装饰用石膏的加工方法，具体包括以下步骤：
S1、按照用量准备原料组分，粉碎石膏粉原料，将石膏粉输入磨机中进行磨粉，筛选石膏粉颗粒备用，石膏粉颗粒细度≤0.112毫米，将花岗岩微粒清洗、干燥后，将花岗石微粒移入将球磨机内粉碎过目筛后备用；
S2、石膏发泡，将石膏粉微粒置入搅拌机内，导入发泡需要的水，水给所述石膏粉提供用于水合，以形成石膏，搅拌机对石膏粉和水搅拌均匀得到石膏浆液，对石膏粉进行加热以满足发泡条件，依次加入硅藻土、玉米淀粉、稳泡剂、硅丙乳液，缓慢升温至50～200摄氏度，并提高搅拌机转速至800r/min，充分搅拌后石膏粉通过稳泡剂进行物理发泡，发泡后加入助剂，持续搅拌5～10min；
S3、混料，在石膏发泡后，依次加入表面活性剂、水，将花岗岩微粒置入通过溶剂融化的氧化石墨烯片内，氧化石墨烯片氧化为石墨烯水凝胶，缓慢搅拌后添加表面活性剂，表面活性剂能够避免花岗岩微粒在石墨烯气凝胶中发生团聚现象，且提高石墨烯气凝胶表面张力，使得石墨烯水凝胶能够包裹在花岗岩微粒表面，将充分混合的花岗岩微粒和石墨烯气凝胶浆液冷却成凝胶态，将石墨烯凝胶和花岗岩微粒导入发泡完成的石膏浆液中，降低搅拌机转速，石墨烯水凝胶和花岗岩微粒被搅拌分散在发泡石膏气泡内；
S4、倒模，当石膏浆液与石墨烯凝胶充分混合后，制备模具，在模具顶部放置限位内置框架，内置框架完全镶嵌在模具内，将得到的膏板溶液从搅拌机取出后置入模具内，静置0.5～1h等待纸面浆料浇筑；
S5、制备纸面浆液，将废纸浆纤维移入搅拌机内加入适量的水，加温至70度后持续搅拌5～10min得到的纸浆浆液，在搅拌情况下依次导入玻璃纤维、表面活性剂和纤维素纳米纤维，充分混合搅拌30min后，冷却1h；
S6、将纸面浆料导入静置0.5～1h的膏板芯体顶部，静置2h后，纸面浆料在膏板芯体粘接固化，将石膏板和纸面移入烘干机内烘干2～4h，得到整块石膏板，切割得到块状石膏板后，进行包装出厂，加工制备完成
作为上述技术方案的进一步描述：
上述步骤S2中氧化石墨烯片的溶剂为硫化银量子点原液，通过含有丰富官能团的硫化银量子点作为还原剂和交联剂，将氧化石墨烯片层还原并成型为三维多孔的石墨烯水凝胶。
作为上述技术方案的进一步描述：
上述步骤S2和S5中的表面活性剂为同种表面活性剂，且按重量比为5:1。
作为上述技术方案的进一步描述：
上述步骤S1中筛选石膏粉颗粒用目筛为130目。
作为上述技术方案的进一步描述：
上述步骤S1中筛选花岗岩用目筛为20目。
作为上述技术方案的进一步描述：
上述步骤S3中降低搅拌机转速为300～400r/min。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，通过添加硅藻土，硅藻土有细腻、松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强的性质，能够吸收石膏粉中杂质以及助剂中有害物质，减少对外部甲醛等有害物质的排放，通过添加玉米淀粉，较强的吸湿效果能够显著提高石膏板吸湿能力，通过添加稳泡剂，能够增加石膏粉发泡效率，并且增大发泡细密度，提高隔音和隔热效果，通过在加工对氧化石墨烯片溶解添加花岗岩微粒制成石墨烯水凝胶，石墨烯水凝胶能够填充在发泡石膏板内发泡空气内，石墨烯水凝胶以及内部花岗岩颗粒能够粘接发泡空气内腔，同时在能够通过多孔石墨烯水凝胶对声波传导方向进行折射，显著提高石膏板整体抗冲击能力的，提高整体隔离效果，满足石膏板装饰需要。
2、本发明中，通过废纸浆纤维添加纤维素纳米纤丝和玻璃纤维，增加石膏板面纸抗拉伸强度，且利用废纸浆纤维能够有效降低纸面浆料成本，与石膏板表面接触不会产生坑洼，保证装饰墙纸贴敷美观效果，同时玻璃纤维具备明显的隔水效果，提高防水能力，满足室内装饰需要。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明提供一种技术方案：一种轻质高强耐水装饰用石膏板，包括按重量计重量份如下的各组分制备而成：70～80份石膏粉、5～10份硅藻土、1～3份玉米淀粉、0.5～3份稳泡剂、5～10份花岗岩微粒、3～5份氧化石墨烯片、3～5份硅丙乳液、0.3～0.9份废纸浆纤维、0.5～1.0份纤维素纳米纤丝、0.2～0.4份玻璃纤维、3～6表面活性剂和适量水。
所述表面活性剂为阴离子表面活性剂和烷基糖苷磺酸盐中的至少一种，表面活性剂能够有效增大花岗岩颗粒物表面张力，避免其在氧化石墨烯片溶解的石墨烯水凝胶体内团聚，提高黄花岗岩颗粒物分散效果。
所述稳泡剂为十二烷基硫酸钠，十二烷基硫酸钠分子式为：C12H25NaO4S，能够在石膏粉搅拌时快速气泡。
一种轻质高强耐水装饰用石膏的加工方法，具体包括以下步骤：
S1、按照用量准备原料组分，粉碎石膏粉原料，将石膏粉输入磨机中进行磨粉，筛选石膏粉颗粒备用，石膏粉颗粒细度≤0.112毫米，将花岗岩微粒清洗、干燥后，将花岗石微粒移入将球磨机内粉碎过目筛后备用；
S2、石膏发泡，将石膏粉微粒置入搅拌机内，导入发泡需要的水，水给所述石膏粉提供用于水合，以形成石膏，搅拌机对石膏粉和水搅拌均匀得到石膏浆液，对石膏粉进行加热以满足发泡条件，依次加入硅藻土、玉米淀粉、稳泡剂、硅丙乳液，缓慢升温至50摄氏度，并提高搅拌机转速至800r/min，充分搅拌后石膏粉通过稳泡剂进行物理发泡，发泡后加入助剂，持续搅拌5～10min；
S3、混料，在石膏发泡后，依次加入表面活性剂、水，将花岗岩微粒置入通过溶剂融化的氧化石墨烯片内，氧化石墨烯片氧化为石墨烯水凝胶，缓慢搅拌后添加表面活性剂，表面活性剂能够避免花岗岩微粒在石墨烯气凝胶中发生团聚现象，且提高石墨烯气凝胶表面张力，使得石墨烯水凝胶能够包裹在花岗岩微粒表面，将充分混合的花岗岩微粒和石墨烯气凝胶浆液冷却成凝胶态，将石墨烯凝胶和花岗岩微粒导入发泡完成的石膏浆液中，降低搅拌机转速，石墨烯水凝胶和花岗岩微粒被搅拌分散在发泡石膏气泡内；
S4、倒模，当石膏浆液与石墨烯凝胶充分混合后，制备模具，在模具顶部放置限位内置框架，内置框架完全镶嵌在模具内，将得到的膏板溶液从搅拌机取出后置入模具内，静置0.5～1h等待纸面浆料浇筑；
S5、制备纸面浆液，将废纸浆纤维移入搅拌机内加入适量的水，加温至70度后持续搅拌5～10min得到的纸浆浆液，在搅拌情况下依次导入玻璃纤维、表面活性剂和纤维素纳米纤维，充分混合搅拌30min后，冷却1h；
S6、将纸面浆料导入静置0.5～1h的膏板芯体顶部，静置2h后，纸面浆料在膏板芯体粘接固化，将石膏板和纸面移入烘干机内烘干2～4h，得到整块石膏板，切割得到块状石膏板后，进行包装出厂，加工制备完成。
上述步骤S2中氧化石墨烯片的溶剂为硫化银量子点原液，通过含有丰富官能团的硫化银量子点作为还原剂和交联剂，将氧化石墨烯片层还原并成型为三维多孔的石墨烯水凝胶，多孔的石墨烯水凝胶能够填充石膏板发泡空腔，显著提高对声音的隔断效果，同时通过包裹的花岗岩提高抗冲击能力。
上述步骤S2和S5中的表面活性剂为同种表面活性剂，且按重量比为5:1。
上述步骤S1中筛选石膏粉颗粒用目筛为130目。
上述步骤S1中筛选花岗岩用目筛为20目。
上述步骤S3中降低搅拌机转速为300～400r/min。
实时实施方式具体为：通过添加硅藻土，硅藻土有细腻、松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强的性质，能够吸收石膏粉中杂质以及助剂中有害挥发物质，减少对外部甲醛等有害物质的排放，通过添加玉米淀粉，较强的吸湿效果能够显著提高石膏板吸湿能力，通过添加稳泡剂，通过物理发泡方式能够保证发泡均匀度，能够增加石膏粉发泡效率，石膏粉升温并且增大发泡细密度，提高隔音和隔热效果，通过在加工对氧化石墨烯片溶解添加花岗岩微粒制成石墨烯水凝胶，石墨烯水凝胶能够填充在发泡石膏板内发泡空气内，石墨烯水凝胶以及内部花岗岩颗粒能够粘接发泡空气内腔，同时在能够通过多孔石墨烯水凝胶对声波传导方向进行折射，硅丙乳液能够提高石膏板强度，显著提高石膏板整体抗冲击能力的，提高整体隔离效果，废纸浆纤维添加纤维素纳米纤丝和玻璃纤维，纤维素纳米纤丝能够显著改善湿纸幅强度和干纸页强度，增加石膏板面纸抗拉伸强度的同时能够提高抗水疏水性，且利用废纸浆纤维能够有效降低纸面浆料成本，较高的强度保证在与石膏板表面接触不会产生坑洼，且石膏板表面气泡被石墨烯水凝胶填充，能够有效减少出现坑洼现象，满足石膏板装饰需要。
实施例2：
与实施例1不同的是本实施例还提供了一种技术方案：一种轻质高强耐水装饰用石膏板，包括按重量计重量份如下的各组分制备而成：70～80份石膏粉、5～10份硅藻土、1～3份玉米淀粉、0.5～3份稳泡剂、5～10份花岗岩微粒、3～5份氧化石墨烯片、3～5份硅丙乳液、0.3～0.9份废纸浆纤维、0.5～1.0份纤维素纳米纤丝、0.2～0.4份玻璃纤维、3～6表面活性剂和适量水。
所述表面活性剂为阴离子表面活性剂和烷基糖苷磺酸盐中的至少一种。
所述稳泡剂为偶氮二甲酰胺，偶氮二甲酰胺分子式为：C2H4N4O2，在石膏粉搅拌后进行发泡。
S1、按照用量准备原料组分，粉碎石膏粉原料，将石膏粉输入磨机中进行磨粉，筛选石膏粉颗粒备用，石膏粉颗粒细度≤0.112毫米，将花岗岩微粒清洗、干燥后，将花岗石微粒移入将球磨机内粉碎过目筛后备用；
S2、石膏发泡，将石膏粉微粒置入搅拌机内，导入发泡需要的水，水给所述石膏粉提供用于水合，以形成石膏，搅拌机对石膏粉和水搅拌均匀得到石膏浆液，对石膏粉进行加热以满足发泡条件，依次加入硅藻土、玉米淀粉、稳泡剂、硅丙乳液，缓慢升温至200摄氏度，并提高搅拌机转速至800r/min，充分搅拌后石膏粉通过稳泡剂进行物理发泡，发泡后加入助剂，持续搅拌5～10min；
S3、混料，在石膏发泡后，依次加入表面活性剂、水，将花岗岩微粒置入通过溶剂融化的氧化石墨烯片内，氧化石墨烯片氧化为石墨烯水凝胶，缓慢搅拌后添加表面活性剂，表面活性剂能够避免花岗岩微粒在石墨烯气凝胶中发生团聚现象，且提高石墨烯气凝胶表面张力，使得石墨烯水凝胶能够包裹在花岗岩微粒表面，将充分混合的花岗岩微粒和石墨烯气凝胶浆液冷却成凝胶态，将石墨烯凝胶和花岗岩微粒导入发泡完成的石膏浆液中，降低搅拌机转速，石墨烯水凝胶和花岗岩微粒被搅拌分散在发泡石膏气泡内；
S4、倒模，当石膏浆液与石墨烯凝胶充分混合后，制备模具，在模具顶部放置限位内置框架，内置框架完全镶嵌在模具内，将得到的膏板溶液从搅拌机取出后置入模具内，静置0.5～1h等待纸面浆料浇筑；
S5、制备纸面浆液，将废纸浆纤维移入搅拌机内加入适量的水，加温至70度后持续搅拌5～10min得到的纸浆浆液，在搅拌情况下依次导入玻璃纤维、表面活性剂和纤维素纳米纤维，充分混合搅拌30min后，冷却1h；
S6、将纸面浆料导入静置0.5～1h的膏板芯体顶部，静置2h后，纸面浆料在膏板芯体粘接固化，将石膏板和纸面移入烘干机内烘干2～4h，得到整块石膏板，切割得到块状石膏板后，进行包装出厂，加工制备完成。
实施方式具体为：与实施1不同的是，当稳泡剂为偶氮二甲酰胺时，需要将搅拌温度升至200摄氏度，石膏浆液通过内部水分产生较多气泡剧烈膨胀，但在提升到预设温度后，硬化时间较短，发泡密度不足。
根据实施例1-2得到的石膏板数据与市面上发泡石膏板做对比例进行性能检测，测试结果入下表所示：
Figure BDA0002645902810000091
由上表可知，当使用十二烷基硫酸钠为稳泡剂时，气泡适量且分布均匀，剪切力、导热系数和遇火稳定性均为最佳，因此实施例1为本发明的优选实施例。
实施例3：
与上述方案不同的是，本实施例还提供了一种技术方案，一种轻质高强耐水装饰用石膏板，包括按重量计重量份如下的各组分制备而成：70份石膏粉、5份硅藻土、1份玉米淀粉、0.5份稳泡剂、5份花岗岩微粒、3份氧化石墨烯片、35份硅丙乳液、0.3～0.9份废纸浆纤维、0.5～1.0份纤维素纳米纤丝、0.2～0.4份玻璃纤维、3～6表面活性剂和适量水。
实施例4：
与上述方案不同的是，本实施例还提供了一种技术方案，一种轻质高强耐水装饰用石膏板，包括按重量计重量份如下的各组分制备而成：80份石膏粉、10份硅藻土、3份玉米淀粉、3份稳泡剂、10份花岗岩微粒、5份氧化石墨烯片、5份硅丙乳液、0.3～0.9份废纸浆纤维、0.5～1.0份纤维素纳米纤丝、0.2～0.4份玻璃纤维、3～6表面活性剂和适量水。
实施例5：
与上述方案不同的是，本实施例还提供了一种技术方案，一种轻质高强耐水装饰用石膏板，包括按重量计重量份如下的各组分制备而成：75份石膏粉、7份硅藻土、2份玉米淀粉、1.5份稳泡剂、7份花岗岩微粒、4份氧化石墨烯片、4份硅丙乳液、0.3～0.9份废纸浆纤维、0.5～1.0份纤维素纳米纤丝、0.2～0.4份玻璃纤维、3～6表面活性剂和适量水。
分别对实施例4-5制备获得的15mm厚度石膏板与市面上发泡石膏板做对比例进行性能检测，测试结果入下表所示：
Figure BDA0002645902810000101
Figure BDA0002645902810000111
由上表可知，实施例4因花岗岩微粒以及石墨烯水凝胶较多，因此抗压强度以及抗剪切力较高，但石膏板密度较小，阻热能力较低，实施例3因花岗岩微粒含量较少，因此抗压强度较小，实施例5抗剪切力适中，同时导热系数和遇火稳定性较佳最佳，因此实施例3为本发明上述方案中的优选实施例。
另附国家纸面石膏性能标准GB/T 9775-2008，剪切力断裂荷载的性能数据标准如下表所述：
Figure BDA0002645902810000112
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轻质高强耐水装饰用石膏板，其特征在于，包括按重量计重量份如下的各组分制备而成：70～80份石膏粉、5～10份硅藻土、1～3份玉米淀粉、0.5～3份十二烷基硫酸钠、5～10份花岗岩微粒、3～5份氧化石墨烯片、3～5份硅丙乳液、0.3～0.9份废纸浆纤维、0.5～1.0份纤维素纳米纤丝、0.2～0.4份玻璃纤维、3～6份烷基糖苷磺酸盐和适量水。
2.根据权利要求1所述的一种轻质高强耐水装饰用石膏板，其特征在于，还包括制备该轻质高强耐水装饰用石膏的加工方法，具体包括以下步骤：
S1、按照用量准备原料组分，粉碎石膏粉原料，将石膏粉输入磨机中进行磨粉，筛选石膏粉颗粒备用，石膏粉颗粒细度≤0.112毫米，将花岗岩微粒清洗、干燥后，将花岗石微粒移入将球磨机内粉碎过目筛后备用；
S2、石膏发泡，将石膏粉微粒置入搅拌机内，导入发泡需要的水，水给所述石膏粉提供用于水合，以形成石膏，搅拌机对石膏粉和水搅拌均匀得到石膏浆液，对石膏粉进行加热以满足发泡条件，依次加入硅藻土、玉米淀粉、稳泡剂、硅丙乳液，缓慢升温至50～200摄氏度，并提高搅拌机转速至800r/min，充分搅拌后石膏粉通过稳泡剂进行物理发泡，发泡后加入助剂，持续搅拌5～10min；
S3、混料，在石膏发泡后，依次加入表面活性剂、水，将花岗岩微粒置入通过溶剂融化的氧化石墨烯片内，氧化石墨烯片氧化为石墨烯水凝胶，缓慢搅拌后添加表面活性剂，表面活性剂能够避免花岗岩微粒在石墨烯气凝胶中发生团聚现象，且提高石墨烯气凝胶表面张力，使得石墨烯水凝胶能够包裹在花岗岩微粒表面，将充分混合的花岗岩微粒和石墨烯气凝胶浆液冷却成凝胶态，将石墨烯凝胶和花岗岩微粒导入发泡完成的石膏浆液中，降低搅拌机转速，石墨烯水凝胶和花岗岩微粒被搅拌分散在发泡石膏气泡内；
S4、倒模，当石膏浆液与石墨烯凝胶充分混合后，制备模具，在模具顶部放置限位内置框架，内置框架完全镶嵌在模具内，将得到的膏板溶液从搅拌机取出后置入模具内，静置0.5～1h等待纸面浆料浇筑；
S5、制备纸面浆液，将废纸浆纤维移入搅拌机内加入适量的水，加温至70度后持续搅拌5～10min得到的纸浆浆液，在搅拌情况下依次导入玻璃纤维、表面活性剂和纤维素纳米纤维，充分混合搅拌30min后，冷却1h；
S6、将纸面浆料导入静置0.5～1h的膏板芯体顶部，静置2h后，纸面浆料在膏板芯体粘接固化，将石膏板和纸面移入烘干机内烘干2～4h，得到整块石膏板，切割得到块状石膏板后，进行包装出厂，加工制备完成。
3.根据权利要求1所述的一种轻质高强耐水装饰用石膏板加工方法，其特征在于，上述步骤S2中助剂为氯化钠和无水硫酸镁，用以提高发泡石膏的整体强度。
4.根据权利要求1所述的一种轻质高强耐水装饰用石膏板加工方法，其特征在于，上述步骤S2中氧化石墨烯片的溶剂为硫化银量子点原液，通过含有丰富官能团的硫化银量子点作为还原剂和交联剂，将氧化石墨烯片层还原并成型为三维多孔的石墨烯水凝胶。
5.根据权利要求1所述的一种轻质高强耐水装饰用石膏板加工方法，其特征在于，上述步骤S2和S5中的表面活性剂为同种表面活性剂，且按重量比为5:1。
6.根据权利要求1所述的一种轻质高强耐水装饰用石膏板加工方法，其特征在于，上述步骤S1中筛选石膏粉颗粒用目筛为130目。
7.根据权利要求1所述的一种轻质高强耐水装饰用石膏板加工方法，其特征在于，上述步骤S1中筛选花岗岩用目筛为20目。
8.根据权利要求1所述的一种轻质高强耐水装饰用石膏板加工方法，其特征在于，上述步骤S3中降低搅拌机转速为300～400r/min。
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