CN112707708A - 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

本申请提供了一种纸面石膏板，由板芯和护面纸组成，所述板芯的原料包括含有杂质离子的石膏熟料，所述杂质离子包含Mg2+，或者所述杂质离子包含Mg2+和Cl‑；所述板芯的原料还包括氧化镁和膨胀蛭石纳米片，所述氧化镁与所述杂质离子Mg2+的摩尔比为4至7；所述石膏熟料与所述膨胀蛭石纳米片的重量比为(90至100):(0.5至12)；可选地，所述Mg2+在石膏熟料中的含量为0.05wt.％至1.5wt.％；可选地，所述Cl‑在石膏熟料中的含量为≤0.2wt.％。本申请提供了一种将低品质脱硫石膏中的Mg2+、Cl‑杂质离子固化在水合盐中的方式，而且该水合盐在石膏基材料中具有调湿、控温、阻燃等能力，并且增强了所述纸面石膏板的力学性能和耐水性能，提高了板材的韧性。

Description

一种纸面石膏板及其制备方法
技术领域
本文涉及但不限于一种建筑材料技术，尤指一种特别涉及但不限于一种石膏板及其制备方法。
背景技术
众所周知，石膏是一种多孔性的建筑材料，纸面石膏板是一种性能良好的建筑装饰装修材料，对环境温湿度具有微调节功能。为了扩大纸面石膏板对环境温湿度调节能力通常是在现有纸面石膏中掺入调湿、蓄能材料，然而当掺入调湿、蓄能材料后往往造成石膏板力学性能大幅降低，这就限制了功能纸面石膏板的开发和使用。
作为一种工业副产石膏，某些烟气脱硫石膏中含有一定量的可溶性杂质如钠离子、镁离子和氯离子，杂质离子含量高的脱硫石膏对石膏制品的性能有不良的影响，例如，用杂质离子含量高的脱硫石膏制备的纸面石膏板，易出现板芯与纸芯脱离、表面返霜、改性淀粉用量增加等问题。近年来，国内有很多科研单位相继开展了处理和净化工业副产石膏(脱硫石膏、磷石膏、氟石膏等)的研究，在对生料控制时，对氯离子的影响认识相对较多，但是对镁离子往往不够重视，同时有关利用杂质离子含量较高的低品质脱硫石膏制备功能性板材的研究，却鲜有报道。
因此，利用杂质离子含量高的低品质脱硫石膏制备功能性板材是实现工业副产石膏资源化利用的新途径。既可以使脱硫石膏变废为宝、实现低品质脱硫石膏高附加值和高效利用，又能使石膏制品成本下降、推动我国建材行业发展。
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。
本申请公开了一种利用低品质石膏制备的石膏基纸面石膏板，含有杂质离子的低品质石膏生料经过炒制即可得到石膏熟料，石膏熟料经过水化后形成二水石膏，进而制备得到纸面石膏板。
本申请提供了一种纸面石膏板，由板芯和护面纸组成，所述板芯的原料包括含有杂质离子的石膏熟料，所述杂质离子包含Mg2+，或者所述杂质离子包含Mg2+和Cl-；
所述板芯的原料还包括氧化镁和膨胀蛭石纳米片，所述氧化镁与所述杂质离子Mg2+的摩尔比为4至7；
优选地，所述氧化镁与所述杂质离子Mg2+的摩尔比为4至6；
所述膨胀蛭石纳米片与所述石膏熟料的重量比为(0.5至12):(90至100)；
任选地，所述膨胀蛭石纳米片与所述石膏熟料的重量比为(0.5至7):(90至100)。
在本申请提供的一种实施方式中，所述Mg2+在石膏熟料中的含量为0.05wt.％至1.5wt.％；可选地，所述Cl-在石膏熟料中的含量为≤0.2wt.％。
在本申请提供的一种实施方式中，所述石膏熟料的粒度可以为80目至100目。所述石膏熟料的粒度在上述范围内，能够获得性能较好的石膏基板材。
在本申请提供的一种实施方式中，所述板芯的原料还包括增强剂，所述增强剂为有机酸和二水硫酸钙的混合物；
在本申请提供的一种实施方式中，所述有机酸选自柠檬酸、酒石酸、苹果酸和丙烯酸中的任意一种或更多种；
在本申请提供的一种实施方式中，所述增强剂中所述二水硫酸钙≥98wt.％，所述增强剂中所述有机酸的含量≥0.2wt.％；
在本申请提供的一种实施方式中，所述增强剂的粒径为100nm至1000nm。
在本申请提供的一种实施方式中，所述板芯的原料还包括聚乙烯醇、淀粉、胶粉、减水剂和发泡剂；
所述石膏熟料、膨胀蛭石纳米片、增强剂、聚乙烯醇、淀粉、胶粉、减水剂和发泡剂的用量比按重量份计为(90至100):(0.5至12):(0至10)：(0.3至3):(0.3至1):(0至2):(0至0.3):(0.01至0.05)，根据标准稠度用水量加水制备石膏板。
在本申请提供的一种实施方式中，所述石膏熟料的粒度为80目至100目。
在本申请提供的一种实施方式中，所述膨胀蛭石纳米片；所述膨胀蛭石纳米片的厚度为5nm至900nm。
在本申请提供的一种实施方式中，所述聚乙烯醇选自聚乙烯醇PVA2488、聚乙烯醇PVA1788；
可选地，所述淀粉为预糊化淀粉，预糊化淀粉的粘度范围为：50mPa·s至100mPa·s。
在本申请提供的一种实施方式中，所述胶粉选自醋酸乙烯-乙烯共聚物或醋酸乙烯酯均聚物、醋酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯-VeoVa和乙烯丙烯酸酯中的一种或多种。
在本申请提供的一种实施方式中，所述减水剂选自聚羧酸系减水剂、密胺型磺酸化缩聚物减水剂(磺化三聚氰胺系)中的一种或更多种。
在本申请提供的一种实施方式中，所述发泡剂选自阴离子表面活性剂，可选地，所述发泡剂选自巴斯夫
Figure BDA0002869299990000031
GYP 3550、
Figure BDA0002869299990000032
GYP 2680、
Figure BDA0002869299990000033
SASN 812或3110或十二烷基硫酸钠。
又一方面，本申请提供了上述纸面石膏板的制备方法，包括如下步骤：
所述板芯的原料混合均匀后形成石膏料浆，所述石膏料浆成型后与护面纸搭接粘牢成型，形成湿板，所述湿板在15℃至30℃，湿度为50％至70％中养护1天至28天，湿板养护温度不超过40℃，最后将所述湿板烘干，即得纸面石膏板。
本申请以杂质含量高的低品质脱硫石膏为主要原料，不但实现了低品质脱硫石膏的资源化利用，而且还使其具有良好的性能。低品质脱硫石膏中含有大量的Mg2+、Cl-等杂质离子，但是使用本申请提供的技术方案能够将低品质脱硫石膏中的Mg2+、Cl-杂质离子固化在水合盐中，而且该水合盐在石膏基材料中具有调湿、控温能力，可以有效缩小室内温度的波动范围，降低建筑围护结构的能耗，提高居住舒适性；同时隔音性能良好，并且增强了所述纸面石膏板的力学性能，提高了板材韧性。
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利用低品质脱硫石膏制备的石膏基纸面石膏板，纸面石膏板由板芯和护面纸组成，所述板芯的原料包括含有杂质离子的石膏熟料，所述杂质离子包含Mg2+，或者所述杂质离子包含Mg2+和Cl-；
所述板芯的原料还包括氧化镁和膨胀蛭石纳米片，所述氧化镁与所述杂质离子Mg2+的摩尔比为4至7；
任选地，所述氧化镁与所述杂质离子Mg2+的摩尔比为4至6；
所述膨胀蛭石纳米片与所述石膏熟料的重量比为(0.5至12):(90至100)；
任选地，所述膨胀蛭石纳米片与所述石膏熟料的重量比为(0.5至7):(90至100)；
在本申请实施例中，所述Mg2+在石膏熟料中的含量为0.05wt.％至1.5wt.％；可选地，所述Cl-在石膏熟料中的含量为≤0.2wt.％。
在本申请实施例中，所述低品质石膏熟料的粒度可以为80目至100目。所述低品质石膏熟料的粒度在上述范围内，能够获得性能较好的石膏基板材。
在本申请实施例中，所述板芯的原料还包括增强剂，所述增强剂为有机酸和二水硫酸钙的混合物；
在本申请实施例中，所述有机酸选自柠檬酸、酒石酸、苹果酸和丙烯酸中的任意一种或更多种；
在本申请实施例中，所述增强剂中所述二水硫酸钙≥98wt.％，所述增强剂中所述有机酸的含量≥0.2wt.％；
在本申请实施例中，所述增强剂的粒径为100nm至1000nm。
在本申请实施例中，所述板芯的原料还包括聚乙烯醇、淀粉、胶粉、减水剂和发泡剂；可选地，所述板芯的原料由上述原料组成。
所述石膏熟料、膨胀蛭石纳米片、增强剂、聚乙烯醇、淀粉、胶粉、减水剂和发泡剂的用量比按重量份计为(90至100):(0.5至12):(0至10)：(0.3至3):(0.3至1):(0至2):(0至0.3):(0.01至0.05)，根据标准稠度用水量加水制备石膏板。
在本申请实施例中，所述石膏熟料的粒度为80目至100目。
在本申请实施例中，所述膨胀蛭石纳米片；所述膨胀蛭石纳米片的厚度为5nm至900nm。
在本申请实施例中，所述聚乙烯醇选自聚乙烯醇PVA2488、聚乙烯醇PVA1788；
在本申请实施例中，所述淀粉为预糊化淀粉，预糊化淀粉的粘度范围为：50mPa·s至100mPa·s。
在本申请实施例中，所述胶粉选自醋酸乙烯-乙烯共聚物或醋酸乙烯酯均聚物、醋酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯-VeoVa和乙烯或丙烯酸酯中的一种或多种。
在本申请实施例中，所述减水剂选自聚羧酸系减水剂、密胺型磺酸化缩聚物减水剂(磺化三聚氰胺系)中的一种或更多种。
在本申请实施例中，所述发泡剂选自阴离子表面活性剂，可选地，所述发泡剂选自巴斯夫
Figure BDA0002869299990000061
GYP 3550、
Figure BDA0002869299990000062
GYP 2680、
Figure BDA0002869299990000063
SASN812或3110或十二烷基硫酸钠。
又一方面，本申请实施例中提供了上述纸面石膏板的制备方法，包括如下步骤：
所述板芯的原料混合均匀后形成石膏料浆，所述石膏料浆成型后与护面纸搭接粘牢成型，形成湿板，所述湿板在15℃至30℃，湿度为50％至70％中养护1天至7天，湿板养护温度不超过40℃，最后将所述湿板烘干，即得纸面石膏板。
在本申请实施例中，所述石膏板基板厚度为9.5mm至12mm。
本申请实施例和对比例中，氧化镁购自河北镁盛化工科技有限公司，纯度≥99％，1000目，d50为3μm至5μm，d90为10μm至15μm。
本申请实施例和对比例中，所述淀粉为改性预糊化淀粉，购自河北任丘某工厂所述改性预糊化淀粉的粘度为50mpa·s；
除实施例12外，实施例和对比例中，所述减水剂为聚羧酸减水剂，购自巴斯夫公司，
Figure BDA0002869299990000064
PCE541F.F牌号；
除实施例15外，实施例和对比例中，所述聚乙烯醇购自可乐丽国际贸易上海有限公司，PVA2488；
本申请实施例和对比例中，所述胶粉为可分散性乳胶粉，购自瓦克公司，牌号
Figure BDA0002869299990000065
5010N；
本申请实施例和对比例中，所述发泡剂为石膏板发泡剂，购自巴斯夫有限公司，为一种阴离子表面活性剂，选自巴斯夫
Figure BDA0002869299990000066
GYP 2680。
在本申请实施例中，所述膨胀蛭石纳米片的制备方法包括如下步骤：
(1)将蛭石破碎后置于马弗炉煅烧(800℃至1100℃)成高膨胀率膨胀蛭石(过60目筛)，将高膨胀率膨胀蛭石用去离子水清洗后和NaCl过饱和溶液(蛭石重量:NaCl饱和溶液＝2g/l至50g/l)混合得到膨胀蛭石和水的混合液；
(2)将步骤(1)制备得的膨胀蛭石和水的混合液置于电热板(100℃至200℃)上，边加热边用玻璃棒搅拌，4h至12h后，冷却至室温，然后逐渐降温至0℃至30℃，4h至12h后，可选地，再置于电热板上，加热循环三次；
(3)将步骤(2)制备的混合液用大量去离子水抽滤清洗，然后用无水乙醇抽滤清洗，直至将杂质离子清洗干净；
(4)将步骤(3)制得的蛭石置于去离子水(2g/l至5g/l)中，用破壁机剪切破碎1min至10min；
(5)然后进行离心(5000r/min至10000r/min，2min至20min)分离后获得膨胀蛭石纳米片，烘干(40℃至80℃)备用。制备得到的膨胀蛭石纳米片的厚度为5nm至900nm。
本申请实施例中所述纸面石膏板的制备过程包括以下步骤：
1)将柠檬酸石膏(或将柠檬酸和分析纯的二水硫酸钙)置于45℃烘箱烘干，研磨，粒径控制在100nm至1000nm之间；
2)将石膏熟料、氧化镁、膨胀蛭石纳米片、聚乙烯醇、淀粉、胶粉和减水剂混合均匀；
3)将步骤2)得到的预混粉和步骤1)得到的柠檬酸石膏粉末混和均匀；
4)测试步骤3)中的混合物的标准稠度扩展度，以确定所述混合物的标准稠度用水量；
5)根据步骤4)测得的标准稠度用水量称量水，并在水中加入发泡剂，搅拌均匀；
6)将步骤3)中得到的混合物倾倒入按步骤5)所述标准稠度用水量，制备料浆；
7)将步骤6)中制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板；
8)将步骤7)制备的板材进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为30％至70％，环境中放置1d至28d。
9)将步骤7)中制备的板材置于烘箱(30℃至40℃)，烘干至恒重。
本申请中板材养护温峰＜50℃
本申请实施例和对比例中以低品质脱硫石膏为原料制备石膏熟料，制备石膏熟料的方法为本领域的常规方法。
实施例1
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.1wt.％，氯离子含量为200ppmw。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙为99wt.％，柠檬酸石膏中残余柠檬酸为0.3wt.％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取10g备用。称取氧化镁8g(氧化镁与杂质离子Mg2+的摩尔比为4.8:1)。将氧化镁、石膏熟料、10g膨胀蛭石纳米片、5g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉和0.5g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的湿板进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为50％至70％环境中放置7d，板材养护温峰40℃。最后将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
实施例2
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.15wt.％，氯离子含量为1000ppmw。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙为99wt.％，柠檬酸石膏中残余柠檬酸为0.3wt.％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取8g备用。称取氧化镁12.5g(氧化镁与杂质离子Mg2+的摩尔比为5:1)。将氧化镁、石膏熟料、10g膨胀蛭石纳米片、5g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉和0.5g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂，搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的湿板进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为50％至70％环境中放置7d，板材养护温峰40℃。最后将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
实施例3
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.1wt.％，氯离子含量为200ppmw。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙为99wt.％，柠檬酸石膏中残余柠檬酸为0.3wt.％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取6g备用。称取氧化镁9.5g(氧化镁与杂质离子Mg2+的摩尔比为5.7：1)。将氧化镁、石膏熟料、10g膨胀蛭石纳米片、5g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉和0.5g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂，搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的湿板进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为50％至70％环境中放置7d，板材养护温峰40℃。最后将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
实施例4
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.12wt.％，氯离子含量为1000ppmw。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙为99wt.％，柠檬酸石膏中残余柠檬酸为0.3wt.％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取6.5g备用。称取氧化镁10g(氧化镁与杂质离子Mg2+的摩尔比为4.8:1)。将氧化镁、石膏熟料、10g膨胀蛭石纳米片、6g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉和0.5g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂，搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的湿板进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为50％至70％环境中放置7d，板材养护温峰40℃。最后将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
实施例5
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.25wt.％，氯离子含量为200ppmw。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙99wt.％，残余柠檬酸与二水硫酸钙的质量分数为0.3wt.％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取14g备用。称取氧化镁21g(氧化镁与杂质离子Mg2+的摩尔比为4.8:1)。将氧化镁、石膏熟料、10g膨胀蛭石纳米片、7g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉和0.5g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂，搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的湿板进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为50％至70％环境中放置7d，板材养护温峰40℃。最后将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
实施例6
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.25wt.％，氯离子含量为2000ppmw。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙99为wt.％，柠檬酸石膏中残余柠檬酸为0.3wt.％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取14g备用。称取氧化镁21g(氧化镁与杂质离子Mg2+的摩尔比为4.8:1)。将氧化镁、石膏熟料、10g膨胀蛭石纳米片、7g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉和0.5g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂，搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的湿板进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为50％至70％环境中放置7d，板材养护温峰40℃。最后将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
实施例7
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.45wt.％，氯离子含量为200ppmw。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙为99wt.％，柠檬酸石膏中残余柠檬酸0.3wt.％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取20g备用。称取氧化镁30g(氧化镁与杂质离子Mg2+的摩尔比为4.8:1)。将氧化镁、石膏熟料、10g膨胀蛭石纳米片、10g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉和0.5g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂，搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的湿板进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为50％至70％环境中放置7d，板材养护温峰40℃。最后将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
实施例8
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.45wt.％，氯离子含量为2000ppmw。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙为99wt.％，柠檬酸石膏中残余柠檬酸为0.3wt.％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取20g备用。称取氧化镁30g(氧化镁与杂质离子Mg2+的摩尔比为4.8:1)。氧化镁、石膏熟料、10g膨胀蛭石纳米片、10g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉和0.5g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂，搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的湿板进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为50％至70％环境中放置7d，板材养护温峰40℃。最后将制备的板材置于40℃烘箱，烘干至恒重。
实施例9
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为1.25wt.％，氯离子含量为2000ppmw。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙为98wt.％，柠檬酸石膏中残余柠檬酸为2wt.％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取8.3g备用。称取氧化镁83g(氧化镁与杂质离子Mg2+的摩尔比为4.8:1)。将氧化镁、石膏熟料、10g膨胀蛭石纳米片、10g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉和0.5g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂，搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的湿板进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为50％至70％环境中放置7d，板材养护温峰40℃。最后将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
实施例10
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.1wt.％，氯离子含量为200ppmw。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙为99wt.％，柠檬酸石膏中残余柠檬酸为0.3wt.％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取10g备用。称取氧化镁8g(氧化镁与杂质离子Mg2+的摩尔比为4.8:1)。将氧化镁、石膏熟料、20g膨胀蛭石纳米片、5g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉和0.5g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的湿板进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为50％至70％环境中放置7d，板材养护温峰40℃。最后将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
实施例11
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.15wt.％，氯离子含量为1000ppmw。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙为99wt.％，柠檬酸石膏中残余柠檬酸为0.3wt.％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取8g备用。称取氧化镁12.5g(氧化镁与杂质离子Mg2+的摩尔比为5:1)。将氧化镁、石膏熟料、10g膨胀蛭石纳米片、5g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂，搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的湿板进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为50％至70％环境中放置7d，板材养护温峰40℃。最后将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
实施例12
本实施例中，所述减水剂为磺化三聚氰胺系减水剂，购自巴斯夫公司，
Figure BDA0002869299990000121
F10牌号；
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.15wt.％，氯离子含量为1000ppmw。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙为99wt.％，柠檬酸石膏中残余柠檬酸为0.3wt.％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取8g备用。称取氧化镁12.5g(氧化镁与杂质离子Mg2+的摩尔比为5:1)。将氧化镁、石膏熟料、10g膨胀蛭石纳米片、5g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉和1g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂，搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的湿板进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为50％至70％环境中放置7d，板材养护温峰40℃。最后将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
实施例13
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.15wt.％，氯离子含量为1000ppmw。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙为99wt.％，柠檬酸石膏中残余柠檬酸为0.3wt.％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取8g备用。称取氧化镁12.5g(氧化镁与杂质离子Mg2+的摩尔比为5:1)。将氧化镁、石膏熟料、10g膨胀蛭石纳米片、5g聚乙烯醇、5g淀粉和0.5g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂，搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的湿板进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为50％至70％环境中放置7d，板材养护温峰40℃。最后将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
实施例14
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.15wt.％，氯离子含量为1000ppmw。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙为99wt.％，柠檬酸石膏中残余柠檬酸为0.3wt.％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取8g备用。称取氧化镁12.5g(氧化镁与杂质离子Mg2+的摩尔比为5:1)。将氧化镁、石膏熟料、10g膨胀蛭石纳米片、5g聚乙烯醇、5g淀粉、15g胶粉和0.5g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂，搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的湿板进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为50％至70％环境中放置7d，板材养护温峰40℃。最后将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
实施例15
本实施例中，所述聚乙烯醇购自可乐丽国际贸易上海有限公司，PVA1788；
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.15wt.％，氯离子含量为1000ppmw。将石膏熟料1000克过80目筛。称取适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙为99wt.％，柠檬酸石膏中残余柠檬酸为0.3wt.％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取8g备用。称取氧化镁12.5g(氧化镁与杂质离子Mg2+的摩尔比为5:1)。将氧化镁、石膏熟料、10g膨胀蛭石纳米片、5g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉和0.5g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂，搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的湿板进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为50％至70％环境中放置7d，板材养护温峰40℃。最后将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
实施例16
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.1wt.％，氯离子含量为200ppmw。将石膏熟料1000克过80目筛。称取适量酒石酸和二水硫酸钙(二水硫酸钙为分析纯化学试剂，购自国药集团化学试剂北京有限公司，酒石酸石膏中的酒石酸为0.3wt.％，余量为二水硫酸钙)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取10g备用。称取氧化镁8g(氧化镁与杂质离子Mg2+的摩尔比为4.8:1)。将氧化镁、石膏熟料、10g膨胀蛭石纳米片、5g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉和0.5g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的湿板进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为50％至70％环境中放置5d，板材养护温峰40℃。最后将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
对比例1(不涉及氧化镁和膨胀蛭石纳米片)
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.1％，氯离子含量为200ppm。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙99％，残余柠檬酸与二水硫酸钙的质量分数为0.3％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取5g备用。将石膏熟料、5g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉和0.5g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂，搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
对比例2(不涉及氧化镁和膨胀蛭石纳米片)
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.15％，氯离子含量为1000ppm。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙99％，残余柠檬酸与二水硫酸钙的质量分数为0.3％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取5g备用。将石膏熟料、5g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉和0.5g减水剂，混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂，搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
对比例3(不涉及氧化镁和膨胀蛭石纳米片)
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.25％，氯离子含量为200ppm。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙99％，残余柠檬酸与二水硫酸钙的质量分数为0.3％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取14g备用。石膏熟料、7g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉和0.5g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂，搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的湿板进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为50％至70％环境中放置7d，板材养护温峰40℃。最后将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
对比例4(不涉及氧化镁和膨胀蛭石纳米片)
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.45wt.％，氯离子含量为2000ppmw。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙99wt.％，残余柠檬酸与二水硫酸钙的质量分数为0.3wt.％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取20g备用。石膏熟料、10g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉和0.5g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂，搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的湿板进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为50％至70％环境中放置7d，板材养护温峰40℃。最后将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
对比例5(不涉及膨胀蛭石纳米片和氧化镁)
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为1.25wt.％，氯离子含量为2000ppmw。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙99wt.％，残余柠檬酸与二水硫酸钙的质量分数为0.3wt.％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取8.3g备用。石膏熟料、10g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉和0.5g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂，搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的湿板进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为50％至70％环境中放置7d，板材养护温峰40℃。最后将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
对比例6(不涉及膨胀蛭石纳米片)
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.25％，氯离子含量为200ppm。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙99％，残余柠檬酸与二水硫酸钙的质量分数为0.3％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取8g备用。称取氧化镁12.5g(氧化镁与杂质离子Mg2+的摩尔比为3:1)。氧化镁、石膏熟料、7g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉和0.5g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂，搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的湿板进行养护，置于常温(15℃至30℃)，湿度为50％至70％环境中放置7d，板材养护温峰40℃。最后将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
对比例7(不涉及氧化镁)
选取石膏熟料，石膏熟料中镁离子含量为0.1％，氯离子含量为200ppm。将石膏熟料1000克过80目筛。选适量柠檬酸石膏(柠檬酸石膏中的二水硫酸钙99％，残余柠檬酸与二水硫酸钙的质量分数为0.3％)烘干(45℃)后，研磨至粒径为400nm至800nm，称取5g备用。将石膏熟料、10g膨胀蛭石纳米片、5g聚乙烯醇、5g淀粉、5g胶粉和0.5g减水剂混合均匀，再跟柠檬酸石膏混和均匀。根据标准稠度用水量确定拌合水含量，在拌合水中加入0.2g发泡剂，搅拌均匀。将混合粉加入拌合水制备料浆，并制备的料浆与上、下护面纸搭接粘牢成型制得石膏板湿板。将制备的板材置于30℃烘箱，烘干至恒重。
性能测试
1.力学性能测试：依据中国国家标准GB/T17669.3-1999标准方法测试实施例和对比例中制备石膏板的料浆制成40mm*40mm*160mm试块，在常温(15℃至30℃)，相对湿度为50％至70％的条件下养护24h后脱模，然后持续养护至规定龄期(t＝7d)烘干测试其力学性能，结果在表1中示出。
表1 实施例和对比例中料浆制备试块的力学性能测试
Figure BDA0002869299990000171
Figure BDA0002869299990000181
2.板材断裂载荷测试：依据中国国家标准GB/T9775-2008标准方法测试实施例和对比例中制备石膏板的断裂载荷，结果在表2中示出。
表2 实施例和对比例中料浆制备试块的力学性能测试
Figure BDA0002869299990000182
Figure BDA0002869299990000191
通过表1和表2可以看出，实施例比对比例的力学强度、断裂载荷均出现不同程度的增加(实施例1比对比例1、对比例7的力学强度、断裂载荷强度大；实施例2比对比例2的力学强度、断裂载荷强度大；实施例5比对比例3、对比例6的力学强度、断裂载荷强度大；实施例8比对比例4的力学强度、断裂载荷强度大；实施例9比对比例5的力学强度、断裂载荷强度大；实施例3比实施例1的力学强度、断裂载荷强度大)，说明在以低品质脱硫石膏为原料制备的熟石膏中掺入适量的活性氧化镁、膨胀蛭石纳米片可以有效提高石膏基混合胶凝材料的力学强度和板材的断裂载荷。
3、耐火稳定性测试：依据中国国家标准GB/T9775-2008《纸面石膏板》方法测试实施例和对比例中制备出的石膏板的遇火稳定性，结果在表中3示出。
表3 实施例和对比例中制备出的石膏板的遇火稳定性
Figure BDA0002869299990000192
Figure BDA0002869299990000201
通过表3可以看出，实施例比对比例的遇火稳定性大幅提高(实施例1比对比例1、对比例7的遇火稳定性分别提高20min、6min；实施例2比对比例2的遇火稳定性提高29min；实施例5比对比例3、对比例6的遇火稳定性分别提高56min、52min；实施例8比对比例4的遇火稳定性提高119min；实施例9比对比例5的遇火稳定性提高144min；实施例3比实施例1的遇火稳定性提高7min)，这说明在以低品质脱硫石膏为原料的熟石膏中掺入适量的活性氧化镁、膨胀蛭石纳米片可以有效提高石膏基混合胶凝材料的防火性能。
4、软化系数测试：根据《石膏基建材与应用》(王祁青编著，化学工业出版社)这本书中的第一章第四节中的第六小节进行测试。
表4 软化系数测试结果
软化系数
实施例1 0.39
实施例2 0.43
实施例3 0.41
实施例4 0.42
实施例5 0.51
实施例6 0.51
实施例7 0.60
实施例8 0.60
实施例9 0.72
实施例10 0.40
实施例11 0.41
实施例12 0.40
实施例13 0.43
实施例14 0.43
实施例15 0.43
实施例16 0.39
对比例1 0.33
对比例2 0.32
对比例3 0.32
对比例4 0.31
对比例5 0.30
对比例6 0.25
对比例7 0.32
通过表4可以看出，实施例比对比例的耐水性能出现不同程度的提高(实施例1比对比例1、对比例7的软化系数分别提高了0.06、0.07；实施例2比对比例2的的软化系数提高了0.11；实施例5比对比例3、对比例6的软化系数分别提高了0.19、0.26；实施例8比对比例4的软化系数提高了0.29；实施例9比对比例5的软化系数提高了0.42；实施例3比实施例1的软化系数提高了0.02)，这说明在以低品质脱硫石膏为原料的熟石膏中掺入适量的活性氧化镁、膨胀蛭石纳米片可以提高石膏基混合胶凝材料的耐水性能。
5、粘结性能测试：
表5 实施例的粘结性能比较
Figure BDA0002869299990000221
Figure BDA0002869299990000231
在纸面石膏板粘接性企业标准中：“Ⅰ类”纸芯全部粘牢,掀起纸后不露石膏芯；“Ⅱ类”纸绝大部分粘牢,有少部分露芯；“Ⅲ类”纸芯部分分离,约有50％粘牢；“Ⅳ类”纸芯大部分不粘，芯上有少量纸屑；“Ⅴ类”纸芯全部脱离。通过表5可以看出，本申请实施例制备出的石膏板的粘结性能优于对比例制备出的石膏板的粘结性能；在实施例中，杂质含量较高的熟石膏中掺入适量的活性氧化镁可以有效改善纸面石膏板板芯和壁纸的粘结性能；同时，如果在杂质含量相同的熟石膏中掺入不同量的活性氧化镁其粘接性能差异很大，比如实施例5和对比例6。在杂质含量不同的熟石膏中掺入相同质量的活性氧化镁其形成的纸面石膏板的粘结性能差别也较大。
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，由板芯和护面纸组成，所述板芯的原料包括含有杂质离子的石膏熟料，所述杂质离子包含Mg2+，或者所述杂质离子包含Mg2+和Cl-；
所述板芯的原料还包括氧化镁和膨胀蛭石纳米片，所述氧化镁与所述杂质离子Mg2+的摩尔比为4至7；
所述膨胀蛭石纳米片与所述石膏熟料的重量比为(0.5至12):(90至100)；
可选地，所述Mg2+在石膏熟料中的含量为0.05wt.％至1.5wt.％；可选地，所述Cl-在石膏熟料中的含量为≤0.2wt.％。
2.根据权利要求1所述的纸面石膏板，其中，所述板芯的原料还包括增强剂，所述增强剂为有机酸和二水硫酸钙的混合物；
可选地，所述有机酸选自柠檬酸、酒石酸、苹果酸和丙烯酸中的任意一种或更多种；
可选地，所述增强剂中所述二水硫酸钙≥98wt.％，所述增强剂中所述有机酸的含量≥0.2wt.％；
可选地，所述增强剂的粒径为100nm至1000nm。
3.根据权利要求2所述的纸面石膏板，其中，所述板芯的原料还包括聚乙烯醇、淀粉、胶粉、减水剂和发泡剂；
所述石膏熟料、增强剂、聚乙烯醇、淀粉、胶粉、减水剂和发泡剂的用量比按重量份计为(90至100):(0至10)：(0.3至3):(0.3至1):(0至2):(0至0.5):(0.01至0.05)，根据标准稠度用水量加水制备石膏板。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的纸面石膏板，其中，所述石膏熟料的粒度为80目至100目。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的纸面石膏板，其中，所述膨胀蛭石纳米片；所述膨胀蛭石纳米片的厚度为5nm至900nm)。
6.根据权利要求3所述的纸面石膏板，其中，所述聚乙烯醇选自聚乙烯醇PVA2488和聚乙烯醇PVA1788中的任意一种或更多种；
可选地，所述淀粉为预糊化淀粉，预糊化淀粉的粘度范围为：50mPa·s至100mPa·s。
7.根据权利要求3或6所述的纸面石膏板，其中，所述胶粉选自醋酸乙烯－乙烯共聚物、醋酸乙烯酯均聚物、醋酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯-VeoVa和乙烯丙烯酸酯中的一种或多种。
8.根据权利要求3或6所述的纸面石膏板，其中，所述减水剂选自聚羧酸系减水剂和密胺型磺酸化缩聚物减水剂中的一种或更多种。
9.根据权利要求3或6所述的纸面石膏板，其中，所述发泡剂选自阴离子表面活性剂，可选地，所述发泡剂选自巴斯夫
Figure FDA0002869299980000021
GYP 3550、
Figure FDA0002869299980000022
GYP 2680、
Figure FDA0002869299980000023
SASN812或3110或十二烷基硫酸钠。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的纸面石膏板的制备方法，包括如下步骤：
所述板芯的原料混合均匀后形成石膏料浆，所述石膏料浆成型后与护面纸搭接粘牢成型，形成湿板，所述湿板在15℃至30℃，湿度为50％至70％中养护1d至28d，湿板养护温度不超过40℃，最后将所述湿板烘干，即得纸面石膏板。
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