CN113173761B - 一种纤维水泥板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纤维水泥板及其制备方法，按质量百分含量计，所述纤维水泥板的原料配方包括以下组分：水泥30~50%、石英20~35%、熟石灰5~20%、硅藻土5~15%、粉煤灰10~20%、纸浆纤维4~10%和水性环氧树脂乳液2~10%。本发明通过优化纤维水泥板的原料配方，在配方中加入水性环氧树脂乳液，制备得到的纤维水泥板密度低于1.0g/cm3的情况下，内结合强度达到约1.0MPa以上，且符合GB/T17657‑2013和EN319‑11995规定的人造板及饰面人造板理化性能标准。

Description

一种纤维水泥板及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种纤维水泥板及其制备方法。
背景技术
传统的纤维水泥板通常是采用普通硅酸盐水泥、石英砂或粉煤灰和纸浆纤维按一定比例混合后，通过流浆法或抄取法制成坯料，然后经过预养、脱模、蒸压养护、烘干后制成，然而这种结构的水泥板存在内部结构不均匀，每张板材不同的地方强度相差很大，纵向和横向抗折强度落差大，影响其使用范围和条件。
中国专利CN111635181A公开了一种地板用纤维水泥板及其制备方法和应用，纤维水泥板包括如下组分：水泥20～35份、纸浆5～7份、酚醛树脂6～13份、石英砂25～45份、碳酸钙7～20份和硅粉2～5份。该纤维水泥板通过将水泥、纸浆、石英砂、碳酸钙、硅粉和水混合后，得到浆料，浆料通过抄取或流浆法制成料层，并在料层上喷涂酚醛树脂，然后成坯、堆垛、加压、脱模，然后经蒸养、干燥及再次加温固化，得到的地板用纤维水泥板。该纤维水泥板是针对地板开发，应用单一，其虽然具有较高的抗折强度和抗冲击强度，但该纤维水泥板仍然存在强度不均匀，结构也不匀称，对板材的内结合强度提升效果不大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中的不足提供一种低密度且内结合强度高的纤维水泥板及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种纤维水泥板，按质量百分含量计，所述纤维水泥板的原料配方包括以下组分：
Figure BDA0003114848270000011
在一些优选且具体实施方式中，按质量百分含量计，所述纤维水泥板的原料配方包括以下组分：
Figure BDA0003114848270000012
Figure BDA0003114848270000021
根据本发明的一些实施方式，所述水性环氧树脂乳液具有轻微的丙烯酸气味的低粘度半透明液体，固含量为45±5％，沸点为100±10℃，比重1.02±0.01，粘度为50～100厘泊。
所述水性环氧树脂乳液的pH值为7～8。
进一步地，所述水性环氧树脂乳液的原料配方至少包括甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氨基甲酸酯改性丙烯酸单体和烷基羧酸环氧酯，其中，所述甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氨基甲酸酯改性丙烯酸单体和烷基羧酸环氧酯三者的质量比1:0.8～1.5:1～2.2。
在一些实施例中，所述烷基羧酸环氧酯为叔碳酸缩水甘油酯。如选自CarduraE10P，大基团疏水性单体，可通过活性环氧基团与羧酸反应将其引入树脂，根据本发明，在树脂中引入烷基羧酸环氧酯能够提高后续与三聚氰胺纸的结合牢度，便于后续三聚氰胺浸渍纸直接饰面，便于板材的后续加工。
在一些实施例中，所述氨基甲酸酯改性丙烯酸单体中含脂肪环的氨基甲酸酯基团。如选自北京佰源化工有限公司的氨基甲酸酯改性丙烯酸单体MECA，该单体为特别的改性丙烯酸单体，含脂肪环的氨基甲酸酯基团赋予了强烈的极性和功能改性，大幅度提高了产品的耐温和耐蒸煮性。
根据本发明，所述甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的引入，可以将无机材料和有机热固环氧酯有机的键合在一起。
在一些优选且具体实施方式中，按重量份计，所述水性环氧树脂乳液的原料配方包括以下组分：
Figure BDA0003114848270000022
Figure BDA0003114848270000031
根据本发明的一些实施方式，所述乳化剂为非离子型乳化剂和反应型乳化剂按质量比4～6:1的复配型乳化剂；
所述引发剂为过硫化物，选自包括但不限于过硫化钠、过流化钾、过硫化铵等；
所述pH值缓冲剂为碱性物质，选自包括但不限于碳酸钠、碳酸氢钠等。
所述pH值调节剂为碱性物质，选自包括但不限于氨水、氢氧化钠、氢氧化钾等。
本发明采取的另一技术方案为：上述所述纤维水泥板的制备方法，所述制备方法包括将水泥、石英、熟石灰、硅藻土、粉煤灰和纸浆纤维加水搅拌混合，再加入水性环氧树脂乳液混合，压制成坯料，经预养、蒸压养护、烘干制成所述纤维水泥板。
根据本发明的一些实施方式，所述预养在温度40～80℃下进行。
根据本发明的一些实施方式，所述蒸压养护在温度170～200℃、压力0.8～1.5MPa下进行。
根据本发明的一些实施方式，所述烘干在温度70～90℃下进行。
所述纤维水泥板在制备时，先通过压力机压力的控制把板材的密度控制在0.8～0.95g/cm3，制成轻质板材，而板材中的水性环氧树脂乳液在常温下不会固化，确保生产过程能够顺利进行，在温度达150℃以上时才会固化，在蒸压养护工序中，高温的蒸压养护温度使得坯料蒸压反应和环氧树脂固化同时进行，大大提高板材的内结合强度。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明通过优化纤维水泥板的原料配方，在配方中加入水性环氧树脂乳液，制备得到的纤维水泥板密度低于1.0g/cm3的情况下，内结合强度达到约1.0MPa以上，且符合GB/T17657-2013和EN319-11995规定的人造板及饰面人造板理化性能标准。
本发明在纤维水泥板的原料配方中加入水性环氧树脂乳液，即能实现量产化，又能提高产品的质量。
本发明纤维水泥板能够适合于各种户内外墙板、装饰板、地板、防水板、保温板、隔声静音板、楼面板，大大拓宽其应用领域，且后续能够使得三聚氰胺浸渍纸直接饰面，易加工，经济，美观，轻质，使用寿命长，可回收且安全无害。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附后权利要求书限定的范围内。
实施例1
本实施例提供的纤维水泥板，其原料配方如表1所示。
本例中，水泥采用普通硅酸盐水泥；纸浆纤维中含有30％的纤维素纤维，直径在10～20μm。
本例中，采用的水性环氧树脂乳液的原料配方如下：
Figure BDA0003114848270000041
其中，乳化剂采用OP-10与反应型乳化剂NRS-10按质量比5:1的复配乳化剂。
引发剂为过硫酸钾。
pH值缓冲剂为碳酸氢钠。
烷基羧酸环氧酯为美国迈图的Cardura E10P。
氨基甲酸酯改性丙烯酸单体为北京佰源化工有限公司的氨基甲酸酯改性丙烯酸单体MECA。
pH值调节剂为氨水。
该水性环氧树脂乳液通过以下方法制备得到，具体步骤如下：
(1)将7g OP-10乳化剂、pH值缓冲剂、200g水加入反应釜混合均匀；
(2)在投料罐中加入剩余的OP-10、反应型乳化剂、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、烷基羧酸环氧酯、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、氨基甲酸酯改性丙烯酸单体和剩余的水搅拌混合均匀，制成预乳化液；
(3)将反应釜内物料加热至70℃，加入5％预乳化液，反应30min，开始滴加引发剂(引发剂先用30g水溶解)和剩余的95％预乳化液，滴加时间约3.5h，滴加温度控制在83℃左右，滴加完毕后保温2h，降温至50℃，用氨水中和使pH值为7.0～8.0，过滤出料，得到水性环氧树脂乳液。
经检测，水性环氧树脂乳液具有轻微的丙烯酸气味的低粘度半透明液体，固含量约为45％，沸点为约为100℃，比重为1.02，pH值为7～8，粘度为80厘泊@20c。
本例的纤维水泥板通过以下方法制备得到：
按配方，将水泥、石英、熟石灰、硅藻土、粉煤灰和纸浆纤维加水搅拌混合，再加入水性环氧树脂乳液混合，用压力机压制成坯料，依次经温度60℃4小时预养、180～190℃1MPa压力蒸汽蒸压养护12小时、80℃流水线脱水制成纤维水泥板。
实施例2
本实施例提供的纤维水泥板，其原料配方如表1所示，其他同实施例1。
实施例3
本实施例提供的纤维水泥板，其原料配方如表1所示，其他同实施例1。
表1为实施例1～3的板材的原料配方(重量份)
原料 实施例1 实施例2 实施例3
水泥 35 45 30
石英粉 25 20 20
熟石灰 10 10 20
硅藻土 8 8 5
粉煤灰 12 10 12
纸浆纤维 5 5 5
水性环氧树脂乳液 5 2 8
对比例1
本对比例提供的板材，与实施例1的不同之处在于：用市售的普通水性环氧树脂乳液代替实施例1的水性环氧树脂乳液，其他同实施例1。
将实施例1～3的纤维水泥板进行理化性能测试，参照GB/T17657-2013进行耐温、耐蒸煮性测试，结果实施例1～3的纤维水泥板均可以通过耐温300℃及100℃水煮的耐蒸煮性。
对实施例1～3和对比例1的纤维水泥板参照EN319-11995进行内结合强度测试及参照GB/T17657-2013进行密度测试，结果表2所示。
表2为实施例1～3和对比例1～3的纤维水泥板的性能测试结果
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
密度(g/cm<sup>3</sup>) 0.95 0.87 0.90 1.45
内结合强度(MPa) 1.23 0.97 1.36 0.34
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

Claims (5)

1.一种纤维水泥板，其特征在于，按质量百分含量计，所述纤维水泥板的原料配方包括以下组分：
水泥 30~50%；
石英 20~25%；
熟石灰 5~20%；
硅藻土 5~15%；
粉煤灰 10~20%；
纸浆纤维 4~10%；
水性环氧树脂乳液 2~10%；
按重量份计，所述水性环氧树脂乳液的原料配方包括以下组分：
乳化剂 23~35份；
引发剂 2~4份；
pH值缓冲剂 0.3~0.5份；
甲基丙烯酸甲酯 90~120份；
丙烯酸丁酯 220~280份；
丙烯酸 12~15份；
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 6~10份；
氨基甲酸酯改性丙烯酸单体 6~10份；
烷烃羧酸环氧酯 10~15份；
pH值调节剂 6~8份；
水 490~510份；
所述烷基羧酸环氧酯为叔碳酸缩水甘油酯；
所述氨基甲酸酯改性丙烯酸单体中含脂肪环的氨基甲酸酯基团；
所述水性环氧树脂乳液的固含量为45±5%；
所述纤维水泥板的制备方法包括将水泥、石英、熟石灰、硅藻土、粉煤灰和纸浆纤维加水搅拌混合，再加入水性环氧树脂乳液混合，压制成坯料，经预养、蒸压养护、烘干制成所述纤维水泥板。
2.根据权利要求1所述的纤维水泥板，其特征在于：所述水性环氧树脂乳液的沸点为100±10℃，比重1.02±0.01，粘度为50~100厘泊。
3.根据权利要求1所述的纤维水泥板，其特征在于：所述预养在温度40~80℃下进行。
4.根据权利要求1所述的纤维水泥板，其特征在于：所述蒸压养护在温度170~200℃、压力0.8~1.5MPa下进行。
5.根据权利要求1所述的纤维水泥板，其特征在于：所述烘干在温度70~90℃下进行。
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