CN113321481A - 一种超轻纤维海绵改性的磷石膏保温墙板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超轻纤维海绵改性的磷石膏保温墙板的制备方法，包括以下步骤：将聚砜、聚氨酯材料粉碎后溶解于N,N‑二甲基乙酰胺、丙酮的混合溶剂中，然后加入封闭型异氰酸酯交联剂，搅拌处理，之后将得到的混合溶液置于注射器内静电纺丝，静电纺丝时采用旋转的聚丙烯非织造布覆盖的金属辊作为接收器，制得的材料置于烘箱内进行处理，得到具有蓬松结构的超轻纤维海绵材料；磷石膏进行预处理后再经气流干燥机烘干制得磷石膏粉，将磷石膏粉、粉煤灰、超轻纤维海绵材料、水泥，纸浆，水混合搅拌均匀制成料浆，将料浆置于模具内压制成型，脱模后烘干，制得保温墙板。本发明制得的墙板不仅保温性能好，且力学性能佳。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种超轻纤维海绵改性的磷石膏保温墙板的制备方法。
背景技术
磷石膏是磷酸厂生产过程中的副产品，我国每年排出磷石膏1000多万吨，大部分在稍加处理后就作为一种固体废弃物堆存，不仅占用土地，还污染环境。为了解决上述技术问题，需要对磷石膏进行处理后再进行利用。
随着建筑节能材料的发展，保温建筑材料得到重点研究，对于保温建筑材料主要是添加保温材料，保温材料包括有机保温材料与无机保温材料，有机保温材料虽然具有良好的保温效果，但是其比较容易引起更大的火灾事故，因此逐渐被无机保温材料取代。
中国专利201810712547.2公开了一种磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，包括如下步骤：将磷石膏、粉煤灰、添加剂和改性剂混合并研磨制成生料，送入窑内焙烧，制得熟料，对熟料进行水磨溶出，并进行固液分离，分离得到的固体焙烧后加工制得硫酸，分离得到的液体提纯后通入CO制得氢氧化铝，再与乙烯基树脂、无机纤维、引发剂、固化剂和色浆制得建筑用保温板。该发明将磷石膏和粉煤灰进行综合利用，具有工艺简单，利用率高，附加值高，且生产的氢氧化铝是作为建筑用保温板的良好原料，制备的建筑用保温板的具有生产成本低的特点。中国专利201410535420.X提供了一种绿色保温墙板及其制作方法，其组成原料的重量份为：秸秆灰烬45-50、改性粘土14-16、钛白粉20-30、磷石膏粉4-6、氯化钾2-3、废机油4-5、微晶石蜡4-6、三甲氧基硅烷1-2和水溶性纳米级硅溶胶2-3；该发明的墙板材料资源丰富，成本低廉，同时具有质轻、保温、隔音、绿色环保、便于安装等特点，本发明不但节约了日益紧缺的能源资源，节省堆存场地，降低生产成本，同时又环保。上述现有技术中采用磷石膏粉作为主要原料来制备墙板，并添加无机填料进行改性来制备保温墙板，制得的墙板在保温性能方面有一定的改善，但是墙板的力学性能还需要进一步改善。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种超轻纤维海绵改性的磷石膏保温墙板的制备方法，该方法制得的墙板不仅保温性能好，且力学性能佳。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种超轻纤维海绵改性的磷石膏保温墙板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚砜、聚氨酯材料粉碎后溶解于N,N-二甲基乙酰胺、丙酮的混合溶剂中，然后加入封闭型异氰酸酯交联剂，搅拌处理，之后将得到的混合溶液置于注射器内静电纺丝，静电纺丝时采用旋转的聚丙烯非织造布覆盖的金属辊作为接收器，制得的材料置于烘箱内进行处理，得到具有蓬松结构的超轻纤维海绵材料；
(2)磷石膏进行预处理后再经气流干燥机烘干制得磷石膏粉，将磷石膏粉、粉煤灰、超轻纤维海绵材料、水泥，纸浆，水混合搅拌均匀制成料浆，将料浆置于模具内压制成型，脱模后烘干，制得保温墙板。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述聚砜、聚氨酯、封闭型异氰酸酯交联剂的质量比为(3.5-4.5)：1：(0.5-0.7)。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述混合溶剂中，N,N-二甲基乙酰胺、丙酮的体积比为(3-5)：1，混合溶液中固体的浓度为20-25wt％。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述静电纺丝时，注射器的进料速度为3ml/L，移动速度为100cm/min，静电纺丝时的温度为20±1℃，相对湿度为90±5％，注射器针头的电压为30KV，注射器针头和收集器的距离控制为25±1cm，收集器的转速为15-25rpm。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，在烘箱内进行处理的温度为120℃，处理的时间为0.5-1.5h。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述预处理是将磷石膏粉碎研磨后过200目筛，再将过筛后的磷石膏洗涤至中性。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述气流干燥机烘干时的温度为120-150℃，时间为2-5h。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述水泥为P.O.42.5号普通硅酸盐水泥。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，各组分的用量以重量份计具体为：磷石膏粉100份，粉煤灰25-75份，超轻纤维海绵材料10-20份、水泥1-3份，纸浆3-5份，水70-80份。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，压制成型时，单位压力为3-5MPa，时间为5-10min。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明提供的磷石膏保温墙板包括磷石膏粉、粉煤灰、超轻纤维海绵材料、水泥，纸浆，有效控制各组分的用量，制得的墙板不仅抗折强度大，且保温性能优异。本发明提供的超轻纤维海绵材料是以聚(聚氨酯-异氰酸酯)网络与聚砜的线性聚合物相互交织形成的半互穿网络结构的聚合物，其不仅具有抗压疲劳性，且具有较低的导热系数，加入到墙板时可有效改善墙板的保温性能和力学性能。
本发明将聚砜、聚氨酯溶解后加入封闭型异氰酸酯交联剂，制得的溶液在静电纺丝时通过湿度诱导相分离方法来制得结构疏松的纤维网状结构，在湿度较高的条件下，聚砜具有较快的相分离行为，溶剂快速蒸发使得制得的纤维具有较大的直径，从而得到的纤维具有良好的刚度来保持纤维网的刚性，同时溶剂蒸发过快使得纤维表面出现很多空腔，在后续烘箱内处理时聚氨酯与封闭型异氰酸酯交联剂进行热交联从而原位聚合，从而制得的半互穿网状结构的聚合物，本发明提供的超轻纤维海绵材料具有3D纤维网络结构，是由蓬松的填充纤维网组成，由水平方向、垂直方向的多层结构纤维交错搭接形成，桥接纤维在相邻纤维网之间相互缠结和渗透，形成结构稳定的3D结构，将其用于墙板中有效改善墙板的保温性能和力学性能。
具体实施方式
下面结合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。
实施例1
将3.5g聚砜、1g聚氨酯材料粉碎后溶解于15ml N,N-二甲基乙酰胺、5ml丙酮组成的混合溶剂中，然后加入0.5g封闭型异氰酸酯交联剂，搅拌处理，之后将得到的混合溶液置于注射器内静电纺丝，静电纺丝时采用旋转的聚丙烯非织造布覆盖的金属辊作为接收器，注射器的进料速度为3ml/L，移动速度为100cm/min，静电纺丝时的温度为20℃，相对湿度为90％，注射器针头的电压为30KV，注射器针头和收集器的距离控制为25cm，收集器的转速为15rpm，制得的材料置于烘箱内120℃下进行处理0.5h，得到具有蓬松结构的超轻纤维海绵材料；
将磷石膏粉碎研磨后过200目筛，再将过筛后的磷石膏洗涤至中性，之后经气流干燥机120℃下烘干2h制得磷石膏粉，以重量份计，将100份磷石膏粉、50份粉煤灰、10份超轻纤维海绵材料、1份P.O.42.5号普通硅酸盐水泥、3份纸浆、70份水混合搅拌均匀制成料浆，将料浆置于模具内，单位压力为3MPa下压制处理5min，脱模后烘干，制得保温墙板。
实施例2
将4.5g聚砜、1g聚氨酯材料粉碎后溶解于15ml N,N-二甲基乙酰胺、5ml丙酮组成的混合溶剂中，然后加入0.7g封闭型异氰酸酯交联剂，搅拌处理，之后将得到的混合溶液置于注射器内静电纺丝，静电纺丝时采用旋转的聚丙烯非织造布覆盖的金属辊作为接收器，注射器的进料速度为3ml/L，移动速度为100cm/min，静电纺丝时的温度为20℃，相对湿度为90％，注射器针头的电压为30KV，注射器针头和收集器的距离控制为25cm，收集器的转速为25rpm，制得的材料置于烘箱内120℃下进行处理1.5h，得到具有蓬松结构的超轻纤维海绵材料；
将磷石膏粉碎研磨后过200目筛，再将过筛后的磷石膏洗涤至中性，之后经气流干燥机120℃下烘干5h制得磷石膏粉，以重量份计，将100份磷石膏粉、75份粉煤灰、20份超轻纤维海绵材料、3份P.O.42.5号普通硅酸盐水泥、5份纸浆、80份水混合搅拌均匀制成料浆，将料浆置于模具内，单位压力为5MPa下压制处理10min，脱模后烘干，制得保温墙板。
实施例3
将4g聚砜、1g聚氨酯材料粉碎后溶解于15ml N,N-二甲基乙酰胺、5ml丙酮组成的混合溶剂中，然后加入0.55g封闭型异氰酸酯交联剂，搅拌处理，之后将得到的混合溶液置于注射器内静电纺丝，静电纺丝时采用旋转的聚丙烯非织造布覆盖的金属辊作为接收器，注射器的进料速度为3ml/L，移动速度为100cm/min，静电纺丝时的温度为20℃，相对湿度为90％，注射器针头的电压为30KV，注射器针头和收集器的距离控制为25cm，收集器的转速为20rpm，制得的材料置于烘箱内120℃下进行处理1h，得到具有蓬松结构的超轻纤维海绵材料；
将磷石膏粉碎研磨后过200目筛，再将过筛后的磷石膏洗涤至中性，之后经气流干燥机120℃下烘干3h制得磷石膏粉，以重量份计，将100份磷石膏粉、55份粉煤灰、15份超轻纤维海绵材料、2份P.O.42.5号普通硅酸盐水泥、3.5份纸浆、75份水混合搅拌均匀制成料浆，将料浆置于模具内，单位压力为3MPa下压制处理10min，脱模后烘干，制得保温墙板。
实施例4
将4g聚砜、1g聚氨酯材料粉碎后溶解于15ml N,N-二甲基乙酰胺、5ml丙酮组成的混合溶剂中，然后加入0.6g封闭型异氰酸酯交联剂，搅拌处理，之后将得到的混合溶液置于注射器内静电纺丝，静电纺丝时采用旋转的聚丙烯非织造布覆盖的金属辊作为接收器，注射器的进料速度为3ml/L，移动速度为100cm/min，静电纺丝时的温度为20℃，相对湿度为90％，注射器针头的电压为30KV，注射器针头和收集器的距离控制为25cm，收集器的转速为15rpm，制得的材料置于烘箱内120℃下进行处理1h，得到具有蓬松结构的超轻纤维海绵材料；
将磷石膏粉碎研磨后过200目筛，再将过筛后的磷石膏洗涤至中性，之后经气流干燥机150℃下烘干4h制得磷石膏粉，以重量份计，将100份磷石膏粉、60份粉煤灰、15份超轻纤维海绵材料、2份P.O.42.5号普通硅酸盐水泥、4份纸浆、70份水混合搅拌均匀制成料浆，将料浆置于模具内，单位压力为4MPa下压制处理10min，脱模后烘干，制得保温墙板。
实施例5
将4.5g聚砜、1g聚氨酯材料粉碎后溶解于15ml N,N-二甲基乙酰胺、5ml丙酮组成的混合溶剂中，然后加入0.65g封闭型异氰酸酯交联剂，搅拌处理，之后将得到的混合溶液置于注射器内静电纺丝，静电纺丝时采用旋转的聚丙烯非织造布覆盖的金属辊作为接收器，注射器的进料速度为3ml/L，移动速度为100cm/min，静电纺丝时的温度为20℃，相对湿度为90％，注射器针头的电压为30KV，注射器针头和收集器的距离控制为25cm，收集器的转速为20rpm，制得的材料置于烘箱内120℃下进行处理1h，得到具有蓬松结构的超轻纤维海绵材料；
将磷石膏粉碎研磨后过200目筛，再将过筛后的磷石膏洗涤至中性，之后经气流干燥机150℃下烘干4h制得磷石膏粉，以重量份计，将100份磷石膏粉、65份粉煤灰、15份超轻纤维海绵材料、3份P.O.42.5号普通硅酸盐水泥、4份纸浆、80份水混合搅拌均匀制成料浆，将料浆置于模具内，单位压力为3MPa下压制处理10min，脱模后烘干，制得保温墙板。
对比例
墙板中不添加超轻纤维海绵材料，其他制备工艺好实施例5相同。
上述实施例和对比例中制得的墙板的厚度为6mm，性能如表1所示。
表1
从上述测试结果来看，超轻纤维海绵材料的添加不仅能有效提高墙板的保温性能，而且在一定程度上还改善了墙板的力学性能。
此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，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权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种超轻纤维海绵改性的磷石膏保温墙板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚砜、聚氨酯材料粉碎后溶解于N,N-二甲基乙酰胺、丙酮的混合溶剂中，然后加入封闭型异氰酸酯交联剂，搅拌处理，之后将得到的混合溶液置于注射器内静电纺丝，静电纺丝时采用旋转的聚丙烯非织造布覆盖的金属辊作为接收器，制得的材料置于烘箱内进行处理，得到具有蓬松结构的超轻纤维海绵材料；
(2)磷石膏进行预处理后再经气流干燥机烘干制得磷石膏粉，将磷石膏粉、粉煤灰、超轻纤维海绵材料、水泥，纸浆，水混合搅拌均匀制成料浆，将料浆置于模具内压制成型，脱模后烘干，制得保温墙板。
2.根据权利要求1所述的一种超轻纤维海绵改性的磷石膏保温墙板的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚砜、聚氨酯、封闭型异氰酸酯交联剂的质量比为(3.5-4.5)：1：(0.5-0.7)。
3.根据权利要求1所述的一种超轻纤维海绵改性的磷石膏保温墙板的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合溶剂中，N,N-二甲基乙酰胺、丙酮的体积比为(3-5)：1，混合溶液中固体的浓度为20-25wt％。
4.根据权利要求1所述的一种超轻纤维海绵改性的磷石膏保温墙板的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述静电纺丝时，注射器的进料速度为3ml/L，移动速度为100cm/min，静电纺丝时的温度为20±1℃，相对湿度为90±5％，注射器针头的电压为30KV，注射器针头和收集器的距离控制为25±1cm，收集器的转速为15-25rpm。
5.根据权利要求1所述的一种超轻纤维海绵改性的磷石膏保温墙板的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，在烘箱内进行处理的温度为120℃，处理的时间为0.5-1.5h。
6.根据权利要求1所述的一种超轻纤维海绵改性的磷石膏保温墙板的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述预处理是将磷石膏粉碎研磨后过200目筛，再将过筛后的磷石膏洗涤至中性。
7.根据权利要求1所述的一种超轻纤维海绵改性的磷石膏保温墙板的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述气流干燥机烘干时的温度为120-150℃，时间为2-5h。
8.根据权利要求1所述的一种超轻纤维海绵改性的磷石膏保温墙板的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水泥为P.O.42.5号普通硅酸盐水泥。
9.根据权利要求1所述的一种超轻纤维海绵改性的磷石膏保温墙板的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，各组分的用量以重量份计具体为：磷石膏粉100份，粉煤灰25-75份，超轻纤维海绵材料10-20份、水泥1-3份，纸浆3-5份，水70-80份。
10.根据权利要求1所述的一种超轻纤维海绵改性的磷石膏保温墙板的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，压制成型时，单位压力为3-5MPa，时间为5-10min。
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