CN114105582A - 一种具有净化甲醛及防霉功能的纸面石膏板及其制备方法 - Google Patents

一种具有净化甲醛及防霉功能的纸面石膏板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种具有净化甲醛及防霉功能的纸面石膏板及其制备方法，所述纸面石膏板包括护面纸和板芯，所述板芯的原料包括：石膏熟料、火山灰渣、生石灰、玻璃纤维和淀粉；所述板芯被所述护面纸包裹，所述护面纸的表面涂覆有水性涂层；所述水性涂层包括水和纳米二氧化钛。本申请的纸面石膏板中虽然加入了生石灰和火山灰渣，不会导致石膏板芯与护面纸的粘接变差，并且还可以提高石膏板的强度及耐水性。

Description

一种具有净化甲醛及防霉功能的纸面石膏板及其制备方法
技术领域
本文涉及但不限于建筑材料领域，尤其涉及但不限于具有净化甲醛及防霉功能的纸面石膏板及其制备方法。
背景技术
纸面石膏板具有轻质、呼吸性能好、装饰性能好、加工方便、绿色环保、节省空间等优点，广泛应用于室内装饰装修中。甲醛被国际癌症研究机构列为第一类致癌物，主要来源于建筑装饰、装修、涂料等，如家具、装修等环节所使用的人造板材、装修材料等，对人们的健康构成严重威胁，成为居民健康的致命杀手。现有技术中，越来越多的建筑材料采用环保设计，以降低建材本身所挥发的甲醛，然而却不具备净化甲醛的功能。
纸面石膏板的工艺和原料，决定了其含有一定的碳水化合物，这为霉菌提供了生长和繁殖的一个条件。板芯结构使其具有独特的呼吸功能，决定了纸面石膏板具有良好的吸湿性能。如果纸面石膏板的存储、施工和使用环境不当，就会出现霉变现象。
因此本申请提供了一种具有净化甲醛及防霉功能的纸面石膏板及其制备方法。
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。
本申请的石膏浆体水化产物更加致密，贡献给石膏板强度的同时，有利于提高石膏基板的耐水性能。强度较高并且耐水性能好的基板，对于提高石膏板的抗菌防霉性能有益。
本申请提供了一种纸面石膏板，包括护面纸和板芯，所述板芯的原料包括：石膏熟料、火山灰渣、生石灰、玻璃纤维和淀粉；
所述板芯被所述护面纸包裹，所述护面纸的表面涂覆有水性涂层；
所述水性涂层包括水和纳米二氧化钛。
在本申请提供的一种实施方式中，所述纸面石膏板还包括缓凝剂、减水剂；
在本申请提供的一种实施方式中，所述板芯的原料按重量份计包括：脱硫石膏熟料100份、火山灰渣2份至6份、生石灰0.5份至5份、玻璃纤维0.05份至0.20份、淀粉0.2至1重量份、缓凝剂0至0.50份、减水剂0至0.2份；
在本申请提供的一种实施方式中，所述板芯的原料按重量份计包括：脱硫石膏熟料100份、火山灰渣2份至6份、生石灰0.5份至5份、玻璃纤维0.05份至0.20份、淀粉0.2份至1份、缓凝剂0.15份至0.50份、减水剂0.05份至0.2份，以及可选地水60份至75份。
在本申请提供的一种实施方式中，所述水性涂层还包括润湿剂、分散剂、钛白粉、乳液和消泡剂中的一种或多种；
在本申请提供的一种实施方式中，所述纳米二氧化钛、所述水、所述润湿剂、所述分散剂、所述钛白粉、所述乳液和所述消泡剂的重量比为(0.2至2):(19至40):(0.05至0.5):(0.5至1):(8至20):(8至20):(0.1至0.5)。
在本申请提供的一种实施方式中，所述火山灰渣比表面积为1000m2/kg至2000m2/kg。
在本申请提供的一种实施方式中，所述脱硫石膏熟料为氯离子含量≤400mg/kg的烟气脱硫石膏熟料。
在本申请提供的一种实施方式中，所述生石灰细度为100目至500目。
在本申请提供的一种实施方式中，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任意一种或更多种，纤维长度9mm至15mm，纤维单丝直径为10μm至15μm。
在本申请提供的一种实施方式中，所述缓凝剂选自柠檬酸、柠檬酸盐、六偏磷酸钠、硼砂和蛋白质类缓凝剂中的任意一种或更多种；
在本申请提供的一种实施方式中，所述蛋白质类缓凝剂选自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中的一种或两种。
在本申请提供的一种实施方式中，所述减水剂选自聚羧酸减水剂、苯磺酸盐系减水剂、萘系减水剂和三聚氰胺系减水剂中的任意一种或更多种；
在本申请提供的一种实施方式中，所述淀粉为改性淀粉，可选地，所述改性淀粉的粘度为1000mPa·s至5000mPa·s。
在本申请提供的一种实施方式中，所述纳米二氧化钛的比表面积为比表面积60m2/g至90m2/g。
在本申请提供的一种实施方式中，所述润湿剂为有机硅双生结构表面活性剂、硅氧烷型双生结构表面活性剂和双生结构聚醚表面活性剂中的任意一种或更多种；
在本申请提供的一种实施方式中，所述分散剂为阴离子高分子聚合物、和非离子型高分子聚合物中的任意一种或更多种；
在本申请提供的一种实施方式中，所述乳液为丙烯酸类水性乳液、聚乙烯乙酸乳液和丁苯乳液中的任意一种或更多种；
在本申请提供的一种实施方式中，所述消泡剂为聚醚类消泡剂、乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物和聚醚改性硅中的任意一种或更多种。
又一方面，本申请提供了上述的纸面石膏板的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将所述缓凝剂、所述减水剂、所述淀粉与水充分混合搅拌，得到混合液；
步骤二：将所述玻璃纤维与所述石膏熟料混合均匀，得到混合物；
步骤三：所述混合物加入所述混合液中，混合搅拌均匀制成石膏料浆；所述石膏料浆与护面纸搭接粘牢成型制得纸面石膏板湿板；
所述湿板干燥后，向湿板表面喷洒所述水性涂料，使得水性涂料全部包覆。
在本申请提供的一种实施方式中，所述制备方法还可以包括：
步骤四、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。
步骤五：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。
步骤六：干燥后的板材合片、锯边、封边、包装，形成纸面石膏板基板。
步骤七：在纸面石膏板基板上均匀喷涂水性涂层材料，采用六面涂覆的形式，确保纸面石膏板基板全部被包覆住。自然干燥，制出成品。
在本申请提供的一种实施方式中，所述水性涂料的制备方法包括以下步骤：
步骤1：称量所述水、所述纳米二氧化钛、所述钛白粉、所述分散剂分散均匀后，制得纳米浆料；
步骤2：所述纳米浆料与所述乳液、所述润湿剂和所述消泡剂混合均匀，后即得所述水性涂料；
在本申请提供的一种实施方式中，所述水性涂料的在纸面石膏板上的用量为每平方米100g至500g。
本申请的纸面石膏板中虽然加入了生石灰和火山灰渣，不会导致石膏板芯与护面纸的粘接变差，并且还可以提高石膏板的强度及耐水性。本申请是在纸面石膏板干燥后再涂覆涂料，制备的产品应用到室内空间，可以起到抗菌防霉、净化甲醛的作用。
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。
在下述实施例和对比例中，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；
所述火山灰渣购自灵寿县安鸿矿产品加工厂，所述火山灰渣的比表面积为1500m2/kg；
所述生石灰的细度为325目，购自灵寿县展腾矿产品加工厂，HG-H5E3牌号；
玻璃纤维购买自河北京杭矿产品有限公司，中碱玻璃纤维，纤维长度10mm，纤维单丝直径为10μm。
改性淀粉购买自济南元通化工有限公司，粘度为3500mPa·s；所述淀粉粘度的测量方法采用中国化工行业标准HG/T 3932—2007中的测试方法，样品浓度为5％，温度为25℃，转子号为3，转速为6r/min。
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，购买自上海钦和化工有限公司，意大利西捷SICIT2000，PlastRetardPE；
减水剂购买自天津蓝豪科技有限公司，为聚羧酸减水剂，型号：巴斯夫减水剂PLUS312；
纳米二氧化钛购买自江苏天行新材料有限公司，TTP-A10；该纳米二氧化钛为锐钛型纳米二氧化钛，比表面积为60m2/g至90m2/g。
钛白粉购买自济南裕兴化工有限责任公司，型号R818；
润湿剂为有机硅双结构表面活性剂，购买自广州昌彧化工有限公司，型号CY-TS；
分散剂为阴离子高分子聚合物，购买自江苏天行新材料有限公司，TDL-ND1；
乳液为巴斯夫丙烯酸类水性乳液，Acronal ECO 7080；
消泡剂聚醚类消泡剂，购买自广州市鸿泰新材料有限公司，产品型号X-015。
实施例1
制备纸面石膏板基板：
步骤一：称量原料：脱硫石膏熟料100重量份、火山灰渣2.5重量份、生石灰0.8重量份、玻璃纤维0.20重量份、水64重量份、缓凝剂0.45重量份、减水剂0.2重量份、淀粉0.3重量份。将缓凝剂、减水剂、淀粉加入到水中，充分混合搅拌；
步骤二：将玻璃纤维与脱硫石膏熟料混合均匀；
步骤三：以上干料加入混合溶液中，混合搅拌均匀制成石膏料浆。
步骤四、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。
步骤五、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。
步骤六：干燥后的板材合片、锯边、封边、包装，形成纸面石膏板基板。
制备水性涂层材料：
步骤一：称量水20重量份、纳米二氧化钛0.2重量份、钛白粉9重量份、分散剂0.5重量份、高速分散20分钟，制备纳米浆料；
步骤二：加入乳液20重量份、润湿剂0.15重量份、消泡剂0.15重量份，继续高速分散10分钟，得到水性涂层材料。
在制得的纸面石膏板基板上均匀喷涂水性涂层材料，用量为200g/m2，采用六面涂覆的形式，确保石膏板全部被包覆住。自然干燥，制出成品。
实施例2
纸面石膏板基板原料：脱硫石膏熟料100重量份、火山灰渣6重量份、生石灰4.5重量份、玻璃纤维0.07重量份、水70重量份、缓凝剂0.19重量份、减水剂0.06重量份、淀粉0.8重量份。
水性涂层材料的原料：称量水38重量份、纳米二氧化钛2重量份、钛白粉20重量份、分散剂1重量份、乳液9重量份、润湿剂0.45重量份、消泡剂0.5重量份。
具有净化甲醛及抗菌功能的纸面石膏板的制备步骤与实施例1相同。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于，纸面石膏板基板中不添加生石灰、火山灰渣，石膏板无水性涂层材料，其他组分及制备方法与实施例1完全相同。
对比例2
市售净醛纸面石膏板，购买自北新集团建材股份有限公司，型号：净醛家装石膏板，2400mm*1200mm*12mm。此净醛石膏板是在石膏板芯中加入了一种反应型的净醛剂，在石膏芯内将甲醛分解掉，此种净醛剂随着反应的进行会被消耗殆尽，净化能力会越来越差。
对比例3
纸面石膏板制备不添加火山灰渣。其他配方及步骤与实施例1一致。
对比例4
市售抗菌防霉石膏板，购买自北新集团建材股份有限公司，型号：防霉石膏板，2400mm*1200mm*12mm。此抗菌防霉石膏板是在石膏板芯中加入了防霉剂，防霉剂成本较高，另外还需配合特殊护面纸共同制备才可以。
对比例5
本对比例与实施例1的区别仅在于，不涉及生石灰、火山灰渣，其他组分及制备方法与实施例1完全相同。
对比例6
市售普通纸面石膏板，喷涂市售抗菌涂料，购买自东莞市耐固建材有限公司，该抗菌涂料虽然具有抗菌效果，但是成本高。
对比例7
本对比例与实施例1的区别仅在于，不喷涂实施例1的水性涂料涂层。其他的原料以及制备方法与实施例1完全相同。
对比例8
纸面石膏板制备不添加生石灰。其他配方及步骤与实施例1一致。
测试例1
参照中国国家标准GB/T9775-2008《纸面石膏板》检测纸面石膏板的物理力学性能；参照标准JCT-1074-2008-室内空气净化功能涂覆材料净化性能。实施例1,2与对比例1、2纸面石膏板的测试结果见表1。
表1纸面石膏板的性能测试结果
Figure BDA0003315008680000081
Figure BDA0003315008680000091
实施例1，实施例2采用本申请技术手段制备的纸面石膏板力学性能和甲醛净化性能优异，远高于对比例1，并且好于市售的净醛石膏板产品(对比例2)。结合对比例3、对比例5、对比例7和对比例8的测试可以看出，本申请实施例通过火山灰渣、生石灰及自制的水性涂层相结合，制备的石膏板产品具备很好的性能效果。
测试例2
我国对室内甲醛浓度标准，GB50325建筑规范标准规定一类建筑(包括住宅楼、公寓、办公室、幼儿园、老人院等)甲醛浓度小于0.08mg/m3。本测试例，旨在测试板材的净醛速度。
测试方法：裁切尺寸为20mm*20mm的石膏板，放于30cm3的环境仓中，在舱内滴加3uL，浓度1％的甲醛溶液，监测环境仓内甲醛浓度变化。
实验结果表明，纳米二氧化钛与火山灰渣在纸面石膏板中，对净化甲醛能起到协同作用：两者复合使用比单独使用纳米二氧化钛，环境仓内甲醛浓度峰值明显下降；甲醛含量降至0.08mg/m3的净化时间缩短了60％以上。二者协同作用，可以达到快速去除甲醛，显著提高净化效率的目的。
表2甲醛分解实验
Figure BDA0003315008680000092
Figure BDA0003315008680000101
测试例3
依据HG/T3950-2007《抗菌涂料》检测实施例1，2，对比例1，4，5，6的抗霉菌性能及耐久性能。检测霉菌种类包括：黑曲霉、土曲霉、宛氏拟青梅、绳状青霉、出芽短梗霉、球毛壳，共6种。
表3纸面石膏板的抗霉菌性能测试结果
抗霉菌性能(级) 抗霉菌耐久性能(级)
实施例1 0 0
实施例2 0 0
对比例1 1 1
对比例3 1 1
对比例4 0 0
对比例5 0 1
对比例6 0 1
对比例7 0 1
对比例8 1 1
抗菌性能测试结果表明，本申请制备的石膏板抗霉菌性能，抗霉菌耐久性能均达到0级，可以与市售抗菌防霉石膏板性能相当。而火山灰渣，生石灰的加入使得石膏板内部致密，有利于提高抗菌防霉等级。
本申请实施例制备的纸面石膏板，在力学性能方面能够满足国家标准要求，并且板材面密度较大，板材更加致密，强度较高，净化性能也好于市售净醛纸面石膏板，防霉性能及耐久性等级均达到0级。

Claims (10)

1.一种纸面石膏板，包括护面纸、板芯和水性涂层，所述板芯的原料包括：石膏熟料、火山灰渣、生石灰、玻璃纤维和淀粉；
所述板芯被所述护面纸包裹，所述护面纸的表面涂覆有水性涂层；
所述水性涂层包括水和纳米二氧化钛。
2.根据权利要求1所述的纸面石膏板，其中，所述纸面石膏板还包括缓凝剂、减水剂；
可选地，所述板芯的原料按重量份计包括：脱硫石膏熟料100份、火山灰渣2份至6份、生石灰0.5份至5份、玻璃纤维0.05份至0.20份、淀粉0.2份至1份、缓凝剂0至0.50份、减水剂0至0.2份；
优选地，所述板芯的原料按重量份计包括：脱硫石膏熟料100份、火山灰渣2份至6份、生石灰0.5份至5份、玻璃纤维0.05份至0.20份、淀粉0.2至1重量份、缓凝剂0.15份至0.50份、减水剂0.05份至0.2份。
3.根据权利要求2所述的纸面石膏板，其中，所述水性涂层还包括润湿剂、分散剂、钛白粉、乳液和消泡剂中的一种或多种；
可选地，所述纳米二氧化钛、水、所述润湿剂、所述分散剂、所述钛白粉、所述乳液和所述消泡剂的重量比为(0.2至2):(19至40):(0.05至0.5):(0.5至1):(8至20):(8至20):(0.1至0.5)。
4.根据权利要求3所述的纸面石膏板，其中，所述火山灰渣比表面积为1000m2/kg至2000m2/kg；
可选地，所述生石灰细度为100目至500目。
5.根据权利要求3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任意一种或更多种，纤维长度9mm至15mm，纤维单丝直径为10μm至15μm。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的纸面石膏板，其中，所述缓凝剂选自柠檬酸、柠檬酸盐、六偏磷酸钠、硼砂和蛋白质类缓凝剂中的任意一种或更多种；
可选地，所述蛋白质类缓凝剂选自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中的一种或两种；
可选地，所述减水剂选自聚羧酸减水剂、苯磺酸盐系减水剂、萘系减水剂和三聚氰胺系减水剂中的任意一种或更多种；
可选地，所述淀粉为改性淀粉，可选地，所述改性淀粉的粘度为1000mPa·s至5000mPa·s。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的纸面石膏板，其中，所述纳米二氧化钛的比表面积为比表面积60m2/g至90m2/g；
可选地，所述润湿剂为有机硅双生结构表面活性剂、硅氧烷型双生结构表面活性剂和双生结构聚醚表面活性剂中的任意一种或更多种；
可选地，所述分散剂为阴离子高分子聚合物、和非离子型高分子聚合物中的任意一种或更多种；
可选地，所述乳液为丙烯酸类水性乳液、聚乙烯乙酸乳液和丁苯乳液中的任意一种或更多种；
可选地，所述消泡剂为聚醚类消泡剂、乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物和聚醚改性硅中的任意一种或更多种。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的纸面石膏板的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将所述缓凝剂、所述减水剂、所述淀粉与水充分混合搅拌，得到混合液；
步骤二：将所述玻璃纤维与所述石膏熟料混合均匀，得到混合物；
步骤三：所述混合物加入所述混合液中，混合搅拌均匀制成石膏料浆；所述石膏料浆与护面纸搭接粘牢成型制得纸面石膏板湿板；
所述湿板干燥后，向湿板表面喷洒所述水性涂料，使得水性涂料全部包覆。
9.根据权利要求8所述的纸面石膏板的制备方法，其中，所述水性涂料的制备方法包括以下步骤：
步骤1：称量所述水、所述纳米二氧化钛、所述钛白粉、所述分散剂分散均匀后，制得纳米浆料；
步骤2：所述纳米浆料与所述乳液、所述润湿剂和所述消泡剂混合均匀，后即得所述水性涂料。
10.根据权利要求8或9所述的纸面石膏板的制备方法，其中，所述水性涂料的在纸面石膏板上的用量为每平方米100g至500g。
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