CN114180921B - 一种高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板及其制备方法 - Google Patents

一种高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板，包括以下重量份数的原料：熟石膏粉100份，生物质纤维10～30份，改性淀粉0.5～10份，水25～50份，高分子聚合物0.5～10份，复合防水剂0.1～1份，缓凝剂0.01～0.05份。本发明在生物质纤维石膏板中引入了高分子聚合物粘合剂，使石膏粉与纤维之间的结合更加牢固，韧性更高。同时改性淀粉和高分子聚合物均匀分布在石膏晶体和生物质纤维搭接的空隙之中，填充了板材的空隙率，使得板材的密实度更高，防潮耐水能力更强，表面吸水量更低。本发明还提供了一种高强、高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板的制备方法。

Description

一种高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板及其 制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板及其制备方法。
背景技术
纤维石膏板以建筑石膏粉和纤维为主要原材料，通过压机施加一定的压力压制而成，具有较高的密实度，良好的隔音性能和可加工性能。板材可锯、可刨、可钻、可磨，握螺钉力高，单个螺钉可承受125Kg的拉力；板材的内结合强度高，粘结牢固，吸水厚度膨胀率低，抗冲击性能好；板材表面无纸面覆盖，燃烧性能等级为A级，具有优异的阻燃性能。以上性能是普通的纸面石膏板材和刨花板等木工板不具备的，也是不可替代的。纤维石膏板优异的力学性能、阻燃性能和可加工性能，使其可以作为结构性墙板或基层衬板，应用到各种软包、硬包、重物的悬挂承载基层、造型增强衬板和多种基层衬板等多个领域。
制备板材的纤维来自于废旧木材、农作物或者二次回收利用的废纸箱、废报纸纤维，这些材料不仅来源丰富，廉价易得，而且可以缓解废弃物的处理问题，实现废弃物的循环利用，有利于节约能源和环境保护。但是，压缩纤维石膏板材普遍存在的问题就是弹性形变小，脆性大，板材在发生弯曲变形的时候容易断裂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板及其制备方法，本发明中的生物质纤维石膏基层板具有更高的强度和韧性，且表面吸水量低。
本发明提供一种高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板，包括以下重量份数的原料：
熟石膏粉100份，生物质纤维10～30份，改性淀粉0.5～10份，水25～50份，高分子聚合物0.5～10份，复合防水剂0.1～1份，缓凝剂0.01～0.05份；
所述高分子聚合物为可再分散性乳胶粉、聚醋酸乙烯酯、弹性丙烯酸酯乳液、JS防水溶液或EVA乳液中的一种或几种；
所述改性淀粉为预糊化淀粉，酸化淀粉，氧化淀粉，阳离子淀粉或羟乙基淀粉中的一种或几种。
优选的，所述熟石膏粉为β型半水石膏，所述熟石膏粉的结晶水含量为4.0～6.0％，比表面积为2500～5500cm2/g。
优选的，所述生物质纤维包括棉纤维、麻纤维、竹纤维和木纤维中的一种或几种；
所述生物质纤维的平均长度为0.1～20mm，平均宽度为1μm～1mm。
优选的，所述改性淀粉的粒径优选为80～300目。
优选的，所述复合防水剂包括有机硅防水剂和丙烯酸酯乳液；
所述缓凝剂为柠檬酸类缓凝剂、多聚磷酸钠或蛋白质衍生物类缓凝剂。
本发明提供如上文所述的高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板的制备方法，包括以下步骤：
A)将熟石膏粉、改性淀粉和生物质纤维混合均匀，得到混合料坯；
B)将缓凝剂、高分子聚合物和水混合均匀，得到成型料液，将所述成型料液喷洒在所述混合料坯上，压制成型；
C)将所述压制成型的板材进行一次干燥后喷涂复合防水剂，进行二次干燥，得到高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板。
优选的，所述步骤B)中压制成型的单位面积的压力为1～3MPa；加压的速度为30～300mm/s，加压后的保压时间为30～120min。
优选的，所述一次干燥分为三个温度区间，第一温度区间为150～200℃，干燥时间10～30min；第二温度区间100～150℃，板材的干燥时间10～30min；第三温度区间40～100℃，板材的干燥时间10～100min。
优选的，所述二次干燥的温度为50～100℃，所述二次干燥的时间为10～30min。
优选的，所述压制成型的板材的含水率为10～30％。
本发明提供了一种高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板，包括以下重量份数的原料：熟石膏粉100份，生物质纤维10～30份，改性淀粉0.5～10份，水25～50份，高分子聚合物0.5～10份，复合防水剂0.1～1份，缓凝剂0.01～0.05份；所述高分子聚合物为可再分散性乳胶粉、聚醋酸乙烯酯、弹性丙烯酸酯乳液、JS防水溶液或EVA乳液中的一种或几种；所述改性淀粉为预糊化淀粉，酸化淀粉，氧化淀粉，阳离子淀粉或羟乙基淀粉中的一种或几种。本发明在生物质纤维石膏板中引入了高分子聚合物粘合剂，弥补了单纯的石膏粉作为胶凝材料时板材静曲强度、弹性模量和内结合强度不足的缺陷，使得纤维之间、石膏粉之间以及石膏粉与纤维之间的结合更加牢固，韧性更高。同时改性淀粉和高分子聚合物均匀分布在石膏晶体和生物质纤维搭接的空隙之中，填充了板材的空隙率，使得板材的密实度更高，防潮耐水能力更强，表面吸水量更低。其中，聚醋酸乙烯酯和预糊化淀粉的组合，可使板材获得较高的静曲强度；聚醋酸乙烯酯和羟乙基淀粉的组合，可使板材获得较高的握螺钉力、剪切力和较低的表面吸水量；聚醋酸乙烯酯和阳离子淀粉的组合，可使板材获得较高的握螺钉力；JS防水乳液和预糊化淀粉的组合，可使板材获得较高的握螺钉力；弹性丙烯酸酯乳液和预糊化淀粉的组合，可使板材获得较高的板芯硬度。实验发现，单独使用高分子聚合物或改性淀粉，达不到以上效果。
本发明采用半干法工艺制备生物质纤维石膏板，水膏比可以远小于50％，加入缓凝剂保证充分的可操作性时间，对料层施加压力保证了水分在料层分布均匀，即使加入的水分很少，也能够保证石膏完全水化凝结。较少的需水量不仅节约了水资源，后期板材干燥蒸发水分过程中，蒸发量小，热量消耗少，更具成本优势，也更易于工业化生产。
具体实施方式
本发明提供了一种高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板，包括以下重量份数的原料：
熟石膏粉100份，生物质纤维10～30份，改性淀粉0.5～10份，水25～50份，高分子聚合物0.5～10份，复合防水剂0.1～1份，缓凝剂0.01～0.05份；
所述高分子聚合物为可再分散性乳胶粉、聚醋酸乙烯酯、弹性丙烯酸酯乳液、JS防水溶液或EVA乳液中的一种或几种；
所述改性淀粉为预糊化淀粉，酸化淀粉，氧化淀粉，阳离子淀粉或羟乙基淀粉中的一种或几种。
在本发明中，所述熟石膏粉为β型半水石膏，所述β型半水石膏是由工业副产石膏煅烧后得到的。所述工业副产石膏可以是电厂脱硫石膏、磷石膏、柠檬酸石膏、钛石膏或氟石膏中的一种或多种。
所述熟石膏粉的结晶水含量优选为4.0～6.0％，比表面积优选为2500～5500cm2/g，更优选为3000～5000cm2/g。
在本发明中，所述生物质纤维优选为棉纤维、麻纤维、竹纤维和木纤维中的一种或几种；也可以是回收利用的报纸纤维、纸箱纤维中的一种或几种；所述生物质纤维的平均长度优选为0.1～20mm，更优选为1～15mm；所述生物质纤维的平均宽度优选为1μm～1mm，更优选为100～900μm。
所述生物质纤维的重量份数优选为10～30份，更优选为15～25份，如10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
在本发明中，所述改性淀粉优选为预糊化淀粉，酸化淀粉，氧化淀粉，阳离子淀粉或羟乙基淀粉中的一种或几种；所述改性淀粉的粒径优选为80～300目，更优选为100～200目。
所述改性淀粉的重量份数优选为0.5～10份，更优选为1～9份，如0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份、10份，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
在本发明中，所述高分子聚合物优选为可再分散性乳胶粉、聚醋酸乙烯酯、弹性丙烯酸酯乳液、JS防水溶液或EVA乳液中的一种或几种；具体的，本发明中的弹性丙烯酸酯乳液可以使用浙江科力森化学有限公司的XL-800型丙烯酸酯共聚乳液；所述JS防水乳液可使用上海合合化工科技有限公司的HS-3001型JS防水乳液。所述高分子聚合物的重量份数优选为0.5～10份，更优选为1～9份，如0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份、10份，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
在本发明中，所述复合防水剂优选包括有机硅防水剂和丙烯酸酯乳液，所述有机硅防水剂和丙烯酸酯乳液的质量比优选为1：(1～10)，更优选为1：(3～8)，最优选为1：(5～6)。所述复合防水剂的重量份数优选为0.1～1份，更优选为0.2～0.8份，如0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
在本发明中，所述缓凝剂优选为柠檬酸类缓凝剂、多聚磷酸钠或蛋白质衍生物类缓凝剂；所述缓凝剂的重量份数优选为0.01～0.05份，更优选为0.02～0.04份，如0.01份、0.02份、0.03份、0.04份、0.05份，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
在本发明中，所述水的重量份数优选为25～50份，更优选为30～40份，如25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份、40份、41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份、49份、50份，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
本发明还提供了一种高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板的制备方法，包括以下步骤：
A)将熟石膏粉、改性淀粉和生物质纤维混合均匀，得到混合料坯；
B)将缓凝剂、高分子聚合物和水混合均匀，得到成型料液，将所述成型料液喷洒在所述混合料坯上，压制成型；
C)将所述压制成型的板材进行一次干燥后喷涂复合防水剂，进行二次干燥，得到高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板。
本发明将熟石膏粉、改性淀粉和生物质纤维混合均匀，得到混合物料，然后将混合物料均匀铺装在成型平台上，通过控制单位面积上料层的重量和液压机的行程来控制板材的单重和厚度，得到混合料坯。
在本发明中，所述熟石膏粉、改性淀粉和生物质纤维的种类和用量与上文所述的熟石膏粉、改性淀粉和生物质纤维的种类和用量一致，本发明在此不再赘述。
然后将缓凝剂、高分子聚合物和水混合，得到成型料液，然后将所述成型料液喷洒在所述混合料坯上，并压制成型。
在本发明中，所述缓凝剂、高分子聚合物和水的种类和用量与上文所述的缓凝剂、高分子聚合物和水的种类和用量一致，本发明在此不再赘述。
在本发明中个，优选能使用液压机进行压制成型，所述液压机可以是连续压机，也可以是间歇压机。所述压制成型时单位面积的压力优选为1～3MPa，更优选为1.5～2.5MPa，如1MPa、1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。所述加压的速度优选为30～300mm/s，更优选为50～250mm/s，如30mm/s，40mm/s，50mm/s，60mm/s，70mm/s，80mm/s，90mm/s，100mm/s，110mm/s，120mm/s，130mm/s，140mm/s，150mm/s，160mm/s，170mm/s，180mm/s，190mm/s，200mm/s，210mm/s，220mm/s，230mm/s，240mm/s，250mm/s，260mm/s，270mm/s，280mm/s，290mm/s，300mm/s，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。所述压制成型的保压时间优选为30～120min，更优选为50～100min，如30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min，优选为以上述任意数值为上限或下限的范围值。
在本发明中，经压制成型后的板材的含水率在10～30％，更优选为15～25％。
得到压制成型的板材后，本发明将其进行一次干燥；所述一次干燥优选分为三个温度区间，第一温度区间优选为150～200℃，更优选为160～190℃，最优选为170～180℃；在第一温度区间干燥的时间优选为10～30min，更优选为15～25min；
第二温度区间优选为100～150℃，更优选为110～140℃，更优选为120～130℃；板材在第二温度区间的干燥时间优选为10～30min，更优选为15～25min；
第三温度区间40～100℃，更优选为50～90℃，最优选为60～80℃；板材在第三温度区间的干燥时间为10～100min，更优选为20～80mnin，最优选为30～50min。
经一次干燥后的板材经过单面或双面砂光处理，然后进行纵向和横向切割，得到合格尺寸的板材。
在切割后的板材表面喷涂复合防水剂，然后进行二次干燥，得到高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板。
在本发明中个，所述复合防水剂的种类和用量与上文所述的复合防水剂的种类和用量一致，本发明在此不再赘述。
在本发明中，所述二次干燥的温度优选为50～100℃，更优选为60～90℃，最优选为70～80℃；所述二次干燥的时间优选为10～30min，更优选为15～25min。
在本发明中，所述高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板产品的含水率优选为0.1～3％。
本发明提供了一种高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板，包括以下重量份数的原料：熟石膏粉100份，生物质纤维10～30份，改性淀粉0.5～10份，水25～50份，高分子聚合物0.5～10份，复合防水剂0.1～1份，缓凝剂0.01～0.05份；所述高分子聚合物为可再分散性乳胶粉、聚醋酸乙烯酯、弹性丙烯酸酯乳液、JS防水溶液或EVA乳液中的一种或几种；所述改性淀粉为预糊化淀粉，酸化淀粉，氧化淀粉，阳离子淀粉或羟乙基淀粉中的一种或几种。本发明在生物质纤维石膏板中引入了高分子聚合物粘合剂，弥补了单纯的石膏粉作为胶凝材料时板材静曲强度、弹性模量和内结合强度不足的缺陷，使得纤维之间、石膏粉之间以及石膏粉与纤维之间的结合更加牢固，韧性更高。同时改性淀粉和高分子聚合物均匀分布在石膏晶体和生物质纤维搭接的空隙之中，填充了板材的空隙率，使得板材的密实度更高，防潮耐水能力更强，表面吸水量更低。其中，聚醋酸乙烯酯和预糊化淀粉的组合，可使板材获得较高的静曲强度；聚醋酸乙烯酯和羟乙基淀粉的组合，可使板材获得较高的握螺钉力、剪切力和较低的表面吸水量；聚醋酸乙烯酯和阳离子淀粉的组合，可使板材获得较高的握螺钉力；JS防水乳液和预糊化淀粉的组合，可使板材获得较高的握螺钉力；弹性丙烯酸酯乳液和预糊化淀粉的组合，可使板材获得较高的板芯硬度。实验发现，单独使用高分子聚合物或改性淀粉，达不到以上效果。
本发明采用半干法工艺制备生物质纤维石膏板，水膏比可以远小于50％，加入缓凝剂保证充分的可操作性时间，对料层施加压力保证了水分在料层分布均匀，即使加入的水分很少，也能够保证石膏完全水化凝结。较少的需水量不仅节约了水资源，后期板材干燥蒸发水分过程中，蒸发量小，热量消耗少，更具成本优势，也更易于工业化生产。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板及其制备方法进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
熟石膏粉100份，废纸箱纤维17份，预糊化淀粉2份，水45份，聚醋酸乙烯酯1份，复合防水剂0.1份，缓凝剂0.02份。
(1)将17份的废报纸纤维、2份预糊化淀粉和100份的熟石膏粉各自计量好之后，输送到混料器进行干混合，混合时间40min。
(2)利用铺装机将混合好的干料均匀铺装到成型平台上，料层的铺装量为9.5～10.5kg/m2。
(3)将1份聚醋酸乙烯酯、0.02份缓凝剂和45份的成型水混合均匀，采用洒水装置将计量好的成型用水均匀喷洒在料坯上。
(4)启动液压机，控制成型平台与液压机之间的间距为10mm，液压机施加压力为2.5MPa/m2，保压时间90min。
(5)压制成型的板材输送到干燥机进行烘干。第一温度区间170℃，板材的干燥时间15min；第二温度区间135℃，板材的干燥时间30min；第三温度区间70℃，板材的干燥时间30min。
(6)出干燥机的板材进行表面砂光处理，然后进入横向切机和纵向切机进行尺寸的切割。
(7)裁切后的板材表面喷涂0.1份的复合防水剂，然后立即输送到干燥机内进行干燥。干燥温度为60℃，干燥时间为50min。
实施例2
熟石膏粉100份，废纸箱纤维17份，羟乙基淀粉2份，水45份，聚醋酸乙烯酯乳液1份，复合防水剂0.1份，缓凝剂0.02份。
(1)将17份的废报纸纤维、2份羟乙基淀粉和100份的熟石膏粉各自计量好之后，输送到混料器进行干混合，混合时间40min。
(2)利用铺装机将混合好的干料均匀铺装到成型平台上，料层的铺装量为9.5～10.5kg/m2。
(3)将1份聚醋酸乙烯酯乳液、缓凝剂0.02份和45份的成型水混合均匀，采用洒水装置均匀喷洒在料坯上。
(4)启动液压机，控制成型平台与液压机之间的间距为10mm，液压机施加压力为2.5MPa/m2。保压时间90min。
(5)压制成型的板材输送到干燥机进行烘干。第一温度区间170℃，板材的干燥时间15min；第二温度区间135℃，板材的干燥时间30min；第三温度区间70℃，板材的干燥时间30min。
(6)出干燥机的板材进行表面砂光处理，然后进入横向切机和纵向切机进行尺寸的切割。
(7)裁切后的板材表面喷涂0.1份的复合防水剂，然后立即输送到干燥机内进行干燥。干燥温度为60℃，干燥时间为50min。
实施例3
熟石膏粉100份，废纸箱纤维17份，阳离子淀粉2份，水45份，聚醋酸乙烯酯乳液1份，复合防水剂0.1份，缓凝剂0.02份。
(1)将17份的废纸箱纤维、2份阳离子淀粉、和100份的熟石膏粉各自计量好之后，输送到混料器进行干混合，混合时间40min。
(2)利用铺装机将混合好的干料均匀铺装到成型平台上，料层的铺装量为9.5～10.5kg/m2。
(3)将1份聚醋酸乙烯酯乳液、0.02份缓凝剂和计量好的45份的成型用水混合均匀，用洒水装置将计量好的成型用水均匀喷洒在料坯上。
(4)启动液压机，控制成型平台与液压机之间的间距为10mm，液压机施加压力为2.5MPa/m2，保压时间90min。
(5)压制成型的板材输送到干燥机进行烘干。第一温度区间180℃，板材的干燥时间15min；第二温度区间140℃，板材的干燥时间25min；第三温度区间70℃，板材的干燥时间30min。
(6)出干燥机的板材进行表面砂光处理，然后进入横向切机和纵向切机进行尺寸的切割。
(7)裁切后的板材表面喷涂0.1份的复合防水剂，然后立即输送到干燥机内进行干燥。干燥温度为60℃，干燥时间为50min。
实施例4
熟石膏粉100份，废纸箱纤维17份，预糊化淀粉2份，水45份，JS防水乳液1份，复合防水剂0.1份，0.02份缓凝剂。
(1)将17份的废纸箱纤维、2份预糊化淀粉和100份的熟石膏粉各自计量好之后，输送到混料器进行干混合，混合时间40min。
(2)利用铺装机将混合好的干料均匀铺装到成型平台上，料层的铺装量为9.5～10.5kg/m2。
(3)将1份JS防水乳液、0.02份缓凝剂和计量好的45份的成型用水混合均匀，采用洒水装置将成型用水均匀喷洒在料坯上。
(4)启动液压机，控制成型平台与液压机之间的间距为10mm，液压机施加压力为2.5MPa/m2，保压时间90min。
(5)压制成型的板材输送到干燥机进行烘干。第一温度区间180℃，板材的干燥时间15min；第二温度区间140℃，板材的干燥时间25min；第三温度区间70℃，板材的干燥时间30min。
(6)出干燥机的板材进行表面砂光处理，然后进入横向切机和纵向切机进行尺寸的切割。
(7)裁切后的板材表面喷涂0.1份的复合防水剂，然后立即输送到干燥机内进行干燥。干燥温度为60℃，干燥时间为50min。
实施例5
熟石膏粉100份，废纸箱纤维17份，预糊化淀粉2份，水45份，弹性丙烯酸酯乳液1份，复合防水剂0.1份，缓凝剂0.02份。
(1)将17份的废报纸纤维、2份预糊化淀粉和100份的熟石膏粉各自计量好之后，输送到混料器进行干混合，混合时间40min.。
(2)利用铺装机将混合好的干料均匀铺装到成型平台上，料层的铺装量为9.5～10.5kg/m2。
(3)将1份弹性丙烯酸酯乳液、缓凝剂0.02份和45份的成型水混合均匀，采用洒水装置均匀喷洒在料坯上。
(4)启动液压机，控制成型平台与液压机之间的间距为10mm，液压机施加压力为2.5MPa/m2，保压时间90min。
(5)压制成型的板材输送到干燥机进行烘干。第一温度区间170℃，板材的干燥时间15min；第二温度区间135℃，板材的干燥时间30min；第三温度区间70℃，板材的干燥时间30min。
(6)出干燥机的板材进行表面砂光处理，然后进入横向切机和纵向切机进行尺寸的切割。
(7)裁切后的板材表面喷涂0.1份的复合防水剂，然后立即输送到干燥机内进行干燥。干燥温度为60℃，干燥时间为50min。
对比例1：
本对比例与实施例不同之处在于对比例制备的生物质纤维石膏板未添加高分子粘合剂和改性淀粉。对比例包括以下重量份的原料：熟石膏粉100份，废报纸纤维17份，水45份，复合防水剂0.1份。
(1)将17份的废报纸纤维和100份的熟石膏粉各自计量好之后，输送到混料器进行干混合，混合时间40min。
(2)利用铺装机将混合好的干料均匀铺装到成型平台上，料层的铺装量为9.5～10.0kg/m2。
(3)将0.02份缓凝剂和计量好的45份的成型用水混合均匀，采用洒水装置将计量好的成型用水均匀喷洒在料坯上。
(4)启动液压机，控制成型平台与液压机之间的间距为10mm，液压机施加压力为2.5MPa/m2保压时间90min。
(5)压制成型的板材输送到干燥机进行烘干。第一温度区间180℃，板材的干燥时间15min；第二温度区间140℃，板材的干燥时间25min；第三温度区间70℃，板材的干燥时间30min。
(6)出干燥机的板材进行表面砂光处理，然后进入横向切机和纵向切机进行尺寸的切割。
(7)裁切后的板材表面喷涂0.1份的复合防水剂，然后立即输送到干燥机内进行干燥。干燥温度为60℃，干燥时间为50min。
对比例2
本对比例与实施例不同之处在于对比例制备的生物质纤维石膏板未添加高分子聚合物。对比例包括以下重量份的原料：熟石膏粉100份，废报纸纤维17份，水45份，复合防水剂0.1份，2份预糊化淀粉。
对比例中生物质纤维石膏基层板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将17份的废报纸纤维、2份预糊化淀粉和100份的熟石膏粉各自计量好之后，输送到混料器进行干混合，混合时间40min。
(2)利用铺装机将混合好的干料均匀铺装到成型平台上，料层的铺装量为9.5～10.0kg/m2。
(3)将0.02份缓凝剂和计量好的45份的成型用水混合均匀，采用洒水装置将计量好的40份的成型用水均匀喷洒在料坯上。
(4)启动液压机，控制成型平台与液压机之间的间距为10mm，液压机施加压力为2.5MPa/m2，保压时间90min。
(5)压制成型的板材输送到干燥机进行烘干。第一温度区间180℃，板材的干燥时间15min；第二温度区间140℃，板材的干燥时间25min；第三温度区间70℃，板材的干燥时间30min。
(6)出干燥机的板材进行表面砂光处理，然后进入横向切机和纵向切机进行尺寸的切割。
(7)裁切后的板材表面喷涂0.1份的复合防水剂，然后立即输送到干燥机内进行干燥。干燥温度为60℃，干燥时间为50min。
对比例3
本对比例与实施例不同之处在于对比例制备的生物质纤维石膏板未添加改性淀粉。对比例包括以下重量份的原料：熟石膏粉100份，废报纸纤维17份，水45份，复合防水剂0.1份，1份聚醋酸乙烯酯乳液。
(1)将17份的废报纸纤维和100份的熟石膏粉各自计量好之后，输送到混料器进行干混合，混合时间40min。
(2)利用铺装机将混合好的干料均匀铺装到成型平台上，料层的铺装量为9.5～10.0kg/m2。
(3)将1份聚醋酸乙烯酯乳液、0.02份缓凝剂和计量好的45份的成型用水混合均匀，采用洒水装置将计量好的成型用水均匀喷洒在料坯上。
(4)启动液压机，控制成型平台与液压机之间的间距为10mm，液压机施加压力为2.5MPa/m2，保压时间90min。
(5)压制成型的板材输送到干燥机进行烘干。第一温度区间180℃，板材的干燥时间15min；第二温度区间140℃，板材的干燥时间25min；第三温度区间70℃，板材的干燥时间30min。
(6)出干燥机的板材进行表面砂光处理，然后进入横向切机和纵向切机进行尺寸的切割。
(7)裁切后的板材表面喷涂0.1份的复合防水剂，然后立即输送到干燥机内进行干燥。干燥温度为60℃，干燥时间为50min。
实施例中制备的生物质纤维石膏基层板的物理力学性能进行测试，其中握螺钉力、静曲强度和弹性模量按照《GB/T 17657-2013人造板及饰面人造板理化性能试验方法》规定的方法检测；剪切力、板芯硬度和表面吸水量按照《GB/T 9775-2008纸面石膏板》规定的方法检测。测试数据如表1所示。
表1本发明中生物质纤维石膏基层板的物理力学性能数据
Figure BDA0003432077630000131
从表1中实施例和对比例的数据可以看出，按照本发明的方法制备的生物质纤维石膏基层板，握螺钉力可达到1332N，相当于单钉可承受135kg重物的拉力；实施例1中聚醋酸乙烯酯和预糊化淀粉的组合，可使板材获得较高的静曲强度；实施例2中聚醋酸乙烯酯和羟乙基淀粉的组合，可使板材获得较高的握螺钉力、剪切力和较低的表面吸水量；实施例3中聚醋酸乙烯酯和阳离子淀粉的组合，可使板材获得较高的握螺钉力；实施例4中JS防水乳液和预糊化淀粉的组合，可使板材获得较高的握螺钉力；实施例5中弹性丙烯酸酯乳液和预糊化淀粉的组合，可使板材获得较高的板芯硬度。实验发现，不添加高分子聚合乳液和淀粉或者单独使用高分子聚合物或改性淀粉，均达不到实施例中的优异的板材力学性能。
本发明中的生物质纤维石膏基层板具备良好的可加工性，可锯、可刨、可钻、可磨，握螺钉力高；板材的内结合强度高，粘结牢固，静曲强度高，韧性大，抗冲击性能好；板材表面无纸面覆盖，燃烧性能等级为A级，具有优异的阻燃性能；可部分替代纸面石膏板和部分密度板、刨花板等木工板，可应用到各种软包、硬包、重物的悬挂承载基层、造型增强衬板和多种基层衬板等多个领域。同时，采用半干法工艺和施加压力的方法，水膏比远小于50％，不仅节约了水资源，后期板材干燥蒸发水分过程中，蒸发量小，热量消耗少，更具成本优势，也更易于工业化生产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板，由以下重量份数的原料制成：
熟石膏粉100份，生物质纤维10～30份，改性淀粉0.5～10份，水25～50份，高分子聚合物0.5～10份，复合防水剂0.1～1份，缓凝剂0.01～0.05份；
所述高分子聚合物为可再分散性乳胶粉、聚醋酸乙烯酯、弹性丙烯酸酯乳液、JS防水溶液或EVA乳液中的一种或几种；
所述改性淀粉为预糊化淀粉，酸化淀粉，氧化淀粉，阳离子淀粉或羟乙基淀粉中的一种或几种；
所述生物质纤维包括棉纤维、麻纤维、竹纤维和木纤维中的一种或几种；所述生物质纤维的平均长度为0.1～20mm，平均宽度为1μm～1mm。
2.根据权利要求1所述的高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板，其特征在于，所述熟石膏粉为β型半水石膏，所述熟石膏粉的结晶水含量为4.0～6.0％，比表面积为2500～5500cm2/g。
3.根据权利要求1所述的高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板，其特征在于，所述改性淀粉的粒径优选为80～300目。
4.根据权利要求1所述的高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板，其特征在于，所述复合防水剂包括有机硅防水剂和丙烯酸酯乳液；
所述缓凝剂为柠檬酸类缓凝剂、多聚磷酸钠或蛋白质衍生物类缓凝剂。
5.如权利要求1所述的高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板的制备方法，包括以下步骤：
A)将熟石膏粉、改性淀粉和生物质纤维混合均匀，得到混合料坯；
B)将缓凝剂、高分子聚合物和水混合均匀，得到成型料液，将所述成型料液喷洒在所述混合料坯上，压制成型；
C)将所述压制成型的板材进行一次干燥后喷涂复合防水剂，进行二次干燥，得到高强高韧和防潮耐水功能的生物质纤维石膏基层板。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B)中压制成型的单位面积的压力为1～3MPa；加压的速度为30～300mm/s，加压后的保压时间为30～120min。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述一次干燥分为三个温度区间，第一温度区间为150～200℃，干燥时间10～30min；第二温度区间100～150℃，板材的干燥时间10～30min；第三温度区间40～100℃，板材的干燥时间10～100min。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述二次干燥的温度为50～100℃，所述二次干燥的时间为10～30min。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述压制成型的板材的含水率为10～30％。
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