CN114230263B - 一种纤维水泥板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种纤维水泥板及其制备方法，所述纤维水泥板由以下原料按重量份制备而成：改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球5‑10份、水泥胶结料20‑30份、集料15‑20份以及增强纤维15‑20份。本发明公开的纤维水泥板及其制备方法，使其板材本身具有很低的吸水率，且具有超疏水表面结构，而且板材任意切割后具有良好的防水性能，同时板材的力学性能、阻燃防火性能大大提高，又保持原有的轻质隔音等特性，具有很好的技术效果。

Description

一种纤维水泥板及其制备方法
技术领域
本发明涉及纤维水泥板技术领域，具体涉及一种纤维水泥板及其制备方法。
背景技术
纤维水泥板，又称纤维增强水泥板，是以纤维和水泥为主要原材料生产的建筑用水泥平板，以其优越的性能被广泛应用于建筑行业的各个领域。纤维水泥板应用在各类发电厂、化工企业等电费密集场所的电缆工程的防火阻燃。也是大型商场、酒店、宾馆、文件会馆、封闭式服装市场、轻工市场、影剧院等公共场所室内装饰防火阻燃工程的最佳防火阻燃材料。
按石棉纤维来分：目前大部分用的都是石棉纤维起增强作用，这种纤维水泥板就叫作温石棉纤维水泥平板；另外一种就是不含石棉纤维的，用纸浆，木屑、玻璃纤维来替代石棉纤维起增强作用的都统称无石棉纤维水泥平板。按压力来分：有无压板和压力板之分。中低密度的纤维水泥板都是无压板，高密度的是压力板。压力板又称为纤维水泥压力板，需要专门的压机生产。根据密度的高低，纤维水泥压力板分为：普通板，密度1.5-1.75g/cm3；优等板，密度1.75-1.95g/cm3；特优板，密度1.95g/cm3以上。
纤维水泥板具有质轻、高硬度的优点，但是其也具有抗应力弱、易破碎的缺点，因此使其在建筑材料领域里的应用受到了限制，而现有技术并没有解决纤维水泥板抗应力弱、易破碎的有效办法。因此，针对目前传统的水泥板还存在的力学性能不佳的问题，需对其进行研究。
发明内容
本发明的目的在于提出一种纤维水泥板及其制备方法，使其板材本身具有很低的吸水率，且具有超疏水表面结构，而且板材任意切割后具有良好的防水性能，同时板材的力学性能、阻燃防火性能大大提高，又保持原有的轻质隔音等特性，具有很好的技术效果。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种纤维水泥板，由以下原料按重量份制备而成：改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球5-10份、水泥胶结料20-30份、集料15-20份以及增强纤维15-20份。
所述改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球，粒径在300-600nm之间，中空的直径在200-400nm之间。
作为本发明的进一步改进，所述改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球的制备方法如下：
S1.海胆状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球的制备：将苯胺单体溶于盐酸中，加入聚苯乙烯中空微球，搅拌反应，离心，水洗，加入含有催化剂和交联剂的溶液中，静置反应，离心，水洗，得到海胆状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球；
S2.SiO2/TiO2/Al2O3复合溶胶的制备：将正硅酸烷基酯、钛酸烷基酯、铝酸烷基酯加入乙醇水溶液中，调节溶液pH值，加热蒸发溶剂至形成凝胶，得到SiO2/TiO2/Al2O3复合溶胶；
S3.SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球的制备：将步骤S1制得的海胆状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球加入步骤S2制得的SiO2/TiO2/Al2O3复合溶胶中，室温反应，煅烧，得到SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球；
S4.SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球的制备：将步骤S3得到SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球加入四氢呋喃溶液中浸泡溶解聚苯乙烯，得到SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球；
S5.改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球的制备：将步骤S3制得的SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球加入含有硅烷偶联剂的乙醇溶液中，加热反应，得到改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中所述苯胺单体、聚苯乙烯中空微球的质量比为（7-15）：20；所述盐酸的浓度为1-2mol/L；所述催化剂为氯化铁，所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺；所述催化剂的用量是苯胺单体的1-3wt%，所述交联剂的用量是苯胺单体的2-4wt%。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中所述正硅酸烷基酯、钛酸烷基酯、铝酸烷基酯的质量比为（5-10）：（2-5）：（3-7）；所述乙醇水溶液中乙醇含量为40-50wt%；所述加热至40-50℃；所述pH值调节为7.5-8。
进一步地，正硅酸烷基酯选自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯中的至少一种，钛酸烷基酯选自钛酸四丁酯、钛酸四丙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四乙酯中的至少一种，铝酸烷基酯选自异丙醇铝、三乙醇铝、叔丁醇铝中的至少一种。
作为本发明的进一步改进，步骤S3中所述反应时间为14-24h；所述煅烧温度为220-280℃，时间为2-4h。
作为本发明的进一步改进，步骤S5中所述SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球的质量与含有硅烷偶联剂的乙醇溶液的体积之比为1：（2-5）g/mL；所述含有硅烷偶联剂的乙醇溶液中硅烷偶联剂的含量为2-5wt%；所述含有硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570、KH580、KH590、KH692、KH702中的至少一种；所述加热温度为70-85℃，反应时间为3-5h。
作为本发明的进一步改进，所述增强纤维选自芳纶纤维、玻璃纤维、钢纤维、木浆纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、碳纤维中的至少一种；所述集料选自石英粉、滑石粉、粉煤灰、纤维素醚、河沙中的至少一种。
本发明进一步保护一种上述纤维水泥板的制备方法，包括以下步骤：将水、水泥胶结料和集料进行混合，高速搅拌，然后加入增强纤维和改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球，加热搅拌反应后，混合均匀，送入制板剂，将水过滤，将得到的固体湿料层层叠加，切断形成纤维水泥湿坯板，加压，静养，高温高压蒸养，降至室温，包装入库。
作为本发明的进一步改进，所述高速搅拌转速为1000-1500r/min，所述加热至温度为50-70℃，反应时间为2-4h；所述加压至压强为10-20MPa；所述静养温度为50-60℃，时间为10-15h；所述高温高压蒸养的温度为100-120℃，压强为2-4MPa，时间为10-12h。
本发明具有如下有益效果：本发明制备了一种改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球，该微球表面具有海刺状结构的聚苯胺针刺，使得加入该微球后制得的纤维增强水泥板形成超疏水的粗糙表面，从而具有较好的防水性能；另外，采用Si-Ti-Al复合氧化物改性该中空纳米微球，使得引入了大量的无机Si-O-Si，Al-O-Al、Ti-O-Ti以及Si-O-Ti-O-Al等共价键网络，从而形成致密的无机壳层，加入纤维水泥板后，提高了材料的力学性能；另外，无机组分的增加，纳米刚性粒子数量增加，从而提高了纤维水泥板的硬度和抗应力；无机组分的添加使得纤维水泥板中形成更多交联点，一定程度上增加了纤维水泥板的交联度，配合硅烷偶联剂的表面改性，提高了涂层的致密性，从而提高了耐磨、耐撞击性能，力学性能明显提高，并且抗冻融性也得到了改善；另外，Si、Al相的引入，大大提高了纤维水泥板的阻燃防火性能。
本发明公开的纤维水泥板及其制备方法，使其板材本身具有很低的吸水率，且具有超疏水表面结构，而且板材任意切割后具有良好的防水性能，同时板材的力学性能、阻燃防火性能大大提高，又保持原有的轻质隔音等特性，具有很好的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明制备例1制得的改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球的SEM图；
图2为本发明制备例1制得的改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球的TEM图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
制备例1
方法如下：
S1.海胆状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球的制备：将7重量份苯胺单体溶于50重量份1mol/L的盐酸中，加入20重量份聚苯乙烯中空微球，搅拌反应，3000r/min离心15min，去离子水洗涤，加入20重量份含有氯化铁和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的溶液（氯化铁含量为苯胺单体1wt%；所述N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的含量为苯胺单体2wt%）中，静置反应5h，3000r/min离心15min，去离子水洗涤，得到海胆状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球；
S2.SiO2/TiO2/Al2O3复合溶胶的制备：将5重量份正硅酸乙酯、2重量份钛酸四丁酯、3重量份异丙醇铝加入50重量份40wt%的乙醇水溶液中，调节溶液pH值为7.5，加热至40℃蒸发溶剂至形成凝胶，得到SiO2/TiO2/Al2O3复合溶胶；
S3.SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球的制备：将步骤S1制得的海胆状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球加入步骤S2制得的SiO2/TiO2/Al2O3复合溶胶中，室温反应14h，煅烧，煅烧温度为400℃，时间为2h，得到SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球；
S4.SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球的制备：将步骤S3得到SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球加入四氢呋喃溶液，固液比为1：10g/mL，浸泡溶解聚苯乙烯，得到SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球；
S5.改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球的制备：将步骤S3制得的10重量份SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球加入含有2wt%硅烷偶联剂KH590的乙醇溶液中，所述SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球、含有2wt%硅烷偶联剂KH590的乙醇溶液的固液比为1：2g/mL，加热至70℃反应3h，得到改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球。图1为制得的改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球的SEM图，由图可知，制得的微球粒径在300-600nm之间，图2为制得的改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球的TEM图，由图可知，该纳米微球为中空结构，且表面形成海刺状结构。
制备例2
方法如下：
S1.海胆状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球的制备：将15重量份苯胺单体溶于50重量份2mol/L的盐酸中，加入20重量份聚苯乙烯中空微球，搅拌反应，3000r/min离心15min，去离子水洗涤，加入20重量份含有氯化铁和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的溶液（氯化铁含量为苯胺单体3wt%；所述N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的含量为苯胺单体4wt%）中，静置反应10h，3000r/min离心15min，去离子水洗涤，得到海胆状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球；
S2.SiO2/TiO2/Al2O3复合溶胶的制备：将10重量份正硅酸乙酯、5重量份钛酸四丁酯、7重量份异丙醇铝加入50重量份50wt%的乙醇水溶液中，调节溶液pH值为8，加热至50℃蒸发溶剂至形成凝胶，得到SiO2/TiO2/Al2O3复合溶胶；
S3.SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球的制备：将步骤S1制得的海胆状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球加入步骤S2制得的SiO2/TiO2/Al2O3复合溶胶中，室温反应24h，煅烧，煅烧温度为500℃，时间为4h，得到SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球；
S4.SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球的制备：将步骤S3得到SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球加入四氢呋喃溶液，固液比为1：10g/mL，浸泡溶解聚苯乙烯，得到SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球；
S5.改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球的制备：将步骤S3制得的10重量份SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球加入含有5wt%硅烷偶联剂KH570的乙醇溶液中，所述SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球、含有5wt%硅烷偶联剂KH570的乙醇溶液的固液比为1：5g/mL，加热至85℃反应5h，得到改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球。
制备例3
方法如下：
S1.海胆状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球的制备：将11重量份苯胺单体溶于50重量份1.5mol/L的盐酸中，加入20重量份聚苯乙烯中空微球，搅拌反应，3000r/min离心15min，去离子水洗涤，加入20重量份含有氯化铁和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的溶液（氯化铁含量为苯胺单体2wt%；所述N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的含量为苯胺单体3wt%）中，静置反应7h，3000r/min离心15min，去离子水洗涤，得到海胆状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球；
S2.SiO2/TiO2/Al2O3复合溶胶的制备：将7重量份正硅酸乙酯、3.5重量份钛酸四丁酯、5重量份异丙醇铝加入50重量份45wt%的乙醇水溶液中，调节溶液pH值为7.7，加热至45℃蒸发溶剂至形成凝胶，得到SiO2/TiO2/Al2O3复合溶胶；
S3.SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球的制备：将步骤S1制得的海胆状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球加入步骤S2制得的SiO2/TiO2/Al2O3复合溶胶中，室温反应20h，煅烧，煅烧温度为450℃，时间为3h，得到SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球；
S4.SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球的制备：将步骤S3得到SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球加入四氢呋喃溶液，固液比为1：10g/mL，浸泡溶解聚苯乙烯，得到SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球；
S5.改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球的制备：将步骤S3制得的10重量份SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球加入含有3.5wt%硅烷偶联剂KH550的乙醇溶液中，所述SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球、含有3.5wt%硅烷偶联剂KH550的乙醇溶液的固液比为1：3.5g/mL，加热至77℃反应4h，得到改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球。
制备例4
与制备例3相比，区别在于步骤S2中，正硅酸乙酯的加入量为2重量份、钛酸四丁酯的加入量为7重量份、异丙醇铝的加入量为1重量份。
制备例5
与制备例3相比，区别在于步骤S2中，正硅酸乙酯的加入量为12重量份、钛酸四丁酯的加入量为1重量份、异丙醇铝的加入量为10重量份。
对比制备例1
与制备例3相比，区别在于步骤S2中未添加正硅酸乙酯，钛酸四丁酯加入量为6.4重量份，异丙醇铝加入量为9.1重量份，其他条件均不改变，制得改性TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球。
对比制备例2
与制备例3相比，区别在于步骤S2中未添加异丙醇铝，正硅酸乙酯加入量为10.3重量份，钛酸四丁酯加入量为5.2重量份，其他条件均不改变，制得改性SiO2/TiO2复合海刺状聚苯胺纳米中空微球。
对比制备例3
与制备例3相比，区别在于步骤S2中未添加钛酸四丁酯，正硅酸乙酯加入量为9重量份，异丙醇铝加入量为6.5重量份，其他条件均不改变，制得改性SiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球。
对比制备例4
与制备例3相比，区别在于未进行步骤S5，其他条件均不改变，制得SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球。
实施例1
本实施例提供一种纤维水泥板及其制备方法，具体如下：
原料组成（重量份）：制备例1制得的改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球5份、水泥胶结料20份、石英粉15份以及钢纤维15份。
制备方法包括以下步骤：将水、水泥胶结料和石英粉进行混合，水的量为水泥胶结料的2倍，1000r/min搅拌20min，然后加入钢纤维和改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球，加热至50℃搅拌反应2h后，混合均匀，送入制板剂，将水过滤，将得到的固体湿料层层叠加，切断形成纤维水泥湿坯板，加压至压强为10MPa，静养，静养温度为50℃，时间为10h，高温高压蒸养，高温高压蒸养的温度为100℃，压强为2MPa，时间为10h，降至室温，包装入库。
实施例2
本实施例提供一种纤维水泥板及其制备方法，具体如下：
原料组成（重量份）：制备例2制得的改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球10份、水泥胶结料30份、纤维素醚20份、木浆纤维10份、芳纶纤维10份。
制备方法包括以下步骤：将水、水泥胶结料和纤维素醚进行混合，水的量为水泥胶结料的2倍，1500r/min搅拌20min，然后加入木浆纤维、芳纶纤维和改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球，加热至70℃搅拌反应4h后，混合均匀，送入制板剂，将水过滤，将得到的固体湿料层层叠加，切断形成纤维水泥湿坯板，加压至压强为20MPa，静养，静养温度为60℃，时间为15h，高温高压蒸养，高温高压蒸养的温度为120℃，压强为4MPa，时间为12h，降至室温，包装入库。
实施例3
本实施例提供一种纤维水泥板及其制备方法，具体如下：
原料组成（重量份）：制备例3制得的改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球7份、水泥胶结料25份、石英粉12份、滑石粉3份、粉煤灰2份、碳纤维5份、木浆纤维10份、芳纶纤维2份。
制备方法包括以下步骤：将水、水泥胶结料、石英粉、滑石粉、粉煤灰进行混合，水的量为水泥胶结料的2倍，1250r/min搅拌20min，然后加入碳纤维、木浆纤维、芳纶纤维和改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球，加热至60℃搅拌反应3h后，混合均匀，送入制板剂，将水过滤，将得到的固体湿料层层叠加，切断形成纤维水泥湿坯板，加压至压强为15MPa，静养，静养温度为55℃，时间为12h，高温高压蒸养，高温高压蒸养的温度为110℃，压强为3MPa，时间为11h，降至室温，包装入库。
实施例4
与实施例3相比，制备例3制得的改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球由制备例4制得的微球替代，其他条件均不改变。
实施例5
与实施例3相比，制备例3制得的改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球由制备例5制得的微球替代，其他条件均不改变。
对比例1
与实施例3相比，制备例3制得的改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球由对比制备例1制得的微球替代，其他条件均不改变。
对比例2
与实施例3相比，制备例3制得的改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球由对比制备例2制得的微球替代，其他条件均不改变。
对比例3
与实施例3相比，制备例3制得的改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球由对比制备例3制得的微球替代，其他条件均不改变。
对比例4
与实施例3相比，制备例3制得的改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球由对比制备例4制得的微球替代，其他条件均不改变。
测试例1 力学性能测试
将本发明实施例1-5和对比例1-4制得的纤维水泥板（120mm×6mm）进行力学性能测试，结果见表1。抗折强度和弹性模量按GB/T7019进行检测。
冻融循环条件为在-20℃冷冻4h后取出在室温放置5h，循环1000次。
表1 实施例1-5和对比例1-4制得的纤维水泥板的力学性能测试结果
Figure 630932DEST_PATH_IMAGE001
测试例2
将本发明实施例1-5和对比例1-4制得的纤维水泥板进行性能测试，结果见表2。
表2 实施例1-5和对比例1-4制得的纤维水泥板其他性能测试结果
Figure DEST_PATH_IMAGE002
由上表可知，本发明实施例1-3制得的纤维水泥板密度小，吸水率小，表面呈疏水性。
实施例4、5中正硅酸乙酯、钛酸四丁酯和异丙醇铝的比例不同，制得的纤维水泥板性能较实施例3稍差。
对比例1、对比例2和对比例3中，添加的改性复合海刺状聚苯胺纳米中空微球中没有SiO2、Al2O3或TiO2，对比例1、对比例3的力学性能明显下降，对比例2中力学性能和阻燃性能均明显下降。
对比例4中，添加的复合海刺状聚苯胺纳米微球未进行硅烷偶联剂改性，使得微球在纤维水泥板复合体系中分散不均匀，容易发生团聚，因此，疏水性、力学性能、阻燃性能等均明显下降。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纤维水泥板，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球5-10份、水泥胶结料20-30份、集料15-20份以及增强纤维15-20份；所述改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球，粒径在300-600nm之间，中空的直径在200-400nm之间。
2.根据权利要求1所述一种纤维水泥板，其特征在于，所述改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球的制备方法如下：
S1.海胆状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球的制备：将苯胺单体溶于盐酸中，加入聚苯乙烯中空微球，搅拌反应，离心，水洗，加入含有催化剂和交联剂的溶液中，静置反应，离心，水洗，得到海胆状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球；
S2.SiO2/TiO2/Al2O3复合溶胶的制备：将正硅酸烷基酯、钛酸烷基酯、铝酸烷基酯加入乙醇水溶液中，调节溶液pH值，加热蒸发溶剂至形成凝胶，得到SiO2/TiO2/Al2O3复合溶胶；
S3.SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球的制备：将步骤S1制得的海胆状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球加入步骤S2制得的SiO2/TiO2/Al2O3复合溶胶中，室温反应，煅烧，得到SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球；
S4.SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球的制备：将步骤S3得到SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺-聚苯乙烯纳米中空微球加入四氢呋喃溶液中浸泡溶解聚苯乙烯，得到SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球；
S5.改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球的制备：将步骤S3制得的SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球加入含有硅烷偶联剂的乙醇溶液中，加热反应，得到改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球。
3.根据权利要求2所述一种纤维水泥板，其特征在于，步骤S1中所述苯胺单体、聚苯乙烯中空微球的质量比为（7-15）：20；所述盐酸的浓度为1-2mol/L；所述催化剂为氯化铁，所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺；所述催化剂的用量是苯胺单体的1-3wt%，所述交联剂的用量是苯胺单体的2-4wt%。
4.根据权利要求2所述一种纤维水泥板，其特征在于，步骤S2中所述正硅酸烷基酯、钛酸烷基酯、铝酸烷基酯的质量比为（5-10）：（2-5）：（3-7）；所述乙醇水溶液中乙醇含量为40-50wt%；所述加热至40-50℃；所述pH值调节为7.5-8。
5.根据权利要求4所述一种纤维水泥板，其特征在于，所述正硅酸烷基酯选自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯中的至少一种，钛酸烷基酯选自钛酸四丁酯、钛酸四丙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四乙酯中的至少一种，铝酸烷基酯选自异丙醇铝、三乙醇铝、叔丁醇铝中的至少一种。
6.根据权利要求2所述一种纤维水泥板，其特征在于，步骤S3中所述反应时间为14-24h；所述煅烧温度为220-280℃，时间为2-4h。
7.根据权利要求2所述一种纤维水泥板，其特征在于，步骤S5中所述SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球质量与含有硅烷偶联剂的乙醇溶液的体积之比为1：（2-5）g/mL；所述含有硅烷偶联剂的乙醇溶液中硅烷偶联剂的含量为2-5wt%；所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570、KH580、KH590、KH692、KH702中的至少一种；所述加热温度为70-85℃，反应时间为3-5h。
8.根据权利要求1所述一种纤维水泥板，其特征在于，所述增强纤维选自芳纶纤维、玻璃纤维、钢纤维、木浆纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、碳纤维中的至少一种；所述集料选自石英粉、滑石粉、粉煤灰、纤维素醚、河沙中的至少一种。
9.一种如权利要求1-8任一项所述纤维水泥板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将水、水泥胶结料和集料进行混合，高速搅拌，然后加入增强纤维和改性SiO2/TiO2/Al2O3复合海刺状聚苯胺纳米中空微球，加热搅拌反应后，混合均匀，送入制板剂，将水过滤，将得到的固体湿料层层叠加，切断形成纤维水泥湿坯板，加压，静养，高温高压蒸养，降至室温，包装入库。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述高速搅拌转速为1000-1500r/min，所述加热至温度为50-70℃，反应时间为2-4h；所述加压至压强为10-20MPa；所述静养温度为50-60℃，时间为10-15h；所述高温高压蒸养的温度为100-120℃，压强为2-4MPa，时间为10-12h。
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