CN114349449B - 一种纸面石膏板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种纸面石膏板及其制备方法，所述纸面石膏板，包括板芯和护面纸，所述板芯包括由石膏熟料水化形成的二水石膏、沸石、陶粒、氧化钙、偏铝酸盐、环状醚类阳离子络合物、玻璃纤维、缓凝剂、发泡剂和淀粉。本申请提供的纸面石膏板及其制备方法可以利用水溶性盐含量较高的低品质脱硫石膏制备纸面石膏板，可以在降低杂质离子含量的同时降低冠醚使用量，节约成本。

Description

一种纸面石膏板及其制备方法

技术领域

本申请涉及但不限于一种利用低品质脱硫石膏制备调湿纸面石膏板及其制备方法。

背景技术

目前利用脱硫石膏制备纸面石膏板的技术较为成熟，但石膏品质不稳定仍会影响到纸面石膏板的品质。从化学组成分析，脱硫石膏主要由CaO，SO₃，还包括Na₂O，K₂O，MgO，Cl等杂质。水溶性盐过量会给石膏制品带来粘结、膨胀、反碱等质量问题，在潮湿环境下，水溶性盐吸潮、析晶会影响到纸面石膏板护面纸与板芯的粘结。氯离子能与Ca²⁺和Mg²⁺形成稳定的含有结晶水的物质，使脱硫石膏不易脱水，影响脱硫石膏的煅烧温度及煅烧质量；同时氯离子含量高会降低潮湿环境下护面纸和板芯的粘结性能，影响石膏板的应用。

因此各纸面石膏板厂家在脱硫石膏进厂时都严格测试氯离子含量，氯离子含量超标的脱硫石膏被限制使用。

调湿材料是指不需要借助任何人工能源和机械设备，依靠自身的吸放湿性能，感应所调空间空气温湿度的变化，自动调节空气相对湿度的材料。纸面石膏板作为一种大宗建筑材料，广泛应用于室内装饰装修中。研制具有调湿能力的纸面石膏板，对于改善居住在热湿环境中人的舒适性、提高物品的保存质量、降低间歇式空调的能耗，有重要意义。

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。

本申请提供了一种纸面石膏板，包括板芯和护面纸，所述板芯包括由石膏熟料水化形成的二水石膏、沸石、陶粒、氧化钙、偏铝酸盐、环状醚类阳离子络合物、玻璃纤维、缓凝剂、发泡剂和淀粉；

所述偏铝酸盐选自碱金属的偏铝酸盐和碱土金属的偏铝酸盐中的任意一种或多种，所述环状醚类阳离子络合物选自冠醚和穴醚中的任意一种或多种。

在本申请提供的一种实施方式中，按重量份计，所述石膏熟料100份、沸石3份至10份、陶粒3份至5份、氧化钙0.05份至0.2份、偏铝酸盐0.05份至0.2份、环状醚类阳离子络合物0.0001份至0.00015份、玻璃纤维0.05份至0.2份、缓凝剂0.2份至1份、发泡剂0.1份至0.5份和淀粉0.2份至1份。

在本申请提供的一种实施方式中，所述石膏熟料是由低品质石膏生料制备形成，所述石膏生料的品位大于80％且不超过85％；

在本申请提供的一种实施方式中，所述低品质石膏生料不符合JC/T 2074- 2011《烟气脱硫石膏》标准中三级脱硫石膏的技术要求规定的杂质离子含量。

在本申请提供的一种实施方式中，所述低品质石膏生料中包括氯离子和水溶性氧化钠中的任意一种或两种；

在本申请提供的一种实施方式中，所述氯离子的含量不小于400mg/kg，且所述氯离子含量不大于6000mg/kg；

在本申请提供的一种实施方式中，所述水溶性氧化钠的含量不小于0.08％，且所述水溶性氧化钠的含量不大于0.50wt.％。

在本申请提供的一种实施方式中，所述冠醚选自18-冠醚-6和15-冠醚-5 中的任意一种或两种，所述穴醚选自穴醚[1,1,1]、穴醚[2,2,1]和穴醚[2,2,2]中的任意一种或两种；

偏铝酸盐选自偏铝酸钠、偏铝酸钾和偏铝酸镁中的任意一种或多种。

在本申请提供的一种实施方式中，所述陶粒的平均粒径为0.5mm至2mm；

在本申请提供的一种实施方式中，所述陶粒的1小时吸水率为10％至14％；

在本申请提供的一种实施方式中，所述陶粒的筒压强度为2.5MPa至4MPa；

在本申请提供的一种实施方式中，所述陶粒的堆积密度为400kg·m^-3至 600kg·m^-3。

在本申请提供的一种实施方式中，所述沸石的粒度范围为200目至500 目；

在本申请提供的一种实施方式中，所述脱硫石膏熟料的比表面积为 3500cm²/g至4000cm²/g。

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，无碱玻璃纤维和抗碱玻璃纤维中的一种或多种；优选地，所述纤维的平均长度为9mm 至15mm；可选地，所述平均单丝直径为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、柠檬酸钠、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为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任意一种或两种；

在本申请提供的一种实施方式中，所述发泡剂选自十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、α-烯基磺酸钠和过氧化氢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：

1)将所述沸石用去离子水洗涤，之后在高温煅烧；并使用盐水流动态冲洗所述沸石，再将冲洗后的所述沸石真空干燥至恒重；

2)将所述石膏熟料、所述玻璃纤维、所述氧化钙和所述沸石混合均匀得到A料；

3)称量15wt.％至30wt.％的所述A料与所述陶粒混合均匀得到B料；

4)称量水、所述缓凝剂、所述发泡剂、所述淀粉，所述偏铝酸盐、所述环状醚类阳离子络合物混合均匀得到C料；

5)将70wt.％至85wt.％的所述C料与余下的所述A料混合均匀，制得料浆A，所述料浆A与下护面纸接触，制成石膏板下层；

6)余下的所述C料与所述B料混合均匀制得料浆B，所述料浆B铺筑在所述料浆A上，制成石膏板上层；

7)待料浆A和料浆B凝固，与护面纸搭接粘牢成型制得纸面石膏板湿板，待所述纸面石膏板湿板干燥后，即得所述纸面石膏板。

在本申请提供的一种实施方式中，步骤1)中所述高温煅烧的温度为150℃至400℃，煅烧的时间为1h至3h；

所述盐水为0.5mol/L至2.5mol/L的NaCl水溶液，所述盐水流动态冲洗沸石使用的盐水体积不小于所述沸石的体积的10倍；所述真空干燥的干燥温度为40至80℃。

在本申请提供的一种实施方式中，步骤1)中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。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。干燥后的板材合片、锯边、封边、包装，形成纸面石膏板。

本申请利用水溶性盐含量较高的低品质脱硫石膏制备调湿纸面石膏板，可以在降低杂质离子含量的同时降低冠醚使用量，节约成本。

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；沸石购自国投盛世有限公司，所述沸石的粒度范围为325目；

所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，所述玻璃纤维的平均长度为10mm，所述玻璃纤维的平均单丝直径为10μm，玻璃纤维购买自河北京杭矿产品有限公司；

冠醚(18-冠醚-6)、氧化钙、偏铝酸钠购买自国药集团化学试剂有限公司。改性淀粉购买自济南元通化工有限公司；

陶粒的平均粒径为1.5mm，所述陶粒的1小时平均吸水率为12％，所述陶粒的筒压强度为3.0MPa，所述陶粒的堆积密度为450kg·m^-3，所述陶粒购买自天津市武清区彤上轻质建材厂。

发泡剂为十二烷基硫酸钠，购买自济南亿昊化工有限公司；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。

实施例1

用于制备脱硫石膏熟料的脱硫石膏品位为84％，其中水溶性氧化钠含量0.25wt.％，氯离子含量1000mg/kg。

制备纸面石膏板，具体步骤如下：

步骤一、预处理沸石，将其活化，其方法如下：沸石用去离子水洗涤三遍，去除沸石表面的可溶性无机物；马沸炉300℃焙烧2小时，除去有机物，冷却至室温；配制1mol/L的NaCl溶液，流动态冲洗沸石，所用NaCl溶液体积不小于沸石体积的10倍；沸石用去离子水洗涤3次，45℃真空干燥烘干至恒重。

步骤二、称量脱硫石膏熟料100重量份，玻璃纤维0.06重量份、氧化钙 0.06重量份、沸石3重量份、机械搅拌，混合均匀，记为A料。

步骤三、称量20wt.％A料与3重量份的陶粒机械搅拌，充分混合均匀，记为B料。

步骤四、称量水57重量份、缓凝剂0.8重量份、发泡剂0.15重量份、淀粉0.3重量份，偏铝酸钠0.06％重量份、18-冠醚-6为0.0001重量份、混合均匀，记为C料。

步骤五、80wt.％的C料与80wt.％A料混合，将搅拌均匀的料浆在离心力作用下甩入成型台上的下护面纸上，制成石膏板下层。

步骤六、20％重量份的C料与B料混合，铺筑在下层料浆上，制成石膏板上层。

步骤七、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。

步骤八、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。

步骤九：干燥后的板材合片、锯边、封边、包装，形成纸面石膏板。

实施例2

用于制备脱硫石膏熟料的脱硫石膏品位为82％，其中水溶性氧化钠含量0.35wt.％，氯离子含量3000mg/kg。

制备纸面石膏板，具体步骤同实施例1。

纸面石膏板的原料包括如下组分：脱硫石膏熟料100重量份、水65重量份、沸石6重量份、陶粒4重量份、氧化钙0.12重量份、偏铝酸钠0.12重量份、18-冠醚-6为0.00015重量份、玻璃纤维0.18重量份、缓凝剂0.5重量份、发泡剂0.25重量份、淀粉0.5重量份。

实施例3

用于制备脱硫石膏熟料的脱硫石膏品位为80wt.％，其中水溶性氧化钠含量0.45wt.％，氯离子含量6000mg/kg。

制备纸面石膏板，具体步骤同实施例1。

所述纸面石膏板的原料包括如下组分：脱硫石膏熟料100重量份、水68 重量份、沸石9重量份、陶粒5重量份、氧化钙0.18重量份、偏铝酸钠0.15 重量份、18-冠醚-6为0.00013重量份、玻璃纤维0.1重量份、缓凝剂0.25重量份、发泡剂0.4重量份、淀粉0.8重量份。

对比例1

用实施例1的脱硫石膏制备纸面石膏板，不添加沸石，其余组分与实施例1相同，制作纸面石膏板步骤也与实施例1相同。

对比例2

用实施例2的脱硫石膏制备纸面石膏板，不添加冠醚，其余组分与实施例1相同，制作纸面石膏板步骤也与实施例1相同。

对比例3

用实施例3的脱硫石膏制备纸面石膏板，不添加氧化钙和偏铝酸钠，其余组分与实施例1相同，制作纸面石膏板步骤也与实施例1相同。

测试例1

参照中国国家标准GB/T9775-2008《纸面石膏板》对实施例，对比例的纸面石膏板进行测试，检测纸面石膏板的物理力学性能，结果见表1。

表1纸面石膏板性能测试结果

从表1可以看出，本申请实施例制备的纸面石膏板，在性能上能够满足建材行业标准要求的物理力学性能。对比例1至3的部分实验原料与实施例 1有所区别，其他原料、配比和制备步骤均与实施例1相同，性能上却低于实施例1及标准要求，特别地粘结性能均不合格。

本申请中的性能指标检测依据国家及行业标准。低品质的脱硫石膏通过本申请的配方和制备工艺生产的纸面石膏板，均满足或高于国家标准的要求，并且粘结性能良好。

测试例2

参照标准JC/T 2082-2011《调湿功能室内建筑装饰材料》，纸面石膏板属于第III类建筑装饰材料(厚度大于3mm的装饰材料及制品)。

产品的调湿功能要求如下：

测试实施例1至3与对比例1至3纸面石膏板的调湿性能，结果见表2。结果表明，实施例制备的产品调湿性能优秀。而对比例1至3的调湿性能不佳。

表2产品调湿功能测试结果

本申请中的性能指标检测依据国家及行业标准。通过本申请的配方和制备工艺生产的纸面石膏板，均满足或高于国家标准的要求，并且具有调节室内湿度的作用，优化室内空气环境。

虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种纸面石膏板，包括板芯和护面纸，所述板芯包括由石膏熟料水化形成的二水石膏、沸石、陶粒、氧化钙、偏铝酸盐、环状醚类阳离子络合物、玻璃纤维、缓凝剂、发泡剂和淀粉；

所述偏铝酸盐选自碱金属的偏铝酸盐和碱土金属的偏铝酸盐中的任意一种或多种，所述环状醚类阳离子络合物选自冠醚和穴醚中的任意一种或多种；

按重量份计，所述石膏熟料100份、沸石3份至10份、陶粒3份至5份、氧化钙0.05份至0.2份、偏铝酸盐0.05份至0.2份、环状醚类阳离子络合物0.0001份至0.00015份、玻璃纤维0.05份至0.2份、缓凝剂0.2份至1份、发泡剂0.1份至0.5份和淀粉0.2份至1份；

所述石膏熟料是由低品质石膏生料制备形成，所述石膏生料的品位大于80%且不超过85%；

所述低品质石膏生料中包括氯离子和水溶性氧化钠中的任意一种或两种；

所述氯离子的含量不小于400mg/kg，且所述氯离子含量不大于6000mg/kg；

所述水溶性氧化钠的含量不小于0.08%，且所述水溶性氧化钠的含量不大于0.50wt.%；

所述陶粒的1小时吸水率为10%至14%。

2.根据权利要求1所述的纸面石膏板，其中，所述冠醚选自18-冠醚-6和15-冠醚-5中的任意一种或两种，所述穴醚选自穴醚[1,1,1]、穴醚[2,2,1]和穴醚[2,2,2]中的任意一种或两种；

偏铝酸盐选自偏铝酸钠、偏铝酸钾和偏铝酸镁中的任意一种或多种。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的纸面石膏板，其中，所述陶粒的平均粒径为0.5mm至2mm。

4.根据权利要求3所述的纸面石膏板，其中，所述陶粒的筒压强度为2.5MPa至4MPa。

5.根据权利要求3所述的纸面石膏板，其中，所述陶粒的堆积密度为400kg·m^-3至600kg·m^-3。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的纸面石膏板，其中，所述沸石的粒度范围为200目至500目。

7.根据权利要求6所述的纸面石膏板，其中，所述玻璃纤维选自中碱玻璃，无碱玻璃纤维和抗碱玻璃纤维中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述的纸面石膏板，其中，所述玻璃纤维的平均长度为9mm至15mm。

9.根据权利要求7所述的纸面石膏板，其中，所述玻璃纤维的平均单丝直径为10μm至15μm。

10.根据权利要求1至2中任一项所述的纸面石膏板，其中，所述缓凝剂选自柠檬酸、柠檬酸钠、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。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的纸面石膏板的制备方法，包括如下步骤：

1）将所述沸石用去离子水洗涤，之后在高温煅烧；并使用盐水流动态冲洗所述沸石，再将冲洗后的所述沸石真空干燥至恒重；

2）将所述石膏熟料、所述玻璃纤维、所述氧化钙和所述沸石混合均匀得到A料；

3）称量15wt.%至30wt.%的所述A料与所述陶粒混合均匀得到B料；

4）称量水、所述缓凝剂、所述发泡剂、所述淀粉，所述偏铝酸盐、所述环状醚类阳离子络合物混合均匀得到C料；

5）将70wt.%至85wt.%的所述C料与余下的所述A料混合均匀，制得料浆A，所述料浆A与下护面纸接触，制成石膏板下层；

6）余下的所述C料与所述B料混合均匀制得料浆B，所述料浆B铺筑在所述料浆A上，制成石膏板上层；

7）待料浆A和料浆B凝固，与护面纸搭接粘牢成型制得纸面石膏板湿板，待所述纸面石膏板湿板干燥后，即得所述纸面石膏板。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其中，步骤1）中所述高温煅烧的温度为150℃至400℃，煅烧的时间为1h至3h；

所述盐水为0.5mol/L至2.5mol/L的NaCl水溶液，所述盐水流动态冲洗沸石使用的盐水体积不小于所述沸石的体积的10倍；所述真空干燥的干燥温度为40至80℃。