CN116283181A - 一种改性磷石膏无纸面石膏板 - Google Patents

一种改性磷石膏无纸面石膏板 Download PDF

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Abstract

本申请涉及石膏板材的领域，具体公开了一种改性磷石膏无纸面石膏板。一种改性磷石膏无纸面石膏板由包括以下重量份的原料制成：改性磷石膏60～80份，水泥7～13份，减水剂0.1～0.3份，复合增强纤维2.5～7.5份，防水剂0.4～0.6份，水40～50份，填充组分5.2～8份，所述填充组分包括渗透剂、稀释剂和固化促进剂，所述渗透剂、稀释剂和固化促进剂三者重量之比为15～25:6～10:5。本申请的改性磷石膏无纸面石膏板可用于建筑装修，其具有致密度高，耐水性能良好的优点。

Description

一种改性磷石膏无纸面石膏板
技术领域
本申请涉及石膏板材的领域，更具体地说，它涉及一种改性磷石膏无纸面石膏板。
背景技术
无纸面石膏板作为一种性能优越的代木板材，主要用于墙板、模板、铺地板、防火板及其他代木领域，也可以用作电工绝缘板材，经特别处理以后，还可以进一步生产出许多种其他板材，也可以生产家具等制品，用途非常广泛。
磷石膏是湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物，其组分主要是二水硫酸钙，因此可以作为天然石膏的替代物，与水泥等原料混合作为胶凝材料并与纤维混合从而制成相应的石膏板。
但是，磷石膏内存在的可溶性磷与水泥水化产生的氢氧化钙结合生成难溶性盐，胶凝材料流动性降低，导致石膏板的致密性降低，进而导致石膏板的耐水性下降。
发明内容
为了减少石膏板，本申请提供一种改性磷石膏无纸面石膏板，采用如下的技术方案：一种改性磷石膏无纸面石膏板，由包括以下重量份的原料制成：改性磷石膏60～80份，水泥7～13份，减水剂0.1～0.3份，复合增强纤维2.5～7.5份，防水剂0.4～0.6份，水40～50份，填充组分5.2～8份，所述填充组分包括渗透剂、稀释剂和固化促进剂，所述渗透剂、稀释剂和固化促进剂三者重量之比为15～25:6～10:5。
通过采用上述技术方案，由于采用稀释剂对渗透剂进行稀释，从而降低渗透剂粘度，提高渗透剂的渗透能力对缝隙进行填充，固化促进剂促进缝隙内的渗透剂固化，从而有效提高石膏板致密度，进而提高石膏板的耐水性能。
优选的，所述改性磷石膏包括磷石膏、粉煤灰和生石灰，所述改性磷石膏包括磷石膏、粉煤灰和生石灰三者重量之比为35:13:2。
通过采用上述技术方案，生石灰和粉煤灰对磷石膏内的水溶性磷进行消耗，从而减少水泥水化过程中水溶性磷与氢氧化钙的结合，从而减少对胶凝材料流动性的影响，进而减少对石膏板致密性和耐水性的影响。
优选的，所述改性磷石膏由以下步骤制得：将磷石膏、粉煤灰和生石灰三者混合，加水调整含水量为15％，陈化24h之后先于60℃环境中干燥2h，再经800℃煅烧1h，煅烧结束后球磨至500目，加水调整含水量为8％，陈化12h制得改性磷石膏。
通过采用上述技术方案，先通过加水活化生石灰对磷石膏进行消解，再通过干燥和煅烧进一步使得可溶性的化合物转变为不溶性的化合物，降低其活性，从而减少对水泥水化的影响。
优选的，所述固化促进剂包括芯材和外附体，所述芯材为改性层状双金属氢氧化物，所述外附体为脲醛树脂。
通过采用上述技术方案，以脲醛树脂作为外附体提高改性层状双金属氢氧化物的结构稳定性，从而使得进入其层间的可溶性磷所形成的磷酸盐不易使得改性层状双金属氢氧化物结构被破坏，改性层状双金属氢氧化物则同时促进渗透剂固化，对石膏板缝隙进行有效填充，提高其耐水性能。
优选的，所述改性层状双金属氢氧化物为铁铝层状双金属氢氧化物。
通过采用上述技术方案，铁离子和铝离子均对可溶性磷起到吸附的作用，从而减少与氢氧化钙结合的可溶性磷，吸附有可溶性磷的铁铝层状双金属氢氧化物同时进一步促进渗透剂固化，有效提高石膏板致密度。
优选的，所述固化促进剂由以下步骤制得：S1、先合成脲甲醛预聚体，冷却至室温备用；S2、将S1制得的脲甲醛预聚体进行乳化处理，加入改性层状双金属氢氧化物500r/min搅拌30min，调节pH为3,60℃反应2h后对产物进行过滤干燥，然后研磨至800目制得固化促进剂。
通过采用上述技术方案，先将脲醛树脂负载于改性层状双金属氢氧化物上，然后通过研磨使得表面的脲醛树脂破碎，从而使内部的改性层状双金属氢氧化物部分露出，脲醛树脂增强改性层状双金属氢氧化物结构稳定性，并且使得改性层状双金属氢氧化物得以与可溶性磷结合，对可溶性磷进行有效吸附。
优选的，所述复合增强纤维包括硅灰石纤维、剑麻纤维和偶联剂，所述硅灰石纤维、剑麻纤维和偶联剂三者重量之比为12:12:1。
通过采用上述技术方案，经偶联剂改性后的硅灰石纤维和剑麻纤维与磷石膏界面结合增强，从而有效提高石膏板的横纵载荷。
优选的，所述石膏板由以下步骤制得：将各原料混合搅拌均匀形成混合料浆，将混合料浆经成型机制得改性磷石膏无纸面石膏板。
通过采用上述技术方案，搅拌混合制得混合料浆，再经成型机制得无纸面石膏板，操作简单方便。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用经稀释剂稀释后的渗透剂对石膏板内部缝隙进行填充，然后通过固化促进剂促进渗透剂固化，从而使得石膏板致密性和耐水性得以提升，减少可溶性磷对胶凝材料影响而对石膏板耐水性的影响。
2、本申请中优选采用铁铝层状双金属氢氧化物对可溶性磷进行吸附，从而减少与氢氧化钙结合的可溶性磷，有效减少可溶性磷对胶凝材料流动性的影响，进而减少对石膏板致密性和耐水性的影响。
3、本申请中优选采用脲醛树脂对铁铝层状双金属氢氧化物进行增强，提高铁铝层状双金属氢氧化物结构稳定性，从而使得吸附有可溶性磷的固化促进剂对渗透剂的促进作用进一步增强。
具体实施方式
本申请中磷石膏附着水含量为24％，二水石膏含量85％，平均粒径为50μm，pH为3.0，可溶磷含量为0.7％；防水剂为乳化石蜡防水剂，采购自市售；水泥为42.5普通硅酸盐水泥；减水剂为聚羧酸减水剂，采购自市售；粉煤灰细度为200目，采购自市售；生石灰细度为200目，采购自市售；渗透剂为E-80高渗透环氧树脂，采购自市售；所述稀释剂为环氧树脂稀释剂，牌号为HN-135；所述硅灰石纤维长径比为15:1，采购自市售；所述剑麻纤维长度为20mm，采购自市售；所述偶联剂为KH560偶联剂，采购自市售。
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
制备例
制备例1
本制备例公开一种改性磷石膏，其由以下步骤制得：将磷石膏、粉煤灰和生石灰三者按照35:13:2的重量比混合，加水调整含水量为15％，陈化24h之后先于60℃环境中干燥2h，再经800℃煅烧1h，煅烧结束后球磨至500目，加水调整含水量为8％，陈化12h制得改性磷石膏。
制备例2
本制备例公开一种铁铝层状双金属氢氧化物，其由以下步骤制得：将0.8kg四水氯化铁和0.48kg六水氯化铝与15L去离子水混合，加入浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液调整pH为10,120℃反应24h，冷却后经蒸馏水洗涤然后80℃干燥12h，研磨至500目得到铁铝层状双金属氢氧化物。
制备例3
本制备例提供一种固化促进剂，其由以下步骤制得：
S1、将尿素和37％甲醛溶液按照1:2的重量比混合，加入三乙醇胺调整pH为8,70℃反应1h，制得脲甲醛预聚体，冷却至室温备用；
S2、将S1中脲甲醛预聚体与制备例2制得的铁铝层状双金属氢氧化物以及1％浓度的十二烷基苯磺酸水溶液按照10:1:1的比例混合，500r/min搅拌30min，加入0.1mol/L的稀硫酸调节pH为3,60℃反应2h后对产物进行过滤干燥，然后研磨至800目制得固化促进剂。
实施例
实施例1
本实施例公开一种改性磷石膏无纸面石膏板，其由以下步骤制得：先将1.2kg硅灰石纤维、1.2kg剑麻纤维和0.1kg偶联剂搅拌混合均匀，再与60kg制备例1制得的磷石膏、7kg水泥、0.1kg减水剂、0.4kg防水剂、40kg水、3kg渗透剂、1.2kg稀释剂和1kg制备例3制得的固化促进剂搅拌混合均匀制得混合料浆，将混合料浆经成型机制成改性磷石膏无纸面石膏板。
实施例2
本实施例公开一种改性磷石膏无纸面石膏板，其由以下步骤制得：先将2.4kg硅灰石纤维、2.4kg剑麻纤维和0.2kg偶联剂搅拌混合均匀，再与70kg制备例1制得的磷石膏、10kg水泥、0.2kg减水剂、0.5kg防水剂、45kg水、4.5kg渗透剂、1.6kg稀释剂和1kg制备例3制得的固化促进剂搅拌混合均匀制得混合料浆，将混合料浆经成型机制成改性磷石膏无纸面石膏板。
实施例3
本实施例公开一种改性磷石膏无纸面石膏板，其由以下步骤制得：先将3.6kg硅灰石纤维、3.6kg剑麻纤维和0.3kg偶联剂搅拌混合均匀，再与80kg制备例1制得的磷石膏、13kg水泥、0.3kg减水剂、0.6kg防水剂、50kg水、5kg渗透剂、2kg稀释剂和1kg制备例3制得的固化促进剂搅拌混合均匀制得混合料浆，将混合料浆经成型机制成改性磷石膏无纸面石膏板。
实施例4
本实施例公开一种改性磷石膏无纸面石膏板，其与实施例2不同之处在于：硅灰石纤维加入量为4.8kg，剑麻纤维加入量为0kg。
实施例5
本实施例公开一种改性磷石膏无纸面石膏板，其与实施例2不同之处在于：硅灰石纤维加入量为2.5kg，剑麻纤维加入量为2.5kg，偶联剂加入量为0kg。
实施例6
本实施例公开一种改性磷石膏无纸面石膏板，其与实施例2不同之处在于：硅灰石纤维加入量为0kg，剑麻纤维加入量为4.8kg。
对比例
对比例1
本对比例公开一种改性磷石膏无纸面石膏板，其与实施例2不同之处在于：未添加固化促进剂。
对比例2
本对比例公开一种改性磷石膏无纸面石膏板，其与实施例2不同之处在于：未添加稀释剂。
对比例3
本对比例公开一种改性磷石膏无纸面石膏板，其与实施例2不同之处在于：未添加固化促进剂和稀释剂。
对比例4
本对比例公开一种改性磷石膏无纸面石膏板，其与实施例2不同之处在于：未添加渗透剂、稀释剂和固化促进剂。
表1实施例和对比例原料表(kg)
Figure BDA0004039126230000051
Figure BDA0004039126230000061
性能检测试验实施例与对比例制得的改性磷石膏无纸面石膏板均设计尺寸为1200*600*12mm，然后测定其纵向断裂荷载(N)、横向断裂荷载(N)、吸水率(％)和表面吸水量(g/m2)。
表2性能检测数据表
纵向断裂荷载 横向断裂荷载 吸水率 表面吸水量
实施例1 424 164 6 119
实施例2 446 179 5 112
实施例3 439 176 5 114
实施例4 421 162 5 124
实施例5 408 152 5 131
实施例6 419 158 5 127
对比例1 384 152 9 134
对比例2 392 159 9 136
对比例3 372 147 12 141
对比例4 364 141 14 152
结合对比例1、对比例3和对比例4并结合表2可以看出，以高渗透树脂作为渗透剂，当胶凝材料流动受影响时，渗透剂进入石膏板缝隙中，从而对缝隙进行填充；在此基础上增加附着有脲醛树脂的铁铝层状双金属氢氧化物作为固化促进剂，铁铝层状双金属氢氧化物与可溶性磷结合，可溶性磷进入铁铝层状双金属氢氧化物层间或者附着结合于铁铝层状双金属氢氧化物表面，从而有效减少与氢氧化钙结合的可溶性磷，减少对胶凝材料流动的影响，进一步提高致密度；脲醛树脂提高铁铝层状双金属氢氧化物结构稳定性，附着有脲醛树脂的铁铝层状双金属氢氧化物促进高渗透树脂结晶，从而提高石膏板的致密性和耐水性。
结合对比例2、对比例3和对比例4并结合表2可以看出，以高渗透树脂作为渗透剂对石膏板分析进行填充时，稀释剂降低其粘度，提高其流动度，从而使得高渗透树脂更容易进入缝隙深处，有效提高填充度，使得石膏板致密度性和耐水性提升。
结合实施例2和对比例1～4并结合表2可以看出，使用稀释剂和固化促进剂提高渗透剂的性能，相较于只增加稀释剂或者只增加固化促进剂性能得以进一步提升，原因在于稀释剂降低渗透剂粘度，提高其渗透能力的同时，渗透剂流动度提升，能带动固化促进剂进入缝隙中，一方面对缝隙进行填充，另一方面促进缝隙中渗透剂的固化，提高石膏板的耐水性。
结合实施例2和实施例4～6并结合表2可以看出，相较于仅添加未经偶联剂改性的硅灰石纤维和剑麻纤维，添加偶联剂改性后的硅灰石纤维或剑麻纤维又或者硅灰石纤维和剑麻纤维的混合物，最终使得石膏板的断裂载荷均得以提升，主要原因在于偶联剂对硅灰石纤维和剑麻纤维表面进行改性，使得硅灰石纤维和剑麻纤维与磷石膏的界面结合强度增加，故而石膏的断裂载荷得以提升。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种改性磷石膏无纸面石膏板，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：改性磷石膏60～80份，水泥7～13份，减水剂0.1～0.3份，复合增强纤维2.5～7.5份，防水剂0.4～0.6份，水40～50份，填充组分5.2～8份，所述填充组分包括渗透剂、稀释剂和固化促进剂，所述渗透剂、稀释剂和固化促进剂三者重量之比为15～25:6～10:5。
2.根据权利要求1所述的改性磷石膏无纸面石膏板，其特征在于：所述改性磷石膏包括磷石膏、粉煤灰和生石灰，所述改性磷石膏包括磷石膏、粉煤灰和生石灰三者重量之比为35:13:2。
3.根据权利要求2所述的改性磷石膏无纸面石膏板，其特征在于：所述改性磷石膏由以下步骤制得：将磷石膏、粉煤灰和生石灰三者混合，加水调整含水量为15%，陈化24h之后先于60℃环境中干燥2h，再经800℃煅烧1h，煅烧结束后球磨至500目，加水调整含水量为8%，陈化12h制得改性磷石膏。
4.根据权利要求1所述的改性磷石膏无纸面石膏板，其特征在于：所述固化促进剂包括芯材和外附体，所述芯材为改性层状双金属氢氧化物，所述外附体为脲醛树脂。
5.根据权利要求4所述的改性磷石膏无纸面石膏板，其特征在于：所述改性层状双金属氢氧化物为铁铝层状双金属氢氧化物。
6.根据权利要求5所述的改性磷石膏无纸面石膏板，其特征在于：所述固化促进剂由以下步骤制得：S1、先合成脲甲醛预聚体，冷却至室温备用；S2、将S1制得的脲甲醛预聚体进行乳化处理，加入改性层状双金属氢氧化物500r/min搅拌30min，调节pH为3,60℃反应2h后对产物进行过滤干燥，然后研磨至800目制得固化促进剂。
7.根据权利要求1所述的改性磷石膏无纸面石膏板，其特征在于：所述复合增强纤维包括硅灰石纤维、剑麻纤维和偶联剂，所述硅灰石纤维、剑麻纤维和偶联剂三者重量之比为12:12:1。
8.根据权利要求1所述的改性磷石膏无纸面石膏板，其特征在于：所述石膏板由以下步骤制得：将各原料混合搅拌均匀形成混合料浆，将混合料浆经成型机制得改性磷石膏无纸面石膏板。
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