CN117285311A - 一种耐水耐火的多功能纸面石膏板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐水耐火的多功能纸面石膏板及其制备方法，先将氟石膏进行煅烧处理，并与硫酸钾混合研磨，得到预处理氟石膏；然后将脱硫石膏、聚羧酸减水剂、改性淀粉、发泡剂、纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素、氧化锌多孔纳米纤维与水混合均匀，得到石膏浆料；再将预处理氟石膏与水混合后超声波振荡处理，得到氟石膏分散液，接着将氟石膏分散液加入石膏浆料中，搅拌混匀，得到预混浆料；最后将预混浆料浇筑在两层护面纸之间，搭接粘牢成型，得到湿板，凝固，干燥即得。本发明所得纸面石膏板具有优异的耐水性和耐火性，应用范围广。

Description

一种耐水耐火的多功能纸面石膏板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种纸面石膏板，具体涉及一种耐水耐火的多功能纸面石膏板及其制备方法。属于纸面石膏板加工技术领域。
背景技术
石膏板是以建筑石膏为主要原料制成的一种轻质板材，具有重量轻、强度较高、厚度较薄、加工方便以及隔音绝热等特点。纸面石膏板是以石膏为基材，并混入粘结剂、发泡剂等添加剂制成板芯，以两层纸板制成护面纸而得。纸面石膏板被广泛用于医院、住宅、办公楼、商场等建筑物中。
纸面石膏板普遍存在耐水性差的问题，这导致纸面石膏板容易吸水受潮，强度明显降低，发生变形，出现石膏料开裂、脱落等问题，影响建筑外观，也存在严重的安全性问题。
人们通常采用以下方法改善纸面石膏板的耐水性：
1、表面喷涂防水剂：施工要求很高，且一旦表面受到破坏，防水效果也随之消失。
2、掺杂无机胶凝材料：该方法的本质在于石膏水化过程中生成耐水性水化产物，石膏由单一的结晶结构变成晶胶结构，导致石膏板密度增大；另外，由于无机胶凝材料与石膏水化速度不一致，也会影响到石膏板强度；
3、添加憎水性的树脂等有机材料：生产成本高，石膏板中各无机成分的粘合力降低，与表面的护面纸的粘结力更是大大降低，并且，有机物的大量加入也会造成石膏板强度和重量上的变化。
因此，如何对纸面石膏板的耐水性进行进一步改善对于纸面石膏板的发展推广具有非常重要的意义。
在火灾中，纸面石膏板中的二水石膏会持续释放出分子中的两个结晶水，脱水过程中吸收大量热量，从而阻挡明火和烟气扩散，抑制火灾中空气温度升高，具有一定的挡火、隔燃作用。但是，在高温火焰的作用下，纸面石膏板会脱水并收缩开裂、脱落，失去隔火能力。并且，随着居住密度的不断提高以及电器的更多使用，人们面临的消防威胁也更加严峻，故进一步改善纸面石膏板的耐火性是非常必要的。
专利申请CN111606668A公开了一种纸面石膏板，是由磷石膏、多孔矿物材料、氧化钙、改性淀粉、发泡剂以及减水剂等原料制成，其中的多孔矿物材料选自沸石、海泡石或坡缕石中的一种或多种。该专利申请通过在纸面石膏板中加入多孔矿物材料，改善了纸面石膏板中的板芯与护面纸的湿热粘结性能，提高了纸面石膏板的强度，并降低了纸面石膏板的面密度，使其具有一定的调湿功能，在空气湿度较高时，能吸附空气中的水汽，降低室内空气湿度，空气湿度较低时，能释放纸面石膏板中吸附的水汽，调节室内空气湿度。但该纸面石膏板的力学性能和耐火性一般，不能满足更高的使用需求。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种耐水耐火的多功能纸面石膏板及其制备方法，具有优异的耐水性和耐火性，应用范围广。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种耐水耐火的多功能纸面石膏板的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将氟石膏进行煅烧处理，并与硫酸钾混合研磨，得到预处理氟石膏，备用；
(2)然后将脱硫石膏、聚羧酸减水剂、改性淀粉、发泡剂、纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素、氧化锌多孔纳米纤维与水混合均匀，得到石膏浆料；
(3)再将预处理氟石膏与水混合后超声波振荡处理，得到氟石膏分散液，接着将氟石膏分散液加入石膏浆料中，搅拌混匀，得到预混浆料；
(4)最后将预混浆料浇筑在两层护面纸之间，搭接粘牢成型，得到湿板，凝固，干燥，即得。
优选的，步骤(1)中，煅烧处理的工艺条件为：400～500℃煅烧10～20s。
优选的，步骤(1)中，氟石膏、硫酸钾的质量比为10：0.04～0.05。
优选的，步骤(1)中，氟石膏煅烧处理后自然冷却至100～120℃，再与硫酸钾混合研磨至粒径5μm以下。
优选的，步骤(2)中，脱硫石膏、聚羧酸减水剂、改性淀粉、发泡剂、纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素、氧化锌多孔纳米纤维与水的质量比为100：0.2～0.3：0.5～0.7：0.03～0.04：1～2：1～2：70～80。
优选的，步骤(2)中，所述改性淀粉是通过以下方法制备得到的：先将玉米淀粉研磨至粒径1500～1600目，接着加入水中，300～400W超声波振荡处理20～30分钟，然后加入质量浓度15～20％盐酸溶液，200～300r/min搅拌处理2～3小时，最后加入质量浓度15～20％氢氧化钠溶液调节pH＝7，过滤，洗涤，干燥，即得；其中，玉米淀粉、水、盐酸溶液的质量比为2.5～3.5：10：35～40。
优选的，步骤(2)中，所述发泡剂选自十二烷基硫酸钠或油酰基甲基牛磺酸钠。
优选的，步骤(2)中，以重量份计，所述纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素是通过以下方法制备得到的：先将1份纤维素搅拌分散于90～100份水中，接着加入0.1～0.2份漆酶和0.01～0.015份四甲基哌啶氧化物，30～32℃搅拌反应80～90小时，离心取沉淀，水洗4～5次，加入40～50份水中，40～50MPa均质化处理3～4次，得到纳米纤维素溶液；然后向纳米纤维素溶液中加入0.2～0.25份四水合氯化亚铁和0.6～0.7份六水合氯化铁，300～400W超声波振荡处理5～10分钟，加入8～10份质量浓度25～27％氨水溶液，静置20～22小时，透析除去未反应离子，烘干，即得。
优选的，步骤(2)中，以重量份计，所述氧化锌多孔纳米纤维是通过以下方法制备得到的：先将1份聚乙烯吡咯烷酮加入8～10份无水乙醇中，搅拌均匀，接着加入2～3份醋酸锌、3～4份水、0.5～0.6份茶皂素，搅拌混匀，60～70℃搅拌加热30～40分钟，得到纺丝液，然后将纺丝液进行静电纺丝，烘干，煅烧，即得。
进一步优选的，静电纺丝的工艺条件为：针头与接收板之间的距离为18～20cm，电压13～15kV；烘干的工艺条件为：60～70℃烘干12～15小时；煅烧的工艺条件为：400～420℃烘干3～4小时。
优选的，步骤(3)中，预处理氟石膏、水、石膏浆料的质量比为0.5～0.7：10～12：100。
优选的，步骤(3)中，超声波振荡处理的工艺条件为：500～600W超声波振荡处理40～50分钟。
优选的，步骤(4)中，湿板的具体制备方法如下：先将预混浆料倒入压有护面纸的平板成型机中，再在表面附上一层护面纸，在温度200～220℃和压力20～22MPa条件下热压成型，得到厚度9.5～12mm的湿板。
优选的，步骤(4)中，干燥的工艺条件为：180～200℃干燥1～1.5小时，100～120℃干燥2～3小时，40～50℃干燥10～12小时。
一种耐水耐火的多功能纸面石膏板，是通过上述制备方法得到的。
本发明的有益效果：
本发明先将氟石膏进行煅烧处理，并与硫酸钾混合研磨，得到预处理氟石膏；然后将脱硫石膏、聚羧酸减水剂、改性淀粉、发泡剂、纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素、氧化锌多孔纳米纤维与水混合均匀，得到石膏浆料；再将预处理氟石膏与水混合后超声波振荡处理，得到氟石膏分散液，接着将氟石膏分散液加入石膏浆料中，搅拌混匀，得到预混浆料；最后将预混浆料浇筑在两层护面纸之间，搭接粘牢成型，得到湿板，凝固，干燥，得到纸面石膏板。本发明所得纸面石膏板具有优异的耐水性和耐火性，应用范围广。
在纸面石膏板的加工过程中加入预处理氟石膏，一方面，调控石膏凝结时间，用量关键，保证所得纸面石膏板的强度，本申请通过筛选确定了适合的预处理氟石膏添加量；另一方面，调整体系氟含量，协同改善纸面石膏板的耐水性和耐火性。
在制备石膏浆料时加入纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素，它是通过以下方法制备得到的：先将纤维素搅拌分散于水中，接着加入漆酶和四甲基哌啶氧化物，搅拌反应，离心取沉淀，水洗，加入水中，均质化处理，得到纳米纤维素溶液；然后向纳米纤维素溶液中加入四水合氯化亚铁和六水合氯化铁，超声波振荡处理，加入氨水溶液，静置，透析除去未反应离子，烘干，即得。通过在纳米纤维素表面原位生成纳米四氧化三铁，促进石膏浆料的均匀分散，保证纸面石膏板强度，同时与预处理氟石膏、氧化锌多孔纳米纤维等协同改善纸面石膏板的耐水性和耐火性。
在制备石膏浆料时加入氧化锌多孔纳米纤维，它是通过以下方法制备得到的：先将聚乙烯吡咯烷酮加入无水乙醇中，搅拌均匀，接着加入醋酸锌、水、茶皂素，搅拌混匀，搅拌加热，得到纺丝液，然后将纺丝液进行静电纺丝，烘干，煅烧，即得。氧化锌多孔纳米纤维具有多孔结构，促进各组分之间的粘结力，改善产品强度，也通过多孔结构与其他组分协同改善产品的耐水性和耐火性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
实施例1：
一种耐水耐火的多功能纸面石膏板的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将氟石膏于400℃煅烧10s，自然冷却至100℃，接着与硫酸钾混合研磨至粒径5μm以下，得到预处理氟石膏，备用；
(2)然后将10kg脱硫石膏、0.02kg聚羧酸减水剂、0.05kg改性淀粉、0.003kg发泡剂、0.1kg纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素、0.1kg氧化锌多孔纳米纤维与7kg水混合均匀，得到石膏浆料；
(3)再将预处理氟石膏与水混合后超声波振荡处理，得到氟石膏分散液，接着将氟石膏分散液加入石膏浆料中，搅拌混匀，得到预混浆料；
(4)将预混浆料倒入压有护面纸的平板成型机中，再在表面附上一层护面纸，在温度200℃和压力20MPa条件下热压成型，得到厚度9.5mm的湿板，凝固，干燥，即得。
其中，步骤(1)中，氟石膏、硫酸钾的质量比为10：0.04。
步骤(2)中，所述改性淀粉是通过以下方法制备得到的：先将玉米淀粉研磨至粒径1500目，接着加入水中，300W超声波振荡处理20分钟，然后加入质量浓度15％盐酸溶液，200r/min搅拌处理2小时，最后加入质量浓度15～20％氢氧化钠溶液调节pH＝7，过滤，洗涤，干燥，即得；其中，玉米淀粉、水、盐酸溶液的质量比为2.5：10：35。
步骤(2)中，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠。
步骤(2)中，所述纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素是通过以下方法制备得到的：先将1kg纤维素搅拌分散于90kg水中，接着加入0.1kg漆酶和0.01kg四甲基哌啶氧化物，30℃搅拌反应80小时，离心取沉淀，水洗4次，加入40kg水中，40MPa均质化处理3次，得到纳米纤维素溶液；然后向纳米纤维素溶液中加入0.2kg四水合氯化亚铁和0.6kg六水合氯化铁，300W超声波振荡处理5分钟，加入8kg质量浓度25％氨水溶液，静置20小时，透析除去未反应离子，烘干，即得。
步骤(2)中，所述氧化锌多孔纳米纤维是通过以下方法制备得到的：先将1kg聚乙烯吡咯烷酮加入8kg无水乙醇中，搅拌均匀，接着加入2kg醋酸锌、3kg水、0.5kg茶皂素，搅拌混匀，60℃搅拌加热30分钟，得到纺丝液，然后将纺丝液进行静电纺丝，烘干，煅烧，即得。
静电纺丝的工艺条件为：针头与接收板之间的距离为18cm，电压13kV；烘干的工艺条件为：60℃烘干12小时；煅烧的工艺条件为：400℃烘干3小时。
步骤(3)中，预处理氟石膏、水、石膏浆料的质量比为0.5：10：100。
步骤(3)中，超声波振荡处理的工艺条件为：500W超声波振荡处理40分钟。
步骤(4)中，干燥的工艺条件为：180℃干燥1小时，100℃干燥2小时，40℃干燥10小时。
实施例2：
一种耐水耐火的多功能纸面石膏板的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将氟石膏于500℃煅烧20s，自然冷却至120℃，接着与硫酸钾混合研磨至粒径5μm以下，得到预处理氟石膏，备用；
(2)然后将10kg脱硫石膏、0.03kg聚羧酸减水剂、0.07kg改性淀粉、0.004kg发泡剂、0.2kg纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素、0.2kg氧化锌多孔纳米纤维与8kg水混合均匀，得到石膏浆料；
(3)再将预处理氟石膏与水混合后超声波振荡处理，得到氟石膏分散液，接着将氟石膏分散液加入石膏浆料中，搅拌混匀，得到预混浆料；
(4)将预混浆料倒入压有护面纸的平板成型机中，再在表面附上一层护面纸，在温度220℃和压力22MPa条件下热压成型，得到厚度9.5mm的湿板，凝固，干燥，即得。
其中，步骤(1)中，氟石膏、硫酸钾的质量比为10：0.05。
步骤(2)中，所述改性淀粉是通过以下方法制备得到的：先将玉米淀粉研磨至粒径1600目，接着加入水中，400W超声波振荡处理30分钟，然后加入质量浓度20％盐酸溶液，300r/min搅拌处理3小时，最后加入质量浓度20％氢氧化钠溶液调节pH＝7，过滤，洗涤，干燥，即得；其中，玉米淀粉、水、盐酸溶液的质量比为3.5：10：40。
步骤(2)中，所述发泡剂为油酰基甲基牛磺酸钠。
步骤(2)中，所述纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素是通过以下方法制备得到的：先将1kg纤维素搅拌分散于100kg水中，接着加入0.2kg漆酶和0.015kg四甲基哌啶氧化物，32℃搅拌反应90小时，离心取沉淀，水洗5次，加入50kg水中，50MPa均质化处理4次，得到纳米纤维素溶液；然后向纳米纤维素溶液中加入0.25kg四水合氯化亚铁和0.7kg六水合氯化铁，400W超声波振荡处理10分钟，加入10kg质量浓度27％氨水溶液，静置22小时，透析除去未反应离子，烘干，即得。
步骤(2)中，所述氧化锌多孔纳米纤维是通过以下方法制备得到的：先将1kg聚乙烯吡咯烷酮加入10kg无水乙醇中，搅拌均匀，接着加入3kg醋酸锌、4kg水、0.6kg茶皂素，搅拌混匀，70℃搅拌加热40分钟，得到纺丝液，然后将纺丝液进行静电纺丝，烘干，煅烧，即得。
静电纺丝的工艺条件为：针头与接收板之间的距离为20cm，电压15kV；烘干的工艺条件为：70℃烘干15小时；煅烧的工艺条件为：420℃烘干4小时。
步骤(3)中，预处理氟石膏、水、石膏浆料的质量比为0.7：12：100。
步骤(3)中，超声波振荡处理的工艺条件为：600W超声波振荡处理50分钟。
步骤(4)中，干燥的工艺条件为：200℃干燥1.5小时，120℃干燥3小时，50℃干燥12小时。
实施例3：
一种耐水耐火的多功能纸面石膏板的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将氟石膏于400℃煅烧20s，自然冷却至100℃，接着与硫酸钾混合研磨至粒径5μm以下，得到预处理氟石膏，备用；
(2)然后将10kg脱硫石膏、0.03kg聚羧酸减水剂、0.05kg改性淀粉、0.004kg发泡剂、0.1kg纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素、0.2kg氧化锌多孔纳米纤维与7kg水混合均匀，得到石膏浆料；
(3)再将预处理氟石膏与水混合后超声波振荡处理，得到氟石膏分散液，接着将氟石膏分散液加入石膏浆料中，搅拌混匀，得到预混浆料；
(4)将预混浆料倒入压有护面纸的平板成型机中，再在表面附上一层护面纸，在温度220℃和压力20MPa条件下热压成型，得到厚度9.5mm的湿板，凝固，干燥，即得。
其中，步骤(1)中，氟石膏、硫酸钾的质量比为10：0.04。
步骤(2)中，所述改性淀粉是通过以下方法制备得到的：先将玉米淀粉研磨至粒径1600目，接着加入水中，300W超声波振荡处理20～30分钟，然后加入质量浓度20％盐酸溶液，200r/min搅拌处理3小时，最后加入质量浓度15％氢氧化钠溶液调节pH＝7，过滤，洗涤，干燥，即得；其中，玉米淀粉、水、盐酸溶液的质量比为3.5：10：35。
步骤(2)中，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠。
步骤(2)中，所述纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素是通过以下方法制备得到的：先将1kg纤维素搅拌分散于100kg水中，接着加入0.1kg漆酶和0.015kg四甲基哌啶氧化物，30℃搅拌反应90小时，离心取沉淀，水洗4次，加入50kg水中，40MPa均质化处理4次，得到纳米纤维素溶液；然后向纳米纤维素溶液中加入0.2kg四水合氯化亚铁和0.7kg六水合氯化铁，300W超声波振荡处理10分钟，加入8kg质量浓度27％氨水溶液，静置20小时，透析除去未反应离子，烘干，即得。
步骤(2)中，所述氧化锌多孔纳米纤维是通过以下方法制备得到的：先将1kg聚乙烯吡咯烷酮加入10kg无水乙醇中，搅拌均匀，接着加入2kg醋酸锌、4kg水、0.5kg茶皂素，搅拌混匀，70℃搅拌加热30分钟，得到纺丝液，然后将纺丝液进行静电纺丝，烘干，煅烧，即得。
静电纺丝的工艺条件为：针头与接收板之间的距离为20cm，电压13kV；烘干的工艺条件为：70℃烘干12小时；煅烧的工艺条件为：420℃烘干3小时。
步骤(3)中，预处理氟石膏、水、石膏浆料的质量比为0.7：10：100。
步骤(3)中，超声波振荡处理的工艺条件为：600W超声波振荡处理40分钟。
步骤(4)中，干燥的工艺条件为：200℃干燥1小时，120℃干燥2小时，50℃干燥10小时。
实施例4：
一种耐水耐火的多功能纸面石膏板的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将氟石膏于450℃煅烧15s，自然冷却至110℃，接着与硫酸钾混合研磨至粒径5μm以下，得到预处理氟石膏，备用；
(2)然后将10kg脱硫石膏、0.025kg聚羧酸减水剂、0.06kg改性淀粉、0.0035kg发泡剂、0.15kg纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素、0.15kg氧化锌多孔纳米纤维与7.5kg水混合均匀，得到石膏浆料；
(3)再将预处理氟石膏与水混合后超声波振荡处理，得到氟石膏分散液，接着将氟石膏分散液加入石膏浆料中，搅拌混匀，得到预混浆料；
(4)将预混浆料倒入压有护面纸的平板成型机中，再在表面附上一层护面纸，在温度210℃和压力21MPa条件下热压成型，得到厚度9.5mm的湿板，凝固，干燥，即得。
其中，步骤(1)中，氟石膏、硫酸钾的质量比为10：0.045。
步骤(2)中，所述改性淀粉是通过以下方法制备得到的：先将玉米淀粉研磨至粒径1600目，接着加入水中，400W超声波振荡处理25分钟，然后加入质量浓度18％盐酸溶液，250r/min搅拌处理2.5小时，最后加入质量浓度18％氢氧化钠溶液调节pH＝7，过滤，洗涤，干燥，即得；其中，玉米淀粉、水、盐酸溶液的质量比为3：10：38。
步骤(2)中，所述发泡剂为油酰基甲基牛磺酸钠。
步骤(2)中，所述纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素是通过以下方法制备得到的：先将1kg纤维素搅拌分散于95kg水中，接着加入0.15kg漆酶和0.012kg四甲基哌啶氧化物，31℃搅拌反应85小时，离心取沉淀，水洗4次，加入45kg水中，45MPa均质化处理3次，得到纳米纤维素溶液；然后向纳米纤维素溶液中加入0.21kg四水合氯化亚铁和0.65kg六水合氯化铁，400W超声波振荡处理8分钟，加入9kg质量浓度26％氨水溶液，静置21小时，透析除去未反应离子，烘干，即得。
步骤(2)中，所述氧化锌多孔纳米纤维是通过以下方法制备得到的：先将1kg聚乙烯吡咯烷酮加入9kg无水乙醇中，搅拌均匀，接着加入2.5kg醋酸锌、3.5kg水、0.55kg茶皂素，搅拌混匀，65℃搅拌加热35分钟，得到纺丝液，然后将纺丝液进行静电纺丝，烘干，煅烧，即得。
静电纺丝的工艺条件为：针头与接收板之间的距离为19cm，电压14kV；烘干的工艺条件为：65℃烘干13小时；煅烧的工艺条件为：410℃烘干3.5小时。
步骤(3)中，预处理氟石膏、水、石膏浆料的质量比为0.6：11：100。
步骤(3)中，超声波振荡处理的工艺条件为：600W超声波振荡处理45分钟。
步骤(4)中，干燥的工艺条件为：190℃干燥1.5小时，110℃干燥2.5小时，45℃干燥11小时。
对比例1
一种纸面石膏板的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将10kg脱硫石膏、0.02kg聚羧酸减水剂、0.05kg改性淀粉、0.003kg发泡剂、0.1kg纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素、0.1kg氧化锌多孔纳米纤维与7kg水混合均匀，得到石膏浆料；
(2)然后将石膏浆料倒入压有护面纸的平板成型机中，再在表面附上一层护面纸，在温度200℃和压力20MPa条件下热压成型，得到厚度9.5mm的湿板，凝固，干燥，即得。
其中，步骤(1)中，所述改性淀粉是通过以下方法制备得到的：先将玉米淀粉研磨至粒径1500目，接着加入水中，300W超声波振荡处理20分钟，然后加入质量浓度15％盐酸溶液，200r/min搅拌处理2小时，最后加入质量浓度15～20％氢氧化钠溶液调节pH＝7，过滤，洗涤，干燥，即得；其中，玉米淀粉、水、盐酸溶液的质量比为2.5：10：35。
步骤(1)中，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠。
步骤(1)中，所述纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素是通过以下方法制备得到的：先将1kg纤维素搅拌分散于90kg水中，接着加入0.1kg漆酶和0.01kg四甲基哌啶氧化物，30℃搅拌反应80小时，离心取沉淀，水洗4次，加入40kg水中，40MPa均质化处理3次，得到纳米纤维素溶液；然后向纳米纤维素溶液中加入0.2kg四水合氯化亚铁和0.6kg六水合氯化铁，300W超声波振荡处理5分钟，加入8kg质量浓度25％氨水溶液，静置20小时，透析除去未反应离子，烘干，即得。
步骤(1)中，所述氧化锌多孔纳米纤维是通过以下方法制备得到的：先将1kg聚乙烯吡咯烷酮加入8kg无水乙醇中，搅拌均匀，接着加入2kg醋酸锌、3kg水、0.5kg茶皂素，搅拌混匀，60℃搅拌加热30分钟，得到纺丝液，然后将纺丝液进行静电纺丝，烘干，煅烧，即得。
静电纺丝的工艺条件为：针头与接收板之间的距离为18cm，电压13kV；烘干的工艺条件为：60℃烘干12小时；煅烧的工艺条件为：400℃烘干3小时。
步骤(2)中，干燥的工艺条件为：180℃干燥1小时，100℃干燥2小时，40℃干燥10小时。
对比例2
一种纸面石膏板的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将10kg脱硫石膏、0.02kg聚羧酸减水剂、0.05kg改性淀粉、0.003kg发泡剂、0.1kg纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素、0.1kg氧化锌多孔纳米纤维与7kg水混合均匀，得到石膏浆料；
(2)再将粒径5μm以下的氟石膏与水混合后超声波振荡处理，得到氟石膏分散液，接着将氟石膏分散液加入石膏浆料中，搅拌混匀，得到预混浆料；
(3)将预混浆料倒入压有护面纸的平板成型机中，再在表面附上一层护面纸，在温度200℃和压力20MPa条件下热压成型，得到厚度9.5mm的湿板，凝固，干燥，即得。
其中，步骤(1)中，所述改性淀粉是通过以下方法制备得到的：先将玉米淀粉研磨至粒径1500目，接着加入水中，300W超声波振荡处理20分钟，然后加入质量浓度15％盐酸溶液，200r/min搅拌处理2小时，最后加入质量浓度15～20％氢氧化钠溶液调节pH＝7，过滤，洗涤，干燥，即得；其中，玉米淀粉、水、盐酸溶液的质量比为2.5：10：35。
步骤(1)中，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠。
步骤(1)中，所述纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素是通过以下方法制备得到的：先将1kg纤维素搅拌分散于90kg水中，接着加入0.1kg漆酶和0.01kg四甲基哌啶氧化物，30℃搅拌反应80小时，离心取沉淀，水洗4次，加入40kg水中，40MPa均质化处理3次，得到纳米纤维素溶液；然后向纳米纤维素溶液中加入0.2kg四水合氯化亚铁和0.6kg六水合氯化铁，300W超声波振荡处理5分钟，加入8kg质量浓度25％氨水溶液，静置20小时，透析除去未反应离子，烘干，即得。
步骤(1)中，所述氧化锌多孔纳米纤维是通过以下方法制备得到的：先将1kg聚乙烯吡咯烷酮加入8kg无水乙醇中，搅拌均匀，接着加入2kg醋酸锌、3kg水、0.5kg茶皂素，搅拌混匀，60℃搅拌加热30分钟，得到纺丝液，然后将纺丝液进行静电纺丝，烘干，煅烧，即得。
静电纺丝的工艺条件为：针头与接收板之间的距离为18cm，电压13kV；烘干的工艺条件为：60℃烘干12小时；煅烧的工艺条件为：400℃烘干3小时。
步骤(2)中，氟石膏、水、石膏浆料的质量比为0.5：10：100。
步骤(2)中，超声波振荡处理的工艺条件为：500W超声波振荡处理40分钟。
步骤(3)中，干燥的工艺条件为：180℃干燥1小时，100℃干燥2小时，40℃干燥10小时。
对比例3
一种纸面石膏板的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将氟石膏于400℃煅烧10s，自然冷却至100℃，接着与硫酸钾混合研磨至粒径5μm以下，得到预处理氟石膏，备用；
(2)然后将10kg脱硫石膏、0.02kg聚羧酸减水剂、0.05kg改性淀粉、0.003kg发泡剂、0.1kg氧化锌多孔纳米纤维与7kg水混合均匀，得到石膏浆料；
(3)再将预处理氟石膏与水混合后超声波振荡处理，得到氟石膏分散液，接着将氟石膏分散液加入石膏浆料中，搅拌混匀，得到预混浆料；
(4)将预混浆料倒入压有护面纸的平板成型机中，再在表面附上一层护面纸，在温度200℃和压力20MPa条件下热压成型，得到厚度9.5mm的湿板，凝固，干燥，即得。
其中，步骤(1)中，氟石膏、硫酸钾的质量比为10：0.04。
步骤(2)中，所述改性淀粉是通过以下方法制备得到的：先将玉米淀粉研磨至粒径1500目，接着加入水中，300W超声波振荡处理20分钟，然后加入质量浓度15％盐酸溶液，200r/min搅拌处理2小时，最后加入质量浓度15～20％氢氧化钠溶液调节pH＝7，过滤，洗涤，干燥，即得；其中，玉米淀粉、水、盐酸溶液的质量比为2.5：10：35。
步骤(2)中，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠。
步骤(2)中，所述氧化锌多孔纳米纤维是通过以下方法制备得到的：先将1kg聚乙烯吡咯烷酮加入8kg无水乙醇中，搅拌均匀，接着加入2kg醋酸锌、3kg水、0.5kg茶皂素，搅拌混匀，60℃搅拌加热30分钟，得到纺丝液，然后将纺丝液进行静电纺丝，烘干，煅烧，即得。
静电纺丝的工艺条件为：针头与接收板之间的距离为18cm，电压13kV；烘干的工艺条件为：60℃烘干12小时；煅烧的工艺条件为：400℃烘干3小时。
步骤(3)中，预处理氟石膏、水、石膏浆料的质量比为0.5：10：100。
步骤(3)中，超声波振荡处理的工艺条件为：500W超声波振荡处理40分钟。
步骤(4)中，干燥的工艺条件为：180℃干燥1小时，100℃干燥2小时，40℃干燥10小时。
对比例4
一种纸面石膏板的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将氟石膏于400℃煅烧10s，自然冷却至100℃，接着与硫酸钾混合研磨至粒径5μm以下，得到预处理氟石膏，备用；
(2)然后将10kg脱硫石膏、0.02kg聚羧酸减水剂、0.05kg改性淀粉、0.003kg发泡剂、0.1kg纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素与7kg水混合均匀，得到石膏浆料；
(3)再将预处理氟石膏与水混合后超声波振荡处理，得到氟石膏分散液，接着将氟石膏分散液加入石膏浆料中，搅拌混匀，得到预混浆料；
(4)将预混浆料倒入压有护面纸的平板成型机中，再在表面附上一层护面纸，在温度200℃和压力20MPa条件下热压成型，得到厚度9.5mm的湿板，凝固，干燥，即得。
其中，步骤(1)中，氟石膏、硫酸钾的质量比为10：0.04。
步骤(2)中，所述改性淀粉是通过以下方法制备得到的：先将玉米淀粉研磨至粒径1500目，接着加入水中，300W超声波振荡处理20分钟，然后加入质量浓度15％盐酸溶液，200r/min搅拌处理2小时，最后加入质量浓度15～20％氢氧化钠溶液调节pH＝7，过滤，洗涤，干燥，即得；其中，玉米淀粉、水、盐酸溶液的质量比为2.5：10：35。
步骤(2)中，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠。
步骤(2)中，所述纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素是通过以下方法制备得到的：先将1kg纤维素搅拌分散于90kg水中，接着加入0.1kg漆酶和0.01kg四甲基哌啶氧化物，30℃搅拌反应80小时，离心取沉淀，水洗4次，加入40kg水中，40MPa均质化处理3次，得到纳米纤维素溶液；然后向纳米纤维素溶液中加入0.2kg四水合氯化亚铁和0.6kg六水合氯化铁，300W超声波振荡处理5分钟，加入8kg质量浓度25％氨水溶液，静置20小时，透析除去未反应离子，烘干，即得。
步骤(3)中，预处理氟石膏、水、石膏浆料的质量比为0.5：10：100。
步骤(3)中，超声波振荡处理的工艺条件为：500W超声波振荡处理40分钟。
步骤(4)中，干燥的工艺条件为：180℃干燥1小时，100℃干燥2小时，40℃干燥10小时。
试验例
对实施例1～4和对比例1～4所得纸面石膏板进行性能考察，具体参考GB/T9775-2008《纸面石膏板》对断裂荷载、吸水率和遇火稳定性进行考察。结果见表1。
表1.纸面石膏板性能考察结果
由表1可知，实施例1～4所得纸面石膏板的断裂荷载高，吸水率低，遇火稳定性好，远远优于GB/T9775-2008《纸面石膏板》中的规定，说明具有良好的强度和耐水性、耐火性。
对比例1略去预处理氟石膏，对比例2的氟石膏未经预处理，对比例3略去纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素，对比例4略去氧化锌多孔纳米纤维，纸面石膏板的强度和耐水性、耐火性均明显变差，说明本发明特殊处理的氟石膏与纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素、氧化锌多孔纳米纤维协同作用，改善产品强度和耐水性、耐火性。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种耐水耐火的多功能纸面石膏板的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)先将氟石膏进行煅烧处理，并与硫酸钾混合研磨，得到预处理氟石膏，备用；
(2)然后将脱硫石膏、聚羧酸减水剂、改性淀粉、发泡剂、纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素、氧化锌多孔纳米纤维与水混合均匀，得到石膏浆料；
(3)再将预处理氟石膏与水混合后超声波振荡处理，得到氟石膏分散液，接着将氟石膏分散液加入石膏浆料中，搅拌混匀，得到预混浆料；
(4)最后将预混浆料浇筑在两层护面纸之间，搭接粘牢成型，得到湿板，凝固，干燥，即得。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，煅烧处理的工艺条件为：400～500℃煅烧10～20s；
氟石膏、硫酸钾的质量比为10：0.04～0.05；
氟石膏煅烧处理后自然冷却至100～120℃，再与硫酸钾混合研磨至粒径5μm以下。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，脱硫石膏、聚羧酸减水剂、改性淀粉、发泡剂、纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素、氧化锌多孔纳米纤维与水的质量比为100：0.2～0.3：0.5～0.7：0.03～0.04：1～2：1～2：70～80。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述改性淀粉是通过以下方法制备得到的：先将玉米淀粉研磨至粒径1500～1600目，接着加入水中，300～400W超声波振荡处理20～30分钟，然后加入质量浓度15～20％盐酸溶液，200～300r/min搅拌处理2～3小时，最后加入质量浓度15～20％氢氧化钠溶液调节pH＝7，过滤，洗涤，干燥，即得；其中，玉米淀粉、水、盐酸溶液的质量比为2.5～3.5：10：35～40。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述发泡剂选自十二烷基硫酸钠或油酰基甲基牛磺酸钠。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，以重量份计，所述纳米四氧化三铁修饰纳米纤维素是通过以下方法制备得到的：先将1份纤维素搅拌分散于90～100份水中，接着加入0.1～0.2份漆酶和0.01～0.015份四甲基哌啶氧化物，30～32℃搅拌反应80～90小时，离心取沉淀，水洗4～5次，加入40～50份水中，40～50MPa均质化处理3～4次，得到纳米纤维素溶液；然后向纳米纤维素溶液中加入0.2～0.25份四水合氯化亚铁和0.6～0.7份六水合氯化铁，300～400W超声波振荡处理5～10分钟，加入8～10份质量浓度25～27％氨水溶液，静置20～22小时，透析除去未反应离子，烘干，即得。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，以重量份计，所述氧化锌多孔纳米纤维是通过以下方法制备得到的：先将1份聚乙烯吡咯烷酮加入8～10份无水乙醇中，搅拌均匀，接着加入2～3份醋酸锌、3～4份水、0.5～0.6份茶皂素，搅拌混匀，60～70℃搅拌加热30～40分钟，得到纺丝液，然后将纺丝液进行静电纺丝，烘干，煅烧，即得。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，预处理氟石膏、水、石膏浆料的质量比为0.5～0.7：10～12：100；
超声波振荡处理的工艺条件为：500～600W超声波振荡处理40～50分钟。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，湿板的具体制备方法如下：先将预混浆料倒入压有护面纸的平板成型机中，再在表面附上一层护面纸，在温度200～220℃和压力20～22MPa条件下热压成型，得到厚度9.5～12mm的湿板；
干燥的工艺条件为：180～200℃干燥1～1.5小时，100～120℃干燥2～3小时，40～50℃干燥10～12小时。
10.一种耐水耐火的多功能纸面石膏板，其特征在于，是通过权利要求1～9中任一项所述制备方法得到的。
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