專利名稱:一種防水保溫輕質(zhì)高強(qiáng)石膏板材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于無機(jī)膠凝材料應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種利用物理發(fā)泡與防水措施相結(jié)合制備防水保溫輕質(zhì)高強(qiáng)石膏板的方法。
背景技術(shù):
我國(guó)對(duì)建筑節(jié)能越來越重視,墻體保溫是建筑節(jié)能的重要措施,保溫板材是建筑節(jié)能的重要產(chǎn)品。目前市場(chǎng)上的保溫板材種類繁多,主要分為無機(jī)保溫材料和有機(jī)保溫材料。無機(jī)保溫材料有加氣混凝土、發(fā)泡水泥、發(fā)泡玻璃、無機(jī)保溫漿料、巖棉板、玻璃棉、改性珍珠巖等,無機(jī)保溫材料防火,但吸水率高、易脫落;有機(jī)保溫材料主要包括EPS (可發(fā)性聚苯乙烯)和XPS (擠塑聚苯乙烯)、TO (聚氨酯)和酚醛發(fā)泡材料,有機(jī)保溫材料一般都具有良好的保溫效果,但是易燃易老化,存在安全隱患。石膏板材是無機(jī)保溫材料的一種,具有質(zhì)輕、保溫、隔音、抗震、可回收、價(jià)廉、施工方便等優(yōu)點(diǎn),是理想的保溫板材。但是石膏板材多孔且石膏晶體在水中會(huì)緩慢溶解,通常在潮濕環(huán)境中使用一段時(shí)間,一方面會(huì)松散變形導(dǎo)致強(qiáng)度降低,另一方面吸水后導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)增加,從而降低保溫性能。石膏耐水性差使得石膏保溫板材的應(yīng)用受到限制,在建筑外墻等對(duì)防潮要求比較高的場(chǎng)合,普通保溫石膏板性能不能滿足使用要求,因此需要提高保溫石膏的防水性能。石膏材料的保溫原理是材料內(nèi)部有大量孔隙,孔隙中充滿空氣,從而降低了石膏材料熱傳導(dǎo)性能,表現(xiàn)為材料的導(dǎo)熱系數(shù)減小,達(dá)到保溫效果。增加孔隙率有兩種方法:
(I)在石膏中加入輕質(zhì)骨料·,如膨脹珍珠巖、聚苯乙烯泡沫等。如公開號(hào)為CN1245789A的發(fā)明專利,報(bào)道了一種加入泡沫塑料顆粒制備輕質(zhì)石膏板的方法。然而,膨脹珍珠巖吸水性強(qiáng)、易粉化、在料漿施工中體積收縮率大,使得產(chǎn)品后期強(qiáng)度小、保溫性能降低,而聚苯乙烯泡沫制得的保溫材料有耐溫低、強(qiáng)度小、遇火高溫下產(chǎn)生有害氣體、抗老化性能差和施工中容易反彈等缺點(diǎn)。(2)采用發(fā)泡方法制備多孔型石膏材料。比如加入表面活性劑等有機(jī)添加劑的辦法。在發(fā)泡機(jī)中使水、表面活性劑與石膏粉快速攪拌,使足夠的空氣混入其中,被動(dòng)地形成泡沫漿料,水化硬化后得到多孔型石膏材料,如公開號(hào)為CN102093072A的發(fā)明專利,報(bào)道了加入發(fā)泡劑通進(jìn)入專門的發(fā)泡機(jī)發(fā)泡,制備氟石膏發(fā)泡材料。如果石膏保溫板材要用于外墻或潮濕環(huán)境,則須滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9775-2008中關(guān)于防潮石膏板吸水率小于10%的規(guī)定。人們一直在研究提高石膏板的防水性,一種方法是摻入無機(jī)膠凝材料,使得石膏基材料由氣硬性膠凝材料轉(zhuǎn)變?yōu)樗残阅z凝材料。另一種方法是加入有機(jī)防水材料,在石膏表面形成一層防水膜,如公開號(hào)為CN101580375A的發(fā)明專利,介紹了一種高強(qiáng)防水石膏板的制備方法,即通過聚合物乳液來賦予產(chǎn)品的防水性能。保溫石膏板因?yàn)楸旧砭哂泻艽蟮目紫堵?,容易吸收更多的水,因此兼具保溫和防水功能是比較困難的,目前相關(guān)技術(shù)還很少。公開號(hào)為CN101096306A的發(fā)明專利,介紹了一種高強(qiáng)防水石膏砌塊制備方法,利用天然納米級(jí)海泡石粉和蒙脫石粉對(duì)石膏砌塊的增強(qiáng)和減重效果,利用含氫硅油使產(chǎn)品防水透氣。公開號(hào)為CN101580370A的發(fā)明專利,介紹了一種高強(qiáng)防水石膏板的制備方法,采用聚丙烯纖維和玻璃纖維增加強(qiáng)度,采用膨脹珍珠巖降低容重,利用聚合物乳液防水,由于膨脹珍珠巖容易吸水,因此難以得到良好的防水效果。公開號(hào)為CN102093072A的發(fā)明專利報(bào)道了以氟石膏為主要原料和數(shù)種外加劑制備輕質(zhì)、防水、耐火、保溫的石膏材料。英國(guó)專利GB2475900A采用輕質(zhì)填料膨脹聚苯乙烯、硫鋁酸鹽水泥和有機(jī)硅防水劑制備輕質(zhì)防水石膏板,但是加入了膨脹聚苯乙烯,在高溫條件下可能釋放有毒氣體。保溫石膏板屬于大孔隙材料,必然會(huì)面臨強(qiáng)度較低的問題。提高石膏板強(qiáng)度的方法有添加增強(qiáng)纖維,如公開號(hào)為CN201010268882.1的發(fā)明專利利用萬維短玻纖增強(qiáng)石膏板強(qiáng)度。公開號(hào)為CN01130495.2的發(fā)明專利利用蔗渣纖維增強(qiáng)石膏板強(qiáng)度。利用高強(qiáng)石膏粉(S卩α半水石膏粉)為原料也可制作高強(qiáng)石膏板,目前相關(guān)專利較少。公開號(hào)為CN1184162C的中國(guó)發(fā)明專利文獻(xiàn)公開了一種石膏作為建筑板材原料的應(yīng)用,主要發(fā)明點(diǎn)在于所說的石膏為α-半水石膏,用α-半水石膏為原料生產(chǎn)的石膏建筑板材,可以是發(fā)泡的或未發(fā)泡的素板、加纖維板、覆紙板及玻璃纖維網(wǎng)布復(fù)合板等;其制作發(fā)泡板所用的發(fā)泡劑為硫酸。與普通石膏建筑板材相比,α-半水石膏建筑板材在強(qiáng)度、剛度、抗沖擊、耐水性方面都強(qiáng)于前者;發(fā)泡板更具有較好的保溫隔熱、隔音、抗震性能;作墻體板材時(shí),不須依附龍骨架,不須增設(shè)保溫隔熱、隔音層,可獨(dú)立作分隔墻體,或復(fù)合后作外
m ο目前,保溫石膏存在的技術(shù)問題:(1)強(qiáng)度低,一是因?yàn)槠浯罂紫?;二是大多石膏板以β_半水石膏為原材料;(2)某些石膏保溫材料仍然具有一定的安全隱患,這主要源于復(fù)合材料的安全性不夠好或添加劑有一定的毒害性;(3)保溫石膏板難以用于外墻或潮濕環(huán)境,原因是吸水率大。目前提高石膏防水性能的主要方法是減小孔隙率或改變石膏膠凝體系,該法針對(duì)密實(shí)的石膏材料,這與追求高孔隙輕質(zhì)石膏產(chǎn)品目標(biāo)相背。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種防水保溫輕質(zhì)高強(qiáng)石膏板材及其制備方法,本發(fā)明的制備方法可以得到保溫性能好、能在潮濕環(huán)境中使用、容重小、強(qiáng)度高的石膏板材。一種防水保溫輕質(zhì)高強(qiáng)石膏板材的制備方法,包括如下步驟:(I)將α半水石膏粉、可再分散膠粉Α,可再分散膠粉B攪拌均勻制成粉料;將發(fā)泡劑和凝結(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)劑加入水中,攪拌發(fā)泡制成發(fā)泡液;(2)將所述粉料和發(fā)泡液混合均勻,凝結(jié)固化成型,形成多孔型石膏板;(3)將所述多孔型石膏板進(jìn)行第一次干燥后,在多孔型石膏板表面噴涂磷酸鹽溶液,再進(jìn)行第二次干燥;第二次干燥后將多孔型石膏板浸入有機(jī)硅防水劑中,再進(jìn)行第三次干燥,得到所述防水保溫輕質(zhì)高強(qiáng)石膏板材;其中,以重量份計(jì),各組分的含量如下:
α半水石膏粉100份
水35-45份
可再分散膠粉A1-5份 可再分散膠粉B1-5份
發(fā)泡劑0.0卜-0.1份
凝結(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)劑0.1 I份;磷酸鹽溶液的噴涂量為0.1 5L/m2。本發(fā)明的原理如下:以α半水石膏粉為基本原料,采用發(fā)泡的方法制備多孔石膏板材,具有較高的強(qiáng)度;由于石膏板材含有大量的細(xì)小均勻的孔隙,如圖2所示,孔隙中填充空氣,降低了材料的導(dǎo)熱系數(shù),從而提高了石膏板的保溫性能;未加入添加劑的石膏晶體較為稀疏地相互搭接在一起,如圖3所示;在α半水石膏粉中加入可再分散乳膠粉,促使水化后的二水石膏晶體具有較小的長(zhǎng)徑比,晶體之間接觸致密,且表面包覆高分子膜,提高了石膏晶體之間的致密性,還增強(qiáng)了石膏板的疏水性能,如圖4所示;石膏板在有機(jī)硅防水劑中浸沒處理后,硅烷微分子通過表面滲透與水分子和酸堿物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)羥基團(tuán),羥基團(tuán)吸附在石膏表面,形成一層憎水性薄膜,彌補(bǔ)細(xì)小裂縫且具有透氣性,進(jìn)一步隔絕石膏晶體和水的接觸,如圖5所示;可再分散乳膠粉和有機(jī)硅防水劑的復(fù)合作用,使晶體之間搭接緊密,且晶體表面和孔隙之間都填充了有機(jī)防水膜,顯著降低了石膏板的吸水率,如圖6所示;通過磷酸鹽溶液浸沒處理,磷酸鹽溶液中的磷酸根跟鈣離子反應(yīng),生成磷酸鈣類難溶性沉淀,吸附在石膏晶體表面或填充在晶體孔隙,大大增強(qiáng)了石膏的強(qiáng)度和耐水性,如圖7所示。作為優(yōu)選,所述的發(fā)泡劑為天然茶皂素或皂角苷。均為市售商品,天然茶皂素可購(gòu)自西安斯諾特生物技術(shù)有限公司;皂角苷可購(gòu)自杭州久晟茶葉有限公司。 在石骨板制造領(lǐng)域,十二烷基硫酸納、十二烷基橫酸納、燒基苯橫酸納、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)、α -烯基磺酸鈉等為常用發(fā)泡劑,十二烷基硫酸鈉和十二烷基磺酸鈉是一種陰離子表面活性劑,發(fā)泡效果較好,但是穩(wěn)泡效果差,一般需要與其他陰離子或非離子表面活性劑復(fù)配,才能達(dá)到較好的石膏發(fā)泡效果;脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)和α -烯基磺酸鈉(AOS)具有優(yōu)異的發(fā)泡性能和抗硬水性能,但是作為一種精細(xì)化工原料,實(shí)驗(yàn)表明具有一定的生物毒性和刺激性,不是完全綠色環(huán)保的。在傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域,天然茶皂素或皂角苷通常作為洗發(fā)水、洗滌劑等日用品的發(fā)泡劑或食品中清涼飲料的助泡劑,也可用于混凝土發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑。差皂素和皂角苷是一種天然非離子表面活性劑,具有很 強(qiáng)的起泡力和穩(wěn)泡效果。傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域中,沒有將天然茶皂素或皂角苷用作石膏板發(fā)泡劑,如果將其直接用于石膏板發(fā)泡,目前沒有可供參考的機(jī)械攪拌參數(shù)以得到好的發(fā)泡效果。攪拌時(shí)間不足,發(fā)泡不充分,產(chǎn)品保溫效果差;攪拌時(shí)間過長(zhǎng),生成的泡沫液膜遭到損害,泡沫破裂消失;轉(zhuǎn)速過小,發(fā)泡不充分;轉(zhuǎn)速過大,高速攪動(dòng)對(duì)泡沫液膜的破壞作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于卷入空氣增加引起的泡沫增多的作用,發(fā)泡效果反而變差。只有產(chǎn)生細(xì)小穩(wěn)定的泡沫,在硬化后的石膏中形成細(xì)小封閉的空隙,才能得到保溫效果好的石膏板。本發(fā)明通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)改變攪拌時(shí)間和攪拌速度,優(yōu)化后,攪拌發(fā)泡制成發(fā)泡液時(shí)的攪拌速度為1400 1600r/min,攪拌時(shí)間為0.5 2min。
一般常見混凝土發(fā)泡劑的攪拌速度為3000r/min,攪拌時(shí)間為2 3min,而本申請(qǐng)的轉(zhuǎn)速必須為1400 1600r/min,時(shí)間為0.5 2min,只有在該特定條件下取得本發(fā)明特定的技術(shù)效果,而本領(lǐng)域公知的條件根本不能應(yīng)用于本發(fā)明并實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。發(fā)泡時(shí)的轉(zhuǎn)速進(jìn)一步優(yōu)選為1500r/min,由于本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有的攪拌速度做了調(diào)整,因此也會(huì)對(duì)其他組分的分散效果造成影響,為了避免負(fù)面影響,也必須對(duì)組分的用量進(jìn)行改進(jìn),為了適應(yīng)這一轉(zhuǎn)速,作為優(yōu)選,以重量份計(jì),各組分的含量如下:
α半水石膏粉100份 工業(yè)水38-42份 可再分散膠粉A2-3份 可再分散膠粉B2-3份 茶皂素或皂角苷0.02-0.05份 凝結(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)劑0.2-0.4份;磷酸鹽溶液噴涂量為I 3L/m2,磷酸鹽溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%。作為優(yōu)選,所述的可再分散膠粉A為三元共聚膠粉,進(jìn)一步優(yōu)選為乙烯/月桂酸乙烯酯/氯乙烯三元共聚膠粉。作為優(yōu)選,所述的可再分散膠粉B為二元共聚膠粉,進(jìn)一步優(yōu)選為醋酸乙烯/乙烯
二元共聚膠粉。作為優(yōu)選,多孔型石膏板浸入有機(jī)硅防水劑中的時(shí)間為0.5_168h,進(jìn)一步優(yōu)選為l-50h。所述的有機(jī)硅防水劑可采用市售商品,例如海韻牌BT-1000型、LS-1001有機(jī)硅疏水防護(hù)劑(南京村田橡塑材料有限公司)、有機(jī)硅防水劑BD-SII (杭州包爾得有機(jī)硅有限公司)、GJ-921 (上海硅基有機(jī)硅有限公司)。反應(yīng)過程中,反 應(yīng)體系需要滿足標(biāo)稠,可能需要在步驟(I)的粉體中添加一點(diǎn)塑化齊 ,所述的塑化劑為萘系減水劑(青島虹廈高分子材料有限公司)、密胺系減水劑(蘇州鑫龍化學(xué)建材有限公司)或聚羧酸系減水劑(蘇州鑫龍化學(xué)建材有限公司)。所述的凝結(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)劑為硫酸鹽,如硫酸鉀或硫酸鋁。所述的磷酸鹽溶液為多元磷酸鹽或多元磷酸,如三偏磷酸鈉、六偏磷酸鈉、磷酸銨或聚磷酸。本發(fā)明還提供了一種如所述制備方法制備得到的防水保溫輕質(zhì)高強(qiáng)石膏板材。石膏板具有防水、保溫、輕質(zhì)、高強(qiáng)的多重功能,適用于內(nèi)、外墻保溫及潮濕環(huán)境使用。要得到較好保溫效果的石膏板,需要高孔隙率,低容重,那么相應(yīng)地會(huì)導(dǎo)致石膏強(qiáng)度降低,同時(shí)高孔隙率會(huì)增加石膏吸水率,導(dǎo)致石膏耐水性降低。本發(fā)明采用α半水石膏粉為原料可以在不影響容重的情況下一定程度提高石膏強(qiáng)度;采用可在分散乳膠粉和有機(jī)硅防水劑相結(jié)合的方式提高石膏防水性;磷酸鹽進(jìn)一步提高石膏的強(qiáng)度,最終尋找到一個(gè)平衡點(diǎn),得到一種同時(shí)具有防水、保溫、輕質(zhì)、高強(qiáng)性能的石膏板材。本發(fā)明的有益效果:(I)本發(fā)明采用一種純天然植物發(fā)泡劑發(fā)泡,屬于綠色發(fā)泡劑。(2)本發(fā)明的主要原材料是α半水石膏粉,產(chǎn)品強(qiáng)度高,物理性能好。
( 3 )本發(fā)明采用兩種防水方法相結(jié)合,產(chǎn)品吸水率低,能用于潮濕環(huán)境。(4)本發(fā)明采用磷酸或磷酸鹽類物質(zhì)增加產(chǎn)品強(qiáng)度,產(chǎn)品吸水情況下的濕強(qiáng)度高。(5)本產(chǎn)品不含填料,主要材料僅為α半水石膏。本發(fā)明得到的石膏板具有防水、保溫、輕質(zhì)、高強(qiáng)的多重功能,適用于內(nèi)、外墻保溫及潮濕環(huán)境使用。
圖1是本發(fā)明的制備工藝流程。圖2和圖3是對(duì)比例5制備得到的石膏板材的SEM圖。
圖4是對(duì)比例6制備得到的石膏板材的SEM圖。圖5是對(duì)比例7制備得到的石膏板材的SEM圖。圖6是對(duì)比例I制備得到的石膏板材的SEM圖。圖7是實(shí)施例10制備得到的石膏板材的SEM圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示,是本發(fā)明制備石膏板材的工藝流程,包括以下步驟:(I)粉料的制備:將α半水石膏粉、添加劑(可再分散膠粉Α、可再分散膠粉B、塑化劑)按比例混合,攪拌均勻制成混合石膏粉。(2)發(fā)泡液的制備:將發(fā)泡劑,時(shí)間凝結(jié)調(diào)節(jié)劑按比例加入工業(yè)水,1400 1600r/min攪拌發(fā)泡0.5 2min,得到石膏發(fā)泡衆(zhòng)液。(3)發(fā)泡漿體的制備:上述混合石膏粉加入石膏發(fā)泡液中,攪拌均勻得到發(fā)泡石膏漿液,將發(fā)泡石膏漿液澆筑成型、40°C干燥2天。(4)后期處理:將干燥后的石膏板表面噴涂磷酸鹽溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%),噴涂量為
0.1 5L/m2,再次干燥后浸泡入有機(jī)硅防水劑中,浸泡0.5 168h,干燥后即得到一種高強(qiáng)防水保溫石膏材料。實(shí)施例1按照?qǐng)D1所示的工藝流程,按照如下配方加入各組分,得到一種防水保溫輕質(zhì)高強(qiáng)石骨板。以α半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn),各組分的質(zhì)量比為:
組分重量份 α半水石膏粉100
工業(yè)水40
三元共聚膠粉I 二元共聚膠粉5 塑化劑O 茶皂素0.04 破酸鉀0.1有機(jī)石圭浸泡時(shí)間2h
鱗酸鹽溶液噴涂量ILZm2
發(fā)泡時(shí)攬拌速度1600r/min
發(fā)泡時(shí)攪拌時(shí)間0.5min其中三元共聚膠粉為乙烯/月桂酸乙烯酯/氯乙烯三元共聚膠粉;二元共聚膠粉為醋酸乙烯/乙烯二元共聚膠粉。石膏板的容重為970Kg/m3,抗壓強(qiáng)度為13.7Mpa,吸水率5%,導(dǎo)熱系數(shù)為0.25W/(m.K) ο對(duì)比例I石膏板表面不噴涂磷酸鹽溶液,其他同實(shí)施例1。石膏板的容重為970Kg/m3,抗壓強(qiáng)度為11.7Mpa,吸水率6%,導(dǎo)熱系數(shù)為0.25W/(m.K) ο制得的石膏板材SEM圖如圖6所示。對(duì)比例2原料換成β半水石膏粉,其他同實(shí)施例1。石膏板的容重為970Kg/m3,抗壓強(qiáng)度為6.5Mpa,吸水率7%,導(dǎo)熱系數(shù)為0.25W/(m.K) ο`由實(shí)施例1與對(duì)比例2及對(duì)比例3的對(duì)比可知,本發(fā)明采用α半水石膏粉為原料,同時(shí)將石膏板表面噴涂一定量的磷酸鹽溶液,兩者協(xié)同作用,得到的石膏板具有較高的抗壓強(qiáng)度,滿足石膏板高強(qiáng)度的需求。實(shí)施例2按照?qǐng)D1所示的工藝流程,按照如下配方加入各組分,得到一種防水保溫輕質(zhì)高強(qiáng)石骨板。以α半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn),各組分的質(zhì)量比為:
組分重量份
OC半水石膏粉100
工業(yè)水40
三元共聚肢粉5
二元共聚膠粉I
塑化劑0.1
皂角苷0.04
疏酸鉀0.5
有機(jī)破浸泡時(shí)間2h
磚酸鹽溶液噴涂量lL/m2
發(fā)泡時(shí)攪拌速度1500r/min
發(fā)泡時(shí)攪拌時(shí)間I min
其中三元共聚膠粉為乙烯/月桂酸乙烯酯/氯乙烯三元共聚膠粉;二元共聚膠粉為醋酸乙烯/乙烯二元共聚膠粉。石膏板的容重為850Kg/m3,抗壓強(qiáng)度為12.6Mpa,吸水率5%,導(dǎo)熱系數(shù)為0.22W/(m.K) ο對(duì)比例3同實(shí)施例2,其中發(fā)泡時(shí)攪拌速度為2000r/min,發(fā)泡時(shí)攪拌時(shí)間為3min。石膏板的容重為965Kg/m3,抗壓強(qiáng)度為13.0Mpa,吸水率5%,導(dǎo)熱系數(shù)為0.25W/(m.K) ο實(shí)施例3按照?qǐng)D1所示的工藝流程,按照如下配方加入各組分,得到一種防水保溫輕質(zhì)高強(qiáng)石骨板。以α半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn),各組分的質(zhì)量比為:
組分重量份 α半水石膏粉100
工業(yè)水40
三元共聚膠粉I 二元共聚膠粉I 塑化劑0.1 皂角苷0.04 破酸鐘0.5 有機(jī)娃浸泡時(shí)間2h 磷酸鹽溶液噴涂量lL/m2 發(fā)泡時(shí)攪拌速度1500r/min 發(fā)泡時(shí)撹拌時(shí)間Imin其中三元共聚膠粉為乙烯/月·桂酸乙烯酯/氯乙烯三元共聚膠粉;二元共聚膠粉為醋酸乙烯/乙烯二元共聚膠粉。石膏板的容重為760Kg/m3,抗壓強(qiáng)度為8.0Mpa,吸水率5%,導(dǎo)熱系數(shù)為0.19W/(m.K) ο對(duì)比例4同實(shí)施例3,其中發(fā)泡劑為十二烷基磺酸鈉。石膏板的容重為1020Kg/m3,抗壓強(qiáng)度為13.5Mpa,吸水率4.5%,導(dǎo)熱系數(shù)為
0.26W/ (m.K)。由實(shí)施例2與對(duì)比例3的結(jié)果對(duì)比及實(shí)施例3與對(duì)比例4的結(jié)果對(duì)比可知,本發(fā)明采用茶皂素或者皂角苷作發(fā)泡劑,并協(xié)同特定的發(fā)泡條件,得到的石膏板容重和導(dǎo)熱系數(shù)低,能很好的滿足石膏板輕質(zhì)、保溫的要求。實(shí)施例4按照?qǐng)D1所示的工藝流程,按照如下配方加入各組分,得到一種防水保溫輕質(zhì)高強(qiáng)石骨板。
以α半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn),各組分的質(zhì)量比為:
組分重量份 α半水石膏粉100 工業(yè)水40 三元共聚膠粉I 二元共聚膠粉I 塑化劑O 茶皂素0.016
疏酸鉀0.1
有機(jī)娃浸泡時(shí)間2h 磚酸鹽溶液噴涂量lL/m2 發(fā)泡時(shí)攪拌速度1600r/min 發(fā)泡時(shí)攪拌時(shí)間Imin其中三元共聚膠粉為乙烯/月桂酸乙烯酯/氯乙烯三元共聚膠粉;二元共聚膠粉為醋酸乙烯/乙烯二元共聚膠粉。石膏板的容重為900Kg/m3,抗壓強(qiáng)度為10.5Mpa,吸水率4%,導(dǎo)熱系數(shù)為0.23W/(m.K) ο
實(shí)施例5按照?qǐng)D1所示的工藝流程,按照如下配方加入各組分,得到一種防水保溫輕質(zhì)高強(qiáng)石骨板。以α半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn),各組分的質(zhì)量比為:
組分重量份 α半水石膏粉100 工業(yè)水40 三元共聚膠粉I 二元共聚膠粉I 塑化劑0.1 茶皂素0.03 硫酸鉀0.1 有機(jī)硅浸泡時(shí)間2h 嶙酸鹽溶液噴涂量3L/m2 發(fā)泡時(shí)撹拌速度1600r/min 發(fā)泡時(shí)攪拌時(shí)間Imin其中三元共聚膠粉為乙烯/月桂酸乙烯酯/氯乙烯三元共聚膠粉;二元共聚膠粉為醋酸乙烯/乙烯二元共聚膠粉。石膏板的容重為870Kg/m3,抗壓強(qiáng)度為13Mpa,吸水率8%,導(dǎo)熱系數(shù)為0.22W/(m.K) ο
實(shí)施例6按照?qǐng)D1所示的工藝流程,按照如下配方加入各組分,得到一種防水保溫輕質(zhì)高強(qiáng)石骨板。以α半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn),各組分的質(zhì)量比為:
組分重量份 α半水石膏粉100 工業(yè)水40 三元共聚膠粉I 二元共聚膠粉I 塑化劑0.1 皂角苷0.04
疏酸鉀0.1
有機(jī)硅浸泡時(shí)間168h
磷:酸鹽溶液噴涂量lL/m2 發(fā)泡時(shí)攪拌速度1500r/min 發(fā)泡時(shí)攪拌時(shí)間Imin其中三元共 聚膠粉為乙烯/月桂酸乙烯酯/氯乙烯三元共聚膠粉;二元共聚膠粉為醋酸乙烯/乙烯二元共聚膠粉。石膏板的容重為780Kg/m3,抗壓強(qiáng)度為8.5Mpa,吸水率1%,導(dǎo)熱系數(shù)為0.19W/(m.K) ο對(duì)比例5去掉其中的三元共聚膠粉和二元共聚膠粉及取消在有機(jī)硅防水劑中的浸泡步驟,其他同實(shí)施例6。石膏板的容重為760Kg/m3,抗壓強(qiáng)度為7.0Mpa,吸水率40%,導(dǎo)熱系數(shù)為0.19W/(m.K) ο制得的石膏板材的SEM圖如圖2和3所示。對(duì)比例6同實(shí)施例6,取消其中在有機(jī)硅防水劑中的浸泡步驟。石膏板的容重為780Kg/m3,抗壓強(qiáng)度為8.5Mpa,吸水率24%,導(dǎo)熱系數(shù)為0.19W/(m.K) ο制得的石膏板材的SEM圖如圖4所示。對(duì)比例7同實(shí)施例6,去掉其中的三元共聚膠粉和二元共聚膠粉。石膏板的容重為750Kg/m3,抗壓強(qiáng)度為6.5Mpa,吸水率15%,導(dǎo)熱系數(shù)為0.18W/(m.K) ο制得的石膏板材的SEM圖如圖5所示。由實(shí)施例6和對(duì)比例5、對(duì)比例6及對(duì)比例7的結(jié)果對(duì)比可知,本發(fā)明中采用多元可再分散膠粉與有機(jī)硅防水劑兩種防水方式相結(jié)合,得到的石膏板材吸收率低,能很好的
滿足石膏板材防水的要求。實(shí)施例7按照?qǐng)D1所示的工藝流程,按照如下配方加入各組分,得到一種防水保溫輕質(zhì)高
強(qiáng)石骨板。以α半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn),各組分的質(zhì)量比為:
組分重量份 α半水石膏粉100
工業(yè)水38
三元共聚膠粉2 二元共聚膠粉2 塑化劑0.03 茶皂素0.04 硫酸鉀0 .2 有機(jī)硅浸泡時(shí)間IOh 磚酸鹽溶液噴涂量3L/m2 發(fā)泡時(shí)攪拌速度1500r/min 發(fā)泡時(shí)攪拌時(shí)間Imin其中三元共聚膠粉為乙烯/月桂酸乙烯酯/氯乙烯三元共聚膠粉;二元共聚膠粉
為醋酸乙烯/乙烯二元共聚膠粉。石膏板的容重為800Kg/m3,抗壓強(qiáng)度為9.5Mpa,吸水率5.5%,導(dǎo)熱系數(shù)為0.20W/
(m.K) ο實(shí)施例8按照?qǐng)D1所示的工藝流程,按照如下配方加入各組分,得到一種防水保溫輕質(zhì)高
強(qiáng)石骨板。以α半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn),各組分的質(zhì)量比為:
組分重量份
(X半水石霄粉100
工業(yè)水39
三元共聚膠粉3 二元共聚膠粉2 塑化劑0.02 皂角苷0.05 疏酸鉀0.4 有機(jī)硅浸泡時(shí)間30h磚酸鹽溶液噴涂量2L/m2發(fā)泡時(shí)攪拌速度1500r/min發(fā)泡時(shí)攪拌時(shí)間Imin其中三元共聚膠粉為乙烯/月桂酸乙烯酯/氯乙烯三元共聚膠粉;二元共聚膠粉為醋酸乙烯/乙烯二元共聚膠粉。石膏板的容重為770Kg/m3,抗壓強(qiáng)度為9Mpa,吸水率4.5%,導(dǎo)熱系數(shù)為0.19W/(m.K) ο實(shí)施例9按照?qǐng)D1所示的工藝流程,按照如下配方加入各組分,得到一種防水保溫輕質(zhì)高強(qiáng)石骨板。以α半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn),各組分的質(zhì)量比為:
組分重量份 α半水石膏粉100
工業(yè)水40
三元共聚膠粉2 二元共聚膠粉3 塑化劑O 皂角苷0.03 疏酸鉀0.4 有機(jī)硅浸泡時(shí) 間50h 鱗酸鹽溶液噴涂量1.5L/m2 發(fā)泡時(shí)攪拌速度1500r/min 發(fā)泡時(shí)攪拌時(shí)間Imin其中三元共聚膠粉為乙烯/月桂酸乙烯酯/氯乙烯三元共聚膠粉;二元共聚膠粉為醋酸乙烯/乙烯二元共聚膠粉。石膏板的容重為875Kg/m3,抗壓強(qiáng)度為11.8Mpa,吸水率3.5%,導(dǎo)熱系數(shù)為0.22W/(m.K) ο 實(shí)施例10
按照?qǐng)D1所示的工藝流程,按照如下配方加入各組分,得到一種防水保溫輕質(zhì)高強(qiáng)石骨板。以α半水石膏的質(zhì)量為基準(zhǔn),各組分的質(zhì)量比為:組分重量份 α半水石膏粉100
工業(yè)水42
三元共聚膠粉2.5 二元共聚膠粉2.5 塑化劑0.1 皂角苷0.05 疏酸鉀0.5 有機(jī)硅浸泡時(shí)間50h 鑄酸鹽溶液噴涂量1.5L/m2
發(fā)泡時(shí)攪拌速度1500r/min
發(fā)泡時(shí)攪拌時(shí)間I min其中三元共聚膠粉為乙烯/月桂酸乙烯酯/氯乙烯三元共聚膠粉;二元共聚膠粉為醋酸乙烯/乙烯二元共聚膠粉。石膏板的容重為790Kg/m3,抗壓強(qiáng)度為10.8Mpa,吸水率2.5%,導(dǎo)熱系數(shù)為0.19W/(m.K) ο制得的石膏板材的SEM圖如圖7所示。 發(fā)明以α半水石膏粉為基本原料,采用發(fā)泡的方法制備多孔石膏板材,具有較高的強(qiáng)度;由于石膏板材含有大量的細(xì)小均勻的孔隙,孔隙中填充空氣,降低了材料的導(dǎo)熱系數(shù),從而提高了石膏板的保溫性能;未加入添加劑的石膏晶體較為稀疏地相互搭接在一起;在α半水石膏粉中加入可再分散乳膠粉,促使水化后的二水石膏晶體具有較小的長(zhǎng)徑比,晶體之間接觸致密,且表面包覆高分子膜,提高了石膏晶體之間的致密性,還增強(qiáng)了石膏板的疏水性能;石膏板在有機(jī)硅防水劑中浸沒處理后,硅烷微分子通過表面滲透與水分子和酸堿物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)羥基團(tuán),羥基團(tuán)吸附在石膏表面,形成一層憎水性薄膜,彌補(bǔ)細(xì)小裂縫且具有透氣性,進(jìn)一步隔絕石膏晶體和水的接觸;可再分散乳膠粉和有機(jī)硅防水劑的復(fù)合作用,使晶體之間搭接緊密,且晶體表面和孔隙之間都填充了有機(jī)防水膜,顯著降低了石膏板的吸水率;通過磷酸鹽溶液浸沒處理,磷酸鹽溶液中的磷酸根跟鈣離子反應(yīng),生成磷酸鈣類難溶性沉淀,吸附在石膏晶體表面或填充在晶體孔隙,大大增強(qiáng)了石膏的強(qiáng)度和耐水性。由以上的結(jié)果可知,本發(fā)明方法制備得到的石膏板材能夠同時(shí)滿足防水、保溫、輕質(zhì)和高強(qiáng)條件。
權(quán)利要求
1.一種防水保溫輕質(zhì)高強(qiáng)石膏板材的制備方法,其特征在于,包括如下步驟: (1)將a半水石膏粉、可再分散膠粉A,可再分散膠粉B攪拌均勻制成粉料;將發(fā)泡劑和凝結(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)劑加入水中,攪拌發(fā)泡制成發(fā)泡液; (2)將所述粉料和發(fā)泡液混合均勻,凝結(jié)固化成型,形成多孔型石膏板; (3)將所述多孔型石膏板進(jìn)行第一次干燥后,在多孔型石膏板表面噴涂磷酸鹽溶液,再進(jìn)行第二次干燥;第二次干燥后將多孔型石膏板浸入有機(jī)硅防水劑中,再進(jìn)行第三次干燥,得到所述防水保溫輕質(zhì)高強(qiáng)石膏板材; 其中,以重量份計(jì),各組分的含量如下: a半7片石膏粉IOO份水35-45份 可再分散肢粉A1-5份 可再分散膠粉B1-5份發(fā)泡劑0.0卜0.1份凝結(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)劑0.1 I份; 磷酸鹽溶液的噴 涂量為0.1 5L/m2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述的發(fā)泡劑為天然茶皂素或皂角苷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法,其特征在于,步驟(I)中攪拌發(fā)泡時(shí)的攪拌速度為1400 1600r/min,攬祥時(shí)間為 0.5 2min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述的可再分散膠粉A為三元共聚膠粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述的可再分散膠粉B為二元共聚膠粉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述凝結(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)劑為硫酸鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,多孔型石膏板浸入有機(jī)硅防水劑中的時(shí)間為0.5-168h。
8.—種如權(quán)利要求1 7任一所述制備方法制備得到的防水保溫輕質(zhì)高強(qiáng)石膏板材。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種防水保溫輕質(zhì)高強(qiáng)石膏板材及其制備方法,包括如下步驟(1)將α半水石膏粉、可再分散膠粉A,可再分散膠粉B攪拌均勻制成粉料;將發(fā)泡劑和凝結(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)劑加入水中,攪拌發(fā)泡制成發(fā)泡液;(2)將所述粉料和發(fā)泡液混合均勻,凝結(jié)固化成型,形成多孔型石膏板;(3)將所述多孔型石膏板進(jìn)行第一次干燥后,在多孔型石膏板表面噴涂磷酸鹽類溶液,再進(jìn)行第二次干燥;第二次干燥后將多孔型石膏板浸入有機(jī)硅防水劑中,再進(jìn)行第三次干燥,得到所述防水保溫輕質(zhì)高強(qiáng)石膏板材。本發(fā)明的制備方法可以得到保溫性能好、能在潮濕環(huán)境中使用、容重小、強(qiáng)度高的石膏板材。
文檔編號(hào)C04B28/14GK103232260SQ20131012071
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者官寶紅, 李亭穎 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)