CN107573007A - 硫氧镁胶凝材料工艺品的制备方法及硫氧镁胶凝材料 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是针对于解决现有技术中尚未合适制备工艺品的硫氧镁胶凝材料，并且基于废物再利用的目的，本发明提供了一种硫氧镁胶凝材料工艺品的制备方法及硫氧镁胶凝材料，属于镁质工艺品材料技术领域。该制备方法包括1）清理模具在模具内表面涂刷脱模剂；2）配制硫氧镁胶凝材料；3）采用涂浆糊布法在模具中制作工艺品。该方法制备的工艺品无需养护，表观密度≥0.80 g/cm3，吸水率≤20.0%，含水率≤12.0%，氯离子溶出量≤3.0%，抗折强度≥6.5MPa，抗压强度≥30.0MPa，其软化系数≥0.8，经过25次冻融循环后无破损、开裂；且充分利用了低品位菱镁矿和其他工、农业废料，降低了产品的成本。
Description
技术领域
本发明属于镁质工艺品材料技术领域，特别涉及一种硫氧镁胶凝材料工艺品的制备方法及所采用的硫氧镁胶凝材料。
背景技术
以氯氧镁胶凝材料为基础的制品目前已有相关研究，它是一种具有较高强度性能的气硬性胶凝材料，但吸潮返卤、翘曲变形问题严重，目前较难克服，尤其是在制备具有装饰效果的工艺品上更是严重的缺陷，从而影响了工艺品的美观和使用寿命。
硫氧镁胶凝材料的优点在于彻底解决了氯氧镁胶凝材料吸潮返卤且吸潮后易翘曲变形的问题。其制品表面光洁，色差小。但是，目前的硫氧镁胶凝材料均是作为建筑材料使用，并且养护方式复杂。而制备包括绿化装饰中的花盆、花坛，室内的各种人物浮雕模型，玩偶造型在内的无需养护处理的工艺品，尚无合适的原料。
此外，我国鼓励节能减排，减少废弃物和环境有害物的排放，因此，在硫氧镁凝胶材料中有必要充分利用工业废物和废弃矿产。
发明内容
本发明的目的是针对于解决现有技术中尚未合适制备工艺品的硫氧镁胶凝材料，并且基于废物再利用的目的，本发明提供了一种硫氧镁胶凝材料工艺品的制备方法及硫氧镁胶凝材料。该制备方法制备的工艺品无需养护，其表观密度≥0.80 g/cm3；吸水率≤20.0%；含水率≤12.0%；氯离子溶出量≤3.0%，抗折强度≥6.5MPa，抗压强度≥30.0MPa，其软化系数≥0.8，经过25次冻融循环后无破损、开裂的情况出现；并且充分利用了低品位菱镁矿和其他工业和农业废料，降低了产品的成本。
本发明的目的之一为，提供一种硫氧镁胶凝材料工艺品的制备方法，包括如下步骤：
1）清理工艺品的模具，在模具内表面涂刷脱模剂；
2）称取硫氧镁胶凝材料，首先将七水硫酸镁与水配制成硫酸镁溶液，再加入纤维、改性剂搅拌均匀形成混合料浆，再向混合料浆中加入轻烧氧化镁粉搅拌，最后加入活性填料、农作物废弃物、减水剂、消泡剂搅拌至料浆最终分散均匀，并控制从加入纤维、改性剂至料浆最终分散均匀的总配制时间为8~10min；料浆的 流动度为160~190mm；
3）将料浆装入计量筒内，采用涂浆糊布法在模具中制作工艺品；涂浆糊布法操作完成后，用稀浆将工艺品表面收光，使工艺品表面光滑、无漏布；然后将成型样品脱模后自然放置养护。
上述制备方法中，步骤2）所述原料由如下重量百分比的材料组成，总量为100%：轻烧氧化镁粉：45%~55%、七水硫酸镁15%~20%、水：20%~25%、活性填料：1%~3%、农作物废弃物：5%~7%、外加剂：0.5%~2%、纤维：0.5%~1.5%；所述外加剂为改性剂、减水剂和消泡剂。
上述制备方法中，所述的轻烧氧化镁粉为采用低品位菱镁矿煅烧后所得，其组成中含有较高含量的氧化硅（含量为6~8%）及氧化钙（含量为4~6%），氧化镁含量75~85%，活性为50~65%，细度为过180目方孔筛筛余不超过10%，提高了菱镁资源高值高效利用。
上述制备方法中，所述的七水硫酸镁纯度为92~94%，为硼镁矿制备硼酸的副产品，该种原料的使用在一定程度上解决了工业副产品高附加值利用的问题。
上述制备方法中，所述的活性填料为粉煤灰、硅灰、矿渣中的至少一种；其细度要求≥200目，即最大粒度为200目。
上述制备方法中，所述的农作物废弃物为稻壳、米糠、锯末中的至少一种，其粒径范围为：0.5~2mm。
上述制备方法中，所述的纤维长度为5~10mm，包括玻璃纤维丝和破碎的玻璃纤维网格布。
上述制备方法中，所述改性剂为：葡萄糖酸：加入量为外加剂质量的15%~20%、磷酸：加入量为外加剂质量的15%~20%、蔗糖化钙：加入量为外加剂质量的5%~15%和氯化钙：加入量为外加剂质量的25%~35%；所述的减水剂为聚羧酸减水剂，加入量为外加剂质量的5%~10%；所述的消泡剂为磷酸三丁酯，加入量为外加剂质量的5%~10%。
上述制备方法中，步骤3）所述涂浆糊布法具体为，在模具中涂一层料浆，料浆涂层的厚度为2~3mm，然后将裁好的、形状与模具大小一致的玻璃纤维网格布铺在该层料浆上，刷平，使第一层的料浆从布的网眼中渗出，并依次按前述浆-布-浆的方法进行操作，直至工艺品成型；并控制制作工艺品的时间在10分钟以内，保持每层料浆的薄厚程度一致，以及保持工艺品的表面无气泡。
上述制备方法中，步骤3）所述稀浆由MgO：MgSO4·7H2O：H2O按质量比为1：0.7~0.8：0.8~0.9的比例混合而成。
上述制备方法中，所述的涂浆糊布法中玻璃纤维网格布网眼≥3mm、面密度≥100g/m2。
本发明的目的之二为，提供一种用于制备上述工艺品的硫氧镁胶凝材料，由如下重量百分比的材料组成：轻烧氧化镁粉：45%~55%、七水硫酸镁15%~20%、水：20%~25%、活性填料：1%~3%、农作物废弃物：5%~7%、外加剂：0.5%~2%、纤维：0.5%~1.5%；
其中，所述轻烧氧化镁粉的氧化镁含量75~85%，氧化硅含量为6~8%，氧化钙含量为4~6%，活性为50~65%，细度为过180目方孔筛筛余不超过10%；
所述的七水硫酸镁纯度为92~94%；
所述的活性填料为粉煤灰、硅灰、矿渣中的至少一种，细度≥200目；
所述的农作物废弃物为稻壳、米糠、锯末中的至少一种，粒径范围为0.5~2mm；
所述的纤维长度为5~10mm，包括玻璃纤维丝和破碎的玻璃纤维网格布；
所述外加剂为改性剂、减水剂和消泡剂；其中，所述改性剂为：葡萄糖酸：加入量为改性剂质量的15%~20%、磷酸：加入量为改性剂的15%~20%、蔗糖化钙：加入量为改性剂的5%~15%、和氯化钙：加入量为改性剂的25%~35%；所述的减水剂为聚羧酸减水剂，加入量为改性剂的5%~10%；所述的消泡剂为磷酸三丁酯，加入量为改性剂的5%~10%；
所述硫氧镁胶凝材料混合后得到的料浆的流动度为160~190mm。
上述方法和硫氧镁胶凝材料制备的工艺品无需养护，成型后自然放置即可；工艺品的表观密度≥0.80 g/cm3，吸水率≤20.0%，含水率≤12.0%，氯离子溶出量≤3.0%，抗折强度≥6.5MPa，抗压强度≥30.0MPa，软化系数≥0.8，经过25次冻融循环后无破损、开裂的情况出现。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
1、充分利用了低品位菱镁矿。鞍山市的菱镁资源占国内90%以上，低品位菱镁矿占菱镁资源的三分之一以上，目前没有得到很好的开发利用，产生资源浪费及环境污染。
2、充分利用工业废弃物。随着节能环保要求提高，钢铁企业排放固体废弃物亟待开发利用。本发明利用了硼镁矿制备硼酸剩余副产品七水硫酸镁及工业灰渣，实现了节能减排及高值高效利用。
3、充分利用了农业废弃物。本发明利用农作物废弃物作为生物质材料生产绿色工艺制品，实现了利用低端原料制造高端镁质建筑材料制品。
4、该材料适用于工艺品的制备，并且制备的工艺品无需养护，成型后自然放置即可。
具体实施方式
以下实施例中所采用的原料均为市购。
轻烧氧化镁粉中氧化镁含量75~85%，活性为50~65%，氧化硅含量为6~8%，氧化钙含量为4~6%，活性为50~65%，细度为过180目方孔筛筛余不超过10%；
七水硫酸镁纯度为92~94%；
活性填料细度≥200目；
农作物废弃物粒径范围为0.5~2mm；
玻璃纤维网格布网眼≥3mm、面密度≥100g/m2；
玻璃纤维丝为玻璃纤维短切丝，长度为5~10mm。
实施例1
一种硫氧镁胶凝材料的玩偶造型工艺品，采用的材料按重量百分比包含以下组分：轻烧氧化镁粉：50%、七水硫酸镁18%、水：21%、硅灰：2%、米糠：6.5%、外加剂：1.5%、玻璃纤维丝：1%；改性剂为葡萄糖酸：加入量为外加剂的15%、磷酸：加入量为外加剂的15%、蔗糖化钙：加入量为外加剂的15%和氯化钙：加入量为外加剂的35%；所述的减水剂为聚羧酸减水剂，加入量为外加剂的10%；所述的消泡剂为磷酸三丁酯，加入量为外加剂的10%；
所述的硫氧镁胶凝材料玩偶造型工艺品的制备方法，包括以下步骤：
1）清理玩偶造型工艺品的模具，在模具内表面涂刷脱模剂；
2）称取原料，先将七水硫酸镁粉料倒入水中搅拌3min，配成硫酸镁溶液，静置24h后待用；再将纤维、改性剂加入硫酸镁溶液，搅拌1min~2min；然后将轻烧氧化镁粉加入其中，搅拌1~2min，配制成硫氧镁胶凝材料浆体；再将活性填料、农作物废弃物依次加入其中进行搅拌至料浆分散均匀，并保证最终总搅拌时间控制在8~10min；
3）将料浆装入计量筒内，采用涂浆糊布法在模具中制作工艺品毛坯；在模具中涂一层料浆，料浆涂层的厚度为2~3mm，然后将裁好的玻璃纤维网格布铺在该层料浆上，用干毛刷刷平，使第一层的料浆从布的网眼中渗出，然后再涂一层料浆，并依次采用浆—布—浆的方法进行操作，共涂7层浆料铺6层玻璃纤维网格布，直至工艺品毛坯成型，并且将涂浆糊布法制作工艺品毛坯的时间控制在10分钟内，控制每层料浆的薄厚程度一致，并保持工艺品的表面无气泡；涂浆糊布法操作完成后，用稀浆将工艺品毛坯表面收光，使成型工艺品表面光滑、无漏布；然后将成型工艺品样品脱模后自然养护。
本实施例制备出的工艺品，经检测后，可达到以下标准：从外观上看，28天时无明显色差和裂纹；无吸潮返卤、泛霜现象发生；其表观密度1.39g/cm3；吸水率为14.3%；含水率为7.5%；氯离子溶出量＜3.0%；28天抗折强度9.8MPa；抗压强度45MPa；软化系数＞0.8；经25次冻融循环后其表面无破损、开裂情况出现。
实施例2
一种硫氧镁胶凝材料的人物雕像工艺品，按重量份比包含以下组分：轻烧氧化镁粉：50%、七水硫酸镁18%、水：21%、硅灰：2%、粉煤灰：1%、稻壳：5.5%、外加剂：1.5%、玻璃纤维丝：1%；改性剂为葡萄糖酸：加入量为外加剂的20%、磷酸：加入量为外加剂的20%、蔗糖化钙：加入量为外加剂的15%和氯化钙：加入量为外加剂的25%；所述的减水剂为聚羧酸减水剂，加入量为外加剂的10%；所述的消泡剂为磷酸三丁酯，加入量为外加剂的10%；
所述的硫氧镁胶凝材料工艺品的制备方法其具体步骤同实施例1。
本实施例制备出的硫氧镁胶凝材料工艺品，经检测后，可达到以下标准：从外观上看，28天时无明显色差和裂纹；无吸潮返卤、泛霜现象发生；其表观密度为1.45g/cm3；吸水率为13.5%；含水率为6.9%；28天抗折强度为8.9MPa；抗压强度可达43MPa；经25次冻融循环后其表面无破损、开裂情况出现。
实施例3
一种硫氧镁胶凝材料工艺品，按重量份比包含以下组分：轻烧氧化镁粉：50%、七水硫酸镁18%、水：21%、粉煤灰：3%、锯末：5.5%、外加剂：1.5%、玻璃纤维丝：1%；改性剂为葡萄糖酸：加入量为外加剂的18%、磷酸：加入量为外加剂的18%、蔗糖化钙：加入量为外加剂的13%和氯化钙：加入量为外加剂的33%；所述的减水剂为聚羧酸减水剂，加入量为外加剂的9%；所述的消泡剂为磷酸三丁酯，加入量为外加剂的9%；
所述的硫氧镁胶凝材料工艺品的制备方法其具体步骤同实施例1。
本实施例制备出的硫氧镁胶凝材料工艺品，经检测后，可达到以下标准：从外观上看，28天时无明显色差和裂纹；无吸潮返卤、泛霜现象发生；其表观密度为1.47g/cm3；吸水率为14.0%；含水率为6.6%；28天抗折强度为9.2MPa；抗压强度可达46MPa；经25次冻融循环后其表面无破损、开裂情况出现。
对比例1
一种硫氧镁胶凝材料工艺品，按重量份比包含以下组分：轻烧氧化镁粉：52.40%、七水硫酸镁18.6%、水：17.50%、硅灰：2%、米糠：6.5%、外加剂：1.5%、玻璃纤维丝：1.5%。外加剂同实施例1。
所述的硫氧镁胶凝材料工艺品的制备方法其具体步骤同实施例1。
本实施例制备出的硫氧镁胶凝材料工艺品，养护3天后，经观察发现表面有微小裂纹的出现，养护7天后裂纹明显，养护达到28天后裂纹数量明显增加。
对比例2
一种硫氧镁胶凝材料工艺品，按重量份比包含以下组分：轻烧氧化镁粉：50%、七水硫酸镁18%、水：21%、硅灰：4%、米糠：4%、外加剂：1.5%、玻璃纤维丝：1.5%。外加剂同实施例1。
所述的硫氧镁胶凝材料工艺品的制备方法其具体步骤同实施例1。
本实施例制备出的硫氧镁胶凝材料料浆测得其流动度为210mm，料浆过稀，无法立即涂抹在模具表面，造成成型困难，不易操作。
实施例4
一种硫氧镁胶凝材料工艺品，按重量份比包含以下组分：轻烧氧化镁粉：45%、七水硫酸镁20%、水：25%、矿渣：1%、稻壳：3%、锯末：4%、外加剂：0.5%、玻璃纤维丝：1.5%；改性剂为葡萄糖酸：加入量为外加剂的20%、磷酸：加入量为外加剂的20%、蔗糖化钙：加入量为外加剂的15%和氯化钙：加入量为外加剂的35%；所述的减水剂为聚羧酸减水剂，加入量为外加剂的5%；所述的消泡剂为磷酸三丁酯，加入量为外加剂的5%；
所述的硫氧镁胶凝材料工艺品的制备方法其具体步骤同实施例1。
本实施例制备出的硫氧镁胶凝材料工艺品，经检测后，可达到以下标准：从外观上看，28天时无明显色差和裂纹；无吸潮返卤、泛霜现象发生；其表观密度为1.43 g/cm3；吸水率为15.4 %；含水率为7.3 %；氯离子溶出量＜3.0%；28天抗折强度为7.6 MPa；抗压强度40MPa；软化系数＞0.8；经25次冻融循环后其表面无破损、开裂情况出现。
实施例5
一种硫氧镁胶凝材料工艺品，按重量份比包含以下组分：轻烧氧化镁粉：55%、七水硫酸镁15%、水：20%、矿渣：2.5%、锯末：5%、外加剂：2%、玻璃纤维丝：0.5%；改性剂为葡萄糖酸：加入量为外加剂质量的20%、磷酸：加入量为外加剂的20%、蔗糖化钙：加入量为外加剂的5%和氯化钙：加入量为外加剂的35%；所述的减水剂为聚羧酸减水剂，加入量为外加剂的10%；所述的消泡剂为磷酸三丁酯，加入量为外加剂的10%；
所述的硫氧镁胶凝材料工艺品的制备方法其具体步骤同实施例1。
本实施例制备出的硫氧镁胶凝材料工艺品，经检测后，可达到以下标准：从外观上看，28天时无明显色差和裂纹；无吸潮返卤、泛霜现象发生；其表观密度为1.1g/cm3；吸水率为14.8%；含水率为8.5%；氯离子溶出量＜3.0%；28天抗折强度为7.6MPa；抗压强度38.7MPa；软化系数＞0.8；经25次冻融循环后其表面无破损、开裂情况出现。
Claims (10)
1.一种硫氧镁胶凝材料工艺品的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）清理模具，在模具内表面涂刷脱模剂；
2）称取硫氧镁胶凝材料，首先将七水硫酸镁与水配制成硫酸镁溶液，再加入纤维和改性剂搅拌均匀形成混合料浆，再向混合料浆中加入轻烧氧化镁粉并搅拌均匀，最后依次加入活性填料、农作物废弃物、减水剂、消泡剂，搅拌至料浆最终分散均匀，并控制从加入纤维和改性剂至料浆最终分散均匀的总配制时间为8~10min；
3）采用涂浆糊布法在模具中制作工艺品；涂浆糊布法操作完成后，用稀浆将工艺品表面收光，使工艺品表面光滑、无漏布；然后将成型的工艺品脱模后自然放置养护，即得到所述工艺品。
2.根据权利要求1所述的一种硫氧镁胶凝材料工艺品的制备方法，其特征在于，步骤2）所述硫氧镁胶凝材料由如下重量百分比的材料组成：轻烧氧化镁粉：45%~55%、七水硫酸镁15%~20%、水：20%~25%、活性填料：1%~3%、农作物废弃物：5%~7%、外加剂：0.5%~2%、纤维：0.5%~1.5%；
其中，所述外加剂为改性剂、减水剂和消泡剂。
3.根据权利要求1所述的一种硫氧镁胶凝材料工艺品的制备方法，其特征在于，所述的轻烧氧化镁粉为低品位菱镁矿煅烧后所得，氧化镁含量75~85%，氧化硅含量为6~8%，氧化钙含量为4~6%，活性为50~65%，细度为过180目方孔筛筛余不超过10%；
所述的七水硫酸镁纯度为92~94%；
所述的活性填料为粉煤灰、硅灰、矿渣中的至少一种，细度≥200目；
所述的农作物废弃物为稻壳、米糠、锯末中的至少一种，粒径为0.5~2mm；
所述的纤维长度为5~10mm，包括玻璃纤维丝和破碎的玻璃纤维网格布。
4.根据权利要求1所述的一种硫氧镁胶凝材料工艺品的制备方法，其特征在于，所述改性剂为：葡萄糖酸：加入量为外加剂质量的15%~20%、磷酸：加入量为外加剂质量的15%~20%、蔗糖化钙：加入量为外加剂质量的5%~15%和氯化钙：加入量为外加剂质量的25%~35%；
所述的减水剂为聚羧酸减水剂，加入量为外加剂质量的5%~10%；
所述的消泡剂为磷酸三丁酯，加入量为外加剂质量的5%~10%。
5.根据权利要求1所述的一种硫氧镁胶凝材料工艺品的制备方法，其特征在于，步骤3）所述采用涂浆糊布法在模具中制作工艺品的方法具体为，在模具中涂一层料浆，料浆涂层的厚度为2~3mm，然后将玻璃纤维网格布铺在该层料浆上，刷平，使第一层的料浆从布的网眼中渗出，并依次按前述浆-布-浆的方法进行操作，直至工艺品成型；并控制制作工艺品的时间在10分钟以内，保持每层料浆的薄厚程度一致，以及保持工艺品的表面无气泡。
6.根据权利要求1所述的一种硫氧镁胶凝材料工艺品的制备方法，其特征在于，步骤3）所述稀浆由MgO：MgSO4·7H2O：H2O按质量比为1：0.7~0.8：0.8~0.9的比例混合而成。
7.根据权利要求5所述的一种硫氧镁胶凝材料工艺品的制备方法，其特征在于，所述的玻璃纤维网格布网眼≥3mm、面密度≥100g/m2。
8.一种用于制备权利要求1所述工艺品的硫氧镁胶凝材料，其特征在于，由如下重量百分比的材料组成：轻烧氧化镁粉：45%~55%、七水硫酸镁15%~20%、水：20%~25%、活性填料：1%~3%、农作物废弃物：5%~7%、外加剂：0.5%~2%、纤维：0.5%~1.5%。
9.根据权利要求8所述的一种用于制备工艺品的硫氧镁胶凝材料，其特征在于，所述轻烧氧化镁粉的氧化镁含量75~85%，氧化硅含量为6~8%，氧化钙含量为4~6%，活性为50~65%，细度为过180目方孔筛筛余不超过10%；
所述的七水硫酸镁纯度为92~94%；
所述的活性填料为粉煤灰、硅灰、矿渣中的至少一种，细度≥200目；
所述的农作物废弃物为稻壳、米糠、锯末中的至少一种，粒径范围为0.5~2mm；
所述的纤维长度为5~10mm，包括玻璃纤维丝和破碎的玻璃纤维网格布。
10.根据权利要求8所述的一种用于制备工艺品的硫氧镁胶凝材料，其特征在于，所述外加剂为改性剂、减水剂和消泡剂；
其中，所述改性剂为：葡萄糖酸：加入量为改性剂质量的15%~20%、磷酸：加入量为改性剂质量的15%~20%、蔗糖化钙：加入量为改性剂质量的5%~15%和氯化钙：加入量为改性剂质量的25%~35%；所述的减水剂为聚羧酸减水剂，加入量为改性剂质量的5%~10%；所述的消泡剂为磷酸三丁酯，加入量为改性剂质量的5%~10%。
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