CN108840645A - 一种高强度耐水石膏板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度耐水石膏板，由改性石膏粉、粉煤灰、玻璃碎渣、水泥、消泡剂、焦磷酸钠、硼砂、石灰石、明矾膨胀剂、海藻酸钠、憎水剂、乳化剂和水组成。通过本发明特定的制备工艺，制得的石膏板具有优异的抗折强度和抗冲击性能，同时具有良好的耐水性，可大规模生产，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及石膏板领域，特别是涉及高强度耐水石膏板领域。
背景技术
石膏板是以建筑石膏为主要原料制成的一种材料。它是一种重量轻、强度较高、厚度较薄、加工方便以及隔音绝热和防火等性能较好的建筑材料，是当前着重发展的新型轻质板材之一。
石膏取用方便，物美价廉；石膏粉按比例与水混合后，有良好的流动性和凝结性能；模型有良好的吸水性能和干燥功能。所以陶瓷企业仍将其做为制作模型的主要材料，用于制作注浆、滚压和冷压成型的模型。但石膏也有其致命的缺点，就是做出的模型强度低、耐磨性差，容易破损，故使用寿命短，在生产中需频繁更换，消耗量很大，加大了生产制造成本。石膏模型在实际生产中损坏和不停地更换，一方面是因为其在搬运和安装使用过程中需要经过多次的翻转、挤压，受到撞击，从而产生掉角、裂纹、变形；另一方面是因为其在使用时受到擦模、泥浆的侵蚀作用，内表面易受到磨损而变得粗糙，出现麻面，从而影响半成品的表面质量、外形尺寸以及坯体的重量。以上都与石膏模型的强度低有关。可见，强度是影响模型质量、使用寿命的主要因素。随着陶瓷行业的发展，成型方式向机械化方向发展，对模型的强度要求的越来越高，故提高石膏模型强度放到更加突出的位置，成为科技人员不断研究的课题。
另一方面，在一些产生水气和潮湿的室内环境中使用一段时间后石膏板会松散并脱落，使得原有的造型损坏，破坏了室内的美化环境，也严重影响人们的生活，因此，其耐水防潮性低也是亟待解决的问题。
现有技术中已经有一些关于高强度石膏板或者耐水性石膏板的研究被相继报道，如果石膏板同时具有高强度又兼具耐水性，且成本低廉可的石膏板还未见报道。
发明内容
本发明目的在于供一种高强度耐水石膏板及其制备方法，获得兼具高强度和耐水性的石膏板，具有优异的抗折强度和抗冲击性能，同时还具有良好的耐水性，性能优异，可适用于多种场合。
本发明提供的高强度耐水石膏板，由下列重量份的原料组成：
改性石膏粉100-200份、粉煤灰50-80份、玻璃碎渣20-40、水泥20-30份、消泡剂1-2份、焦磷酸钠5-10份、硼砂5-10份、石灰石10-20份、明矾膨胀剂1-10份、海藻酸钠15-25份、憎水剂10-20份、乳化剂0.2-0.5份和水58-118份。
进一步地，所述改性石膏粉通过以下步骤制得：将石膏粉在80～90℃温度下烘干，在温度为140～180℃下煅烧1-2h，冷却至50-70℃后加入相当于石膏粉重量3-5％的山梨坦单油酸酯和石膏份重量4-8％的液体石蜡搅拌混匀。
进一步地，所述石膏粉为由改性石膏粉与β石膏粉按重量比9:1混合组成。
进一步地，石膏粉的细度为100～120目。
进一步地，所述消泡剂为水玻璃、柠檬酸中的一种或两种。
进一步地，所述憎水剂为有机硅油。
进一步地，所述乳化剂为聚乙烯醇。
本发明提供的上述高强度耐水石膏板的制备方法，包括下列步骤：
(1)按各物料重量份配比称取原料：
(2)将改性石膏粉、粉煤灰、水泥、焦磷酸钠、硼砂、石灰石、玻璃碎渣、海藻酸钠、水混合均匀，再加入消泡剂、憎水剂和乳化剂混合均匀得混合料；
(4)将步骤(3)所得混合料在真空度-0.065～-0.079Mpa下搅拌2～4分钟进行真空脱泡；
(5)将脱泡后的混合料在模具中压制成型放置在60℃～100℃的环境中风干，制得石膏板。
进一步地，所述改性石膏粉通过以下步骤制得：将石膏粉在80～90℃温度下烘干，在温度为140～180℃下煅烧1-2h，冷却至50-70℃后加入相当于石膏粉重量3-5％的山梨坦单油酸酯和石膏份重量4-8％的液体石蜡搅拌混匀。
进一步地，所述搅拌的搅拌速度均为300-400r/min，搅拌时间均为2-4min。
本发明的有益效果是：
(1)本发明所述石膏板，利用玻璃碎渣增强石膏板强度，通过辅以改性石膏粉，以及添加了焦磷酸钠、硼砂、水泥和石灰石，获得具有优异的抗折强度和抗冲击性能的石膏板，并且玻璃碎渣成本低廉。
(2)本发明所述石膏板配方中，有机硅油、聚乙烯醇、海藻酸钠协同作用，使得本发明的石膏板具有良好的耐水性。
(3)本发明所述石膏板中，石膏粉通过改性，获得与其他物料更好的相容性，混合压制成型时可使石膏板质地更细密，并且对混合料进行了真空脱泡，这些均有利于提高石膏板强度。
(4)本发明原料来源广泛，价格低廉，制备工艺简单，可大规模生产，具有工业应用价值。
具体实施方式
实施例1
(1)将200kg石膏粉在80℃温度下烘干，在温度为140℃下煅烧1h，冷却至50℃后加入相当于石膏粉重量3％的山梨坦单油酸酯和石膏份重量4％的液体石蜡搅拌混匀，即得改性石膏粉。
(2)称取改性石膏粉100kg、粉煤灰50kg、玻璃碎渣20kg、水泥20kg、水玻璃1kg、焦磷酸钠5kg、硼砂5kg、石灰石10kg、明矾膨胀剂1kg、海藻酸钠15kg、有机硅油10kg、聚乙烯醇0.2kg和水58kg。
(3)将改性石膏粉、粉煤灰、玻璃碎渣、水泥、焦磷酸钠、硼砂和石灰石加入水中，用搅拌机搅拌4min，使其混合均匀，搅拌速度为400r/min。
(4)将水玻璃、明矾膨胀剂、海藻酸钠、有机硅油和聚乙烯醇加入步骤(3)所得混合物，用搅拌机搅拌4min，搅拌速度为300r/min。
(5)将步骤(4)所得混合物放入真空脱泡机进行真空脱泡，真空度为-0.065Mpa。
(6)将步骤(5)所得混合物挤压成型制得成型坯料，脱模倒出后在常温下保持24h，再推入干燥室在35℃下干燥，即得本发明石膏板。
实施例2
(1)将400kg石膏粉在90℃温度下烘干，在温度为180℃下煅烧2h，冷却至70℃后加入相当于石膏粉重量5％的山梨坦单油酸酯和石膏份重量8％的液体石蜡搅拌混匀，即得改性石膏粉。
(2)称取改性石膏粉200kg、粉煤灰80kg、玻璃碎渣40kg、水泥30kg、水玻璃2kg、焦磷酸钠10kg、硼砂10kg、石灰石20kg、明矾膨胀剂10kg、海藻酸钠25kg、有机硅油20kg、聚乙烯醇0.5kg和水118kg。
(3)将改性石膏粉、粉煤灰、玻璃碎渣、水泥、焦磷酸钠、硼砂和石灰石加入水中，用搅拌机搅拌2min，使其混合均匀，搅拌速度为300r/min。
(4)将水玻璃、明矾膨胀剂、海藻酸钠、有机硅油和聚乙烯醇加入步骤(3)所得混合物，用搅拌机搅拌2min，搅拌速度为400r/min。
(5)将步骤(4)所得混合物放入真空脱泡机进行真空脱泡，真空度为-0.079Mpa。
(6)将步骤(5)所得混合物挤压成型制得成型坯料，脱模倒出后在常温下保持24h，再推入干燥室在35℃下干燥，即得本发明石膏板。
实施例3
(1)将200kg石膏粉在86℃温度下烘干，在温度为155℃下煅烧1.5h，冷却至60℃后加入相当于石膏粉重量4％的山梨坦单油酸酯和石膏份重量6％的液体石蜡搅拌混匀，即得改性石膏粉。
(2)称取改性石膏粉100kg、粉煤灰50kg、玻璃碎渣20kg、水泥20kg、柠檬酸1kg、焦磷酸钠5kg、硼砂5kg、石灰石10kg、明矾膨胀剂1kg、海藻酸钠15kg、有机硅油10kg、聚乙烯醇0.2kg和水58kg。
(3)将改性石膏粉、粉煤灰、玻璃碎渣、水泥、焦磷酸钠、硼砂和石灰石加入水中，用搅拌机搅拌2min，使其混合均匀，搅拌速度为400r/min。
(4)将柠檬酸、明矾膨胀剂、海藻酸钠、有机硅油和聚乙烯醇加入步骤(3)所得混合物，用搅拌机搅拌4min，搅拌速度为300r/min。
(5)将步骤(4)所得混合物放入真空脱泡机进行真空脱泡，真空度为-0.065Mpa。
(6)将步骤(5)所得混合物挤压成型制得成型坯料，脱模倒出后在常温下保持24h，再推入干燥室在35℃下干燥，即得本发明石膏板。
实施例4
(1)将300kg石膏粉在86℃温度下烘干，在温度为155℃下煅烧1.5h，冷却至60℃后加入相当于石膏粉重量4％的山梨坦单油酸酯和石膏份重量6％的液体石蜡搅拌混匀，即得改性石膏粉。
(2)称取改性石膏粉200kg、粉煤灰80kg、玻璃碎渣40kg、水泥30kg、柠檬酸2kg、焦磷酸钠10kg、硼砂10kg、石灰石20kg、明矾膨胀剂10kg、海藻酸钠25kg、有机硅油20kg、聚乙烯醇0.5kg和水118kg。
(3)将改性石膏粉、粉煤灰、玻璃碎渣、水泥、焦磷酸钠、硼砂和石灰石加入水中，用搅拌机搅拌4min，使其混合均匀，搅拌速度为300r/min。
(4)将柠檬酸、明矾膨胀剂、海藻酸钠、有机硅油和聚乙烯醇加入步骤(3)所得混合物，用搅拌机搅拌2min，搅拌速度为400r/min。
(5)将步骤(4)所得混合物放入真空脱泡机进行真空脱泡，真空度为-0.079Mpa。
(6)将步骤(5)所得混合物挤压成型制得成型坯料，脱模倒出后在常温下保持24h，再推入干燥室在35℃下干燥，即得本发明石膏板。
实施例5
(1)将250kg石膏粉在90℃温度下烘干，在温度为180℃下煅烧2h，冷却至70℃后加入相当于石膏粉重量5％的山梨坦单油酸酯和石膏份重量8％的液体石蜡搅拌混匀，即得改性石膏粉。
(2)称取改性石膏粉150kg、粉煤灰70kg、玻璃碎渣30kg、水泥25kg、水玻璃1kg、焦磷酸钠5kg、硼砂8kg、石灰石18kg、明矾膨胀剂5kg、海藻酸钠20kg、有机硅油14kg、聚乙烯醇0.3kg和水88kg。
(3)将改性石膏粉、粉煤灰、玻璃碎渣、水泥、焦磷酸钠、硼砂和石灰石加入水中，用搅拌机搅拌2min，使其混合均匀，搅拌速度为300r/min。
(4)将水玻璃、明矾膨胀剂、海藻酸钠、有机硅油和聚乙烯醇加入步骤(3)所得混合物，用搅拌机搅拌2min，搅拌速度为400r/min。
(5)将步骤(4)所得混合物放入真空脱泡机进行真空脱泡，真空度为-0.079Mpa。
(6)将步骤(5)所得混合物挤压成型制得成型坯料，脱模倒出后在常温下保持24h，再推入干燥室在35℃下干燥，即得本发明石膏板。
实施例6
(1)将200kg石膏粉在85℃温度下烘干，在温度为150℃下煅烧1h，冷却至60℃后加入相当于石膏粉重量4％的山梨坦单油酸酯和石膏份重量7％的液体石蜡搅拌混匀，即得改性石膏粉。
(2)称取改性石膏粉100kg、粉煤灰50kg、玻璃碎渣20kg、水泥20kg、水玻璃0.5kg、柠檬酸0.5kg、焦磷酸钠5kg、硼砂5kg、石灰石10kg、明矾膨胀剂6kg、海藻酸钠16kg、有机硅油10kg、聚乙烯醇0.2kg和水58kg。
(3)将改性石膏粉、粉煤灰、玻璃碎渣、水泥、焦磷酸钠、硼砂和石灰石加入水中，用搅拌机搅拌4min，使其混合均匀，搅拌速度为400r/min。
(4)将水玻璃、柠檬酸、明矾膨胀剂、海藻酸钠、有机硅油和聚乙烯醇加入步骤(3)所得混合物，用搅拌机搅拌4min，搅拌速度为300r/min。
(5)将步骤(4)所得混合物放入真空脱泡机进行真空脱泡，真空度为-0.065Mpa。
(6)将步骤(5)所得混合物挤压成型制得成型坯料，脱模倒出后在常温下保持24h，再推入干燥室在35℃下干燥，即得本发明石膏板。
实施例7
(1)将200kg石膏粉在85℃温度下烘干，在温度为150℃下煅烧1h，冷却至60℃后加入相当于石膏粉重量4％的山梨坦单油酸酯和石膏份重量7％的液体石蜡搅拌混匀，即得改性石膏粉。
(2)称取改性石膏粉167kg、粉煤灰70kg、玻璃碎渣35kg、水泥25kg、水玻璃1kg、焦磷酸钠5kg、硼砂8kg、石灰石18kg、明矾膨胀剂7kg、海藻酸钠22kg、有机硅油14kg、聚乙烯醇0.3kg和水98kg。
(3)将改性石膏粉、粉煤灰、玻璃碎渣、水泥、焦磷酸钠、硼砂和石灰石加入水中，用搅拌机搅拌2min，使其混合均匀，搅拌速度为300r/min。
(4)将水玻璃、明矾膨胀剂、海藻酸钠、有机硅油和聚乙烯醇加入步骤(3)所得混合物，用搅拌机搅拌2min，搅拌速度为400r/min。
(5)将步骤(4)所得混合物放入真空脱泡机进行真空脱泡，真空度为-0.079Mpa。
(6)将步骤(5)所得混合物挤压成型制得成型坯料，脱模倒出后在常温下保持24h，再推入干燥室在35℃下干燥，即得本发明石膏板。
实施例8
(1)将200kg石膏粉在85℃温度下烘干，在温度为150℃下煅烧1h，冷却至60℃后加入相当于石膏粉重量4％的山梨坦单油酸酯和石膏份重量7％的液体石蜡搅拌混匀，即得改性石膏粉。
(2)称取改性石膏粉167kg、粉煤灰70kg、玻璃碎渣30kg、水泥25kg、柠檬酸1kg、焦磷酸钠5kg、硼砂8kg、石灰石18kg、明矾膨胀剂5kg、海藻酸钠20kg、有机硅油14kg、聚乙烯醇0.3kg和水98kg。
(3)将改性石膏粉、粉煤灰、玻璃碎渣、水泥、焦磷酸钠、硼砂和石灰石加入水中，用搅拌机搅拌2min，使其混合均匀，搅拌速度为300r/min。
(4)将柠檬酸、明矾膨胀剂、海藻酸钠、有机硅油和聚乙烯醇加入步骤(3)所得混合物，用搅拌机搅拌2min，搅拌速度为400r/min。
(5)将步骤(4)所得混合物放入真空脱泡机进行真空脱泡，真空度为-0.079Mpa。
(6)将步骤(5)所得混合物挤压成型制得成型坯料，脱模倒出后在常温下保持24h，再推入干燥室在35℃下干燥，即得本发明石膏板。
实施例9
(1)将200kg石膏粉在85℃温度下烘干，在温度为150℃下煅烧1h，冷却至60℃后加入相当于石膏粉重量4％的山梨坦单油酸酯和石膏份重量7％的液体石蜡搅拌混匀，即得改性石膏粉。
(2)称取改性石膏粉167kg、粉煤灰70kg、玻璃碎渣35kg、水泥25kg、水玻璃1kg、焦磷酸钠5kg、硼砂8kg、石灰石18kg、明矾膨胀剂5kg、海藻酸钠18kg、有机硅油14kg、聚乙烯醇0.3kg和水98kg。
(3)将改性石膏粉、粉煤灰、玻璃碎渣、水泥、焦磷酸钠、硼砂和石灰石加入水中，用搅拌机搅拌2min，使其混合均匀，搅拌速度为300r/min。
(4)将水玻璃、明矾膨胀剂、海藻酸钠、有机硅油和聚乙烯醇加入步骤(3)所得混合物，用搅拌机搅拌2min，搅拌速度为400r/min。
(5)将步骤(4)所得混合物放入真空脱泡机进行真空脱泡，真空度为-0.079Mpa。
(6)将步骤(5)所得混合物挤压成型制得成型坯料，脱模倒出后在常温下保持24h，再推入干燥室在35℃下干燥，即得本发明石膏板。
实施例10
(1)将200kg石膏粉在85℃温度下烘干，在温度为150℃下煅烧1h，冷却至60℃后加入相当于石膏粉重量4％的山梨坦单油酸酯和石膏份重量7％的液体石蜡搅拌混匀，即得改性石膏粉。
(2)称取改性石膏粉167kg、粉煤灰80kg、玻璃碎渣40kg、水泥30kg、水玻璃2kg、焦磷酸钠10kg、硼砂10kg、石灰石20kg、明矾膨胀剂8kg、海藻酸钠25kg、有机硅油20kg、聚乙烯醇0.5kg和水118kg。
(3)将改性石膏粉、粉煤灰、玻璃碎渣、水泥、焦磷酸钠、硼砂和石灰石加入水中，用搅拌机搅拌2min，使其混合均匀，搅拌速度为300r/min。
(4)将水玻璃、明矾膨胀剂、海藻酸钠、有机硅油和聚乙烯醇加入步骤(3)所得混合物，用搅拌机搅拌2min，搅拌速度为400r/min。
(5)将步骤(4)所得混合物放入真空脱泡机进行真空脱泡，真空度为-0.079Mpa。
(6)将步骤(5)所得混合物挤压成型制得成型坯料，脱模倒出后在常温下保持24h，再推入干燥室在35℃下干燥，即得本发明石膏板。
实施例11
对实施例1-10所得的石膏板进行性能测试，强度性能测定的方法根据GB/T17669.3—1999测试。
石膏板的吸水率测试方法：
仪器和材料：前述10个实施例所得石膏板、电子称一台、笔、记录本。
吸水率计算公式＝(石膏板浸水后重量-石膏板浸水前重量)÷浸水前重量×100％。
试验方法：
(1)将10块石膏板分别称重、编写序号，记录每块石膏板的重量。
(2)将水池接满水，将石膏板依次放入水中，并用石块分别压住，2h后取出，依次称重记录每块石膏板吸水后的重量。
(3)根据公式计算出每块石膏板的吸水率。测试结果见表1和表2。
表1石膏板强度性能测试结果
| 抗折强度(Mpa) | 抗压强度(Mpa) | |
| 实施例1 | 7.8 | 13.5 |
| 实施例2 | 8.8 | 12.3 |
| 实施例3 | 9.1 | 14.6 |
| 实施例4 | 9.0 | 14.8 |
| 实施例5 | 6.9 | 10.4 |
| 实施例6 | 7.0 | 10.0 |
| 实施例7 | 8.5 | 11.3 |
| 实施例8 | 9.7 | 16.2 |
| 实施例9 | 9.3 | 15.5 |
| 实施例10 | 8.7 | 15.0 |
表2石膏板耐水性能测试结果
有上述试验数据可知，本发明制得的石膏板抗折强度和抗压强度较好，其中，实施例3、实施例4、实施例8和实施例9的抗折强度均达到9Mpa以上，实施例9、实施例7和实施例10的抗压强度均达到15Mpa以上，说明这些实施例制得的石膏板具有高强度。由表2可知，本发明制得的石膏板耐水性能较好，实施例1、实施例2、实施例4实施例5、实施例6和实施例9的吸水率都只有5％以下，说明这些实施例制得的石膏板具有良好的耐水性能。综合来看，实施例9制得的石膏板综合性能最好。
综上所述，本发明原料来源广泛，成本低廉，制备工艺简单，可大规模生产，具有良好的工业推广应用价值和经济价值。
更值得注意的是，本发明的石膏板通过合理的配方，在膏水重量比例在特定的1.7:1的配比下，通过使用改性石膏粉，经过特定的制备工艺，协同增效，使得制得的石膏板具有优异的抗折强度和抗冲击性能的同时，还具有良好的耐水性。石膏板兼具高强度和耐水性，使其能够适用于更多的场合，具有广阔的市场应用前景。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种高强度耐水石膏板，其特征在于，由下列重量份的原料组成：
改性石膏粉100-200份、粉煤灰50-80份、玻璃碎渣20-40、水泥20-30份、消泡剂1-2份、焦磷酸钠5-10份、硼砂5-10份、石灰石10-20份、明矾膨胀剂1-10份、海藻酸钠15-25份、憎水剂10-20份、乳化剂0.2-0.5份和水58-118份。
2.根据权利要求1所述高强度耐水石膏板，其特征在于，所述改性石膏粉通过以下步骤制得：将石膏粉在80～90℃温度下烘干，在温度为140～180℃下煅烧1-2h，冷却至50-70℃后加入相当于石膏粉重量3-5％的山梨坦单油酸酯和石膏份重量4-8％的液体石蜡搅拌混匀。
3.根据权利要求1或2所述高强度耐水石膏板，其特征在于，所述石膏粉为由改性石膏粉与β石膏粉按重量比9:1混合组成。
4.据权利要求3所述高强度耐水石膏板，其特征在于，石膏粉的细度为100～120目。
5.根据权利要求1或2所述高强度耐水石膏板，其特征在于，所述消泡剂为水玻璃、柠檬酸中的一种或两种。
6.根据权利要求1或2所述高强度耐水石膏板，其特征在于，所述憎水剂为有机硅油。
7.根据权利要求1或2所述高强度耐水石膏板，其特征在于，所述乳化剂为聚乙烯醇。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述高强度耐水石膏板的制备方法，其特征在于包括下列步骤：
(1)按各物料重量份配比称取原料：改性石膏粉100-200份、粉煤灰50-80份、玻璃碎渣20-40、水泥20-30份、消泡剂1-2份、焦磷酸钠5-10份、硼砂5-10份、石灰石10-20份、明矾膨胀剂1-10份，海藻酸钠15-25份，憎水剂10-20份、乳化剂0.2-0.5份和水58-118份；
(2)将改性石膏粉、粉煤灰、水泥、焦磷酸钠、硼砂、石灰石、玻璃碎渣、海藻酸钠、水混合均匀，再加入消泡剂、憎水剂和乳化剂混合均匀得混合料；
(4)将步骤(3)所得混合料在真空度-0.065～-0.079Mpa下搅拌2～4分钟进行真空脱泡；
(5)将脱泡后的混合料在模具中压制成型放置在60℃～100℃的环境中风干，制得石膏板。
9.根据权利要求8所述高强度耐水石膏板的制备方法，其特征在于，所述改性石膏粉通过以下步骤制得：将石膏粉在80～90℃温度下烘干，在温度为140～180℃下煅烧1-2h，冷却至50-70℃后加入相当于石膏粉重量3-5％的山梨坦单油酸酯和石膏份重量4-8％的液体石蜡搅拌混匀。
10.根据权利要求8所述高强度耐水石膏板的制备方法，其特征在于，所述搅拌的搅拌速度均为300-400r/min，搅拌时间均为2-4min。
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