CN114276103B - 一种保温隔热纸面石膏板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种保温隔热纸面石膏板及其制备方法，所述纸面石膏板的制备原料包括石膏熟料、水、气凝胶膏、乙烯‑醋酸乙烯共聚乳液、玻化微珠、玻璃纤维、缓凝剂和淀粉，各个原料的添加量与说明书相同；其中，所述气凝胶膏为水性建筑材料用气凝胶膏。本申请的纸面石膏板具有优异的保温性能和遇火稳定性，而且粘接性能与强度力学较好。
Description
技术领域
本申请涉及但不限于建筑材料领域，尤指一种保温隔热纸面石膏板及其制备方法。
背景技术
在国家大力提倡建筑节能的大背景下，发展室内建筑材料的保温隔热节能性能尤其重要。近年来，建筑保温节能领域火灾频现，揭示了市场上广泛应用的有机类保温材料的应用缺陷。提高建筑材料防火等级、推广导热系数低的防火隔热材料是行业必然的发展趋势。
目前纸面石膏板作为室内装修的首选材料，已普遍应用于商场、医院等公共场所和家庭装修。日益广泛的应用对纸面石膏板的保温隔热性能和遇火稳定性都提出了更高的要求。因此有必要研制保温隔热性能更好的纸面石膏板，替代现有的耐火纸面石膏板，以创造更加安全、舒适的室内装修环境。
纸面石膏板与适当的保温隔热材料复合使用，可以达到很好的保温隔热性能。气凝胶是一种保温性能优越的A级防火隔热材料，导热系数在0.013W/(m·K)至0.03W/(m·K)范围内，远低于目前市场上已有的用于建筑保温节能领域的无机类保温材料，具有较好的保温隔热性能和防火性能，是传统保温材料的理想替代品，具有良好应用前景。
然而，气凝胶质轻，当采用气凝胶制备纸面石膏板时，易在制备石膏料浆过程中漂浮、飞离，难以融入石膏料浆体系。此外，气凝胶与石膏等无机胶凝材料复合成为板材时，石膏板粘接性能下降严重，板材强度下降明显，甚至低于国家标准，影响使用。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制本申请的保护范围。
本申请提供了一种保温隔热纸面石膏板及其制备方法，该制备方法简单，克服了气凝胶易飞扬及在石膏板中分散不匀的问题，不但提高了石膏板的保温隔热性能，而且对石膏板的粘接性能与力学强度没有不利影响。
本申请提供了一种保温隔热纸面石膏板，所述保温隔热纸面石膏板的制备原料包括石膏熟料、水、气凝胶膏、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、玻化微珠、玻璃纤维、缓凝剂和淀粉，以所述石膏熟料的添加量为100重量份计，所述水的添加量为40重量份至80重量份，所述气凝胶膏的以有效成分气凝胶的含量计的添加量为0.5重量份至5重量份，所述乙烯-醋酸乙烯共聚乳液的添加量为5重量份至20重量份，所述玻化微珠的添加量为0.1重量份至2重量份，所述玻璃纤维的添加量为0.05重量份至0.2重量份，所述缓凝剂的添加量为0.2重量份至1重量份，所述淀粉的添加量为0.2重量份至1重量份；
其中，所述气凝胶膏为水性建筑材料用气凝胶膏。
在本申请的实施例中，以所述石膏熟料的添加量可以为100重量份计，所述水的添加量可以为60重量份至80重量份，所述气凝胶膏的以有效成分气凝胶的含量计的添加量可以为2重量份至5重量份，所述乙烯-醋酸乙烯共聚乳液的添加量可以为10重量份至20重量份，所述玻化微珠的添加量可以为0.1重量份至2重量份，所述玻璃纤维的添加量可以为0.08重量份至0.2重量份，所述缓凝剂的添加量可以为0.2重量份至1重量份，所述淀粉的添加量可以为0.2重量份至1重量份。
在本申请的实施例中，所述气凝胶膏中的气凝胶的重量百分含量可以≥30％。
在本申请的实施例中，所述石膏熟料可以选自脱硫石膏熟料、磷石膏熟料和天然石膏熟料中的任意一种或多种。
在本申请的实施例中，所述玻璃纤维可以选自中碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维和抗碱玻璃纤维中的任意一种或多种。
在本申请的实施例中，所述缓凝剂可以选自柠檬酸、柠檬酸钠、六偏磷酸钠、硼砂和蛋白质类缓凝剂中的任意一种或多种。
在本申请的实施例中，所述缓凝剂可以选自骨胶蛋白质缓凝剂和降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂中的任意一种或多种。
本申请还提供了如上所述的保温隔热纸面石膏板的制备方法，所述制备方法包括：
步骤一、按重量份数称量石膏熟料、水、气凝胶膏、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、玻化微珠、玻璃纤维、缓凝剂和淀粉；
步骤二、将玻化微珠、一部分淀粉、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液与气凝胶膏混合均匀，得到气凝胶膏分散体；
步骤三、将石膏熟料、剩余的淀粉、玻璃纤维和缓凝剂混合均匀；
步骤四、向步骤三得到的混合料中加入水，搅拌均匀制成石膏浆料；
步骤五、向步骤四得到的石膏浆料中，加入步骤二得到的气凝胶膏分散体，搅拌得到料浆；
步骤六、在步骤五得到的料浆上附上、下护面纸，成型，干燥，得到所述保温隔热纸面石膏板。
本申请采用气凝胶膏制备纸面石膏板，克服了气凝胶易飞扬及在石膏板中分散不匀的问题，制得的纸面石膏板具有优异的保温性能和遇火稳定性，属于保温隔热纸面石膏板；而且纸面石膏板的粘接性能与强度力学较好，没有受到添加气凝胶膏的不利影响。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书中所描述的方案来实现和获得。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本申请实施例提供了一种保温隔热纸面石膏板，所述保温隔热纸面石膏板的制备原料包括石膏熟料、水、气凝胶膏、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、玻化微珠、玻璃纤维、缓凝剂和淀粉，以所述石膏熟料的添加量为100重量份计，所述水的添加量为40重量份至80重量份，所述气凝胶膏的以有效成分气凝胶的含量计的添加量为0.5重量份至5重量份，所述乙烯-醋酸乙烯共聚乳液的添加量为5重量份至20重量份，所述玻化微珠的添加量为0.1重量份至2重量份，所述玻璃纤维的添加量为0.05重量份至0.2重量份，所述缓凝剂的添加量为0.2重量份至1重量份，所述淀粉的添加量为0.2重量份至1重量份。
在本申请中，术语“气凝胶膏”定义为水性建筑材料用(即能够添加到水性建筑材料中)气凝胶膏，这里的水性建筑材料例如水性涂料、石膏制品、水泥制品等。
在本申请的实施例中，以所述石膏熟料的添加量可以为100重量份计，所述水的添加量可以为60重量份至80重量份，所述气凝胶膏的以有效成分气凝胶的含量计的添加量可以为2重量份至5重量份，所述乙烯-醋酸乙烯共聚乳液的添加量可以为10重量份至20重量份，所述玻化微珠的添加量可以为0.1重量份至2重量份，所述玻璃纤维的添加量可以为0.08重量份至0.2重量份，所述缓凝剂的添加量可以为0.2重量份至1重量份，所述淀粉的添加量可以为0.2重量份至1重量份。
在本申请的实施例中，所述气凝胶膏可以为隔热分散型气凝胶膏，例如，可以采用购买自科昂纳米科技有限公司的KNF-G型号的气凝胶分散膏。
在本申请的实施例中，所述气凝胶膏中的气凝胶的重量百分含量可以≥30％。
在本申请的实施例中，所述石膏熟料可以选自脱硫石膏熟料、磷石膏熟料和天然石膏熟料中的任意一种或多种。
优选地，所述石膏熟料选自脱硫石膏熟料和天然石膏熟料中的任意一种或两种。
在本申请的实施例中，所述石膏熟料为脱硫石膏熟料，并且所述脱硫石膏熟料由氯离子含量≤400mg/kg的烟气脱硫石膏制得。
在本申请的实施例中，所述脱硫石膏熟料的比表面积可以为3500cm2/g至4000cm2/g。
在本申请的实施例中，所述玻化微珠的直径可以为20μm至100μm，密度可以为100kg/m3至150kg/m3。
在本申请的实施例中，所述玻璃纤维可以选自中碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维和抗碱玻璃纤维中的任意一种或多种。
在本申请的实施例中，所述玻璃纤维的纤维长度可以为9mm至15mm，纤维单丝直径可以为10μm至15μm。
在本申请的实施例中，所述缓凝剂可以选自柠檬酸、柠檬酸钠、六偏磷酸钠、硼砂和蛋白质类缓凝剂中的任意一种或多种。
在本申请的实施例中，所述缓凝剂可以选自骨胶蛋白质缓凝剂和降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂中的任意一种或多种。
本申请实施例还提供了如上所述的保温隔热纸面石膏板的制备方法，所述制备方法包括：
步骤一、按重量份数称量石膏熟料、水、气凝胶膏、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、玻化微珠、玻璃纤维、缓凝剂和淀粉；
步骤二、将玻化微珠、一部分淀粉、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液与气凝胶膏混合均匀，得到气凝胶膏分散体；
步骤三、将石膏熟料、剩余的淀粉、玻璃纤维和缓凝剂混合均匀；
步骤四、向步骤三得到的混合料中加入水，搅拌均匀制成石膏浆料；
步骤五、向步骤四得到的石膏浆料中，加入步骤二得到的气凝胶膏分散体，搅拌得到料浆；
步骤六、在步骤五得到的料浆上附上、下护面纸，成型，干燥，得到所述保温隔热纸面石膏板。
在本申请的实施例中，步骤二和步骤三中添加的淀粉的含量的重量比可以为1:(2至5)，例如，可以为1:2、1:3、1:4或1:5。
在本申请的实施例中，步骤六可以包括：在步骤五得到的料浆初凝前将其在离心力作用下甩入成型台上的下护面纸上，在凝固皮带牵引力的带动下经成型刀挤压，使下护面纸沿其辊出痕迹处折成直角后，下护面纸与料浆一起在成型板的挤压下与上护面纸搭接，并粘牢形成湿板，随后湿板在凝固皮带的牵引下被引出，完成成型；待湿板在传送皮带上凝固，切断后，进入干燥机，经过干燥阶段，得到所述保温隔热纸面石膏板。
在本申请的实施例中，所述干燥阶段可以包括：第一干燥阶段：干燥温度可以为150℃至200℃，干燥时间可以为0.5h至1h；第二干燥阶段：干燥温度可以为100℃至130℃，干燥时间可以为0.5h至1.5h；第三干燥阶段：干燥温度可以为45℃至60℃，干燥时间可以为12h至36h。
在下述实施例中，所使用的脱硫石膏熟料是由电厂烟气脱硫产生的固体废弃物脱硫石膏制成，比表面积在3500cm2/g至4000cm2/g范围内，氯离子含量≤400mg/kg；气凝胶膏购买自安徽科昂纳米科技有限公司，型号为KNF-G，其中的气凝胶含量为30％；聚醋酸乙烯-乙烯乳液购买自北京凯米特科技发展有限公司，型号为Vinamul8482；玻化微珠购买自安徽凯盛基础材料科技有限公司，型号15P500，直径为35μm至80μm，密度为0.14g/cm3；玻璃纤维购买自河北京杭矿产品有限公司，为无碱玻璃纤维，纤维长度为10mm，纤维单丝直径为10μm；缓凝剂为降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂，购买自上海钦和化工有限公司；改性玉米淀粉购买自济南元通化工有限公司。
实施例1
本实施例的纸面石膏板通过以下方法制备得到：
步骤一、称量脱硫石膏熟料100重量份、水44重量份、气凝胶膏2.67重量份(相当于添加气凝胶0.8重量份，即以气凝胶膏的有效成分气凝胶的含量计的添加量为0.8重量份)、聚醋酸乙烯-乙烯乳液19重量份、玻化微珠2重量份、玻璃纤维0.08重量份、缓凝剂0.28重量份、改性淀粉0.3重量份；
步骤二、将玻化微珠、20重量％的淀粉、聚醋酸乙烯-乙烯乳液与气凝胶膏充分混合，形成分散均匀的状态，得到气凝胶膏分散体；
步骤三、将脱硫石膏熟料、80重量％的淀粉、玻璃纤维和缓凝剂混合均匀；
步骤四、将步骤三制备的混合料中，加入水，搅拌均匀制成石膏浆料；
步骤五、在步骤四得到的石膏浆料中，加入步骤二得到的气凝胶膏分散体，快速搅拌分散，得到料浆，此时料浆未初凝；
步骤六、在步骤五得到的料浆初凝前将其在离心力作用下甩入成型台上的下护面纸上，在凝固皮带牵引力的带动下经成型刀挤压，使下护面纸沿其辊出痕迹处折成直角后，下护面纸与料浆一起在成型板的挤压下与上护面纸搭接，并粘牢形成湿板，随后湿板在凝固皮带的牵引下被引出，完成成型；待湿板在传送皮带上凝固，切断后，进入干燥机，经过三个干燥阶段干燥，其中，第一干燥阶段的干燥温度为180℃，干燥时间为0.7h；第二干燥阶段的干燥温度为110℃，干燥时间为1h；第三干燥阶段的干燥温度为45℃，干燥时间为36h，得到干燥的板材；
步骤七：将干燥后的板材合片、锯边、封边、包装，得到厚度为12mm的纸面石膏板成品。
实施例2
本实施例的纸面石膏板通过以下方法制备得到：
步骤一、称量脱硫石膏熟料100重量份、水50重量份、气凝胶膏15重量份(相当于添加气凝胶4.5重量份，即以气凝胶膏的有效成分气凝胶的含量计的添加量为4.5重量份)、聚醋酸乙烯-乙烯乳液12重量份、玻化微珠0.5重量份、玻璃纤维0.12重量份、缓凝剂0.8重量份、改性淀粉0.5重量份；
步骤二至步骤七与实施例1相同。
实施例3
本实施例的纸面石膏板通过以下方法制备得到：
步骤一、称量如下组分：脱硫石膏熟料100重量份、水60重量份、气凝胶膏8.33重量份(相当于添加气凝胶2.5重量份，即以气凝胶膏的有效成分气凝胶的含量计的添加量为2.5重量份)、聚醋酸乙烯-乙烯乳液15重量份、玻化微珠1重量份、玻璃纤维0.2重量份、缓凝剂0.5重量份、改性淀粉0.8重量份；步骤二至步骤七与实施例1相同。
对比例1(不添加乳液)
本对比例的纸面石膏板通过以下方法制备得到：
步骤一、称量脱硫石膏100熟料重量份、水44重量份、气凝胶膏2.67重量份、玻化微珠2、玻璃纤维0.08重量份、缓凝剂0.28重量份、改性淀粉0.3重量份。
步骤二至步骤七与实施例1相同。
对比例2(乳液在步骤四添加)
本对比例的纸面石膏板通过以下方法制备得到：
步骤一、称量脱硫石膏熟料100重量份、水44重量份、气凝胶膏2.67重量份、聚醋酸乙烯-乙烯乳液19重量份、玻化微珠2重量份、玻璃纤维0.08重量份、缓凝剂0.28重量份、改性淀粉0.3重量份；
步骤二、将玻化微珠、20重量％的淀粉与气凝胶膏充分混合，形成分散均匀的状态，得到气凝胶膏分散体；
步骤三、将脱硫石膏熟料、80重量％的淀粉、玻璃纤维和缓凝剂混合均匀；
步骤四、将步骤三制备的混合料中，加入水和聚醋酸乙烯-乙烯乳液，搅拌均匀制成石膏浆料；
步骤五至步骤七与实施例1相同。
对比例3(在实施例1的基础上改变制备工艺)
本对比例的纸面石膏板通过以下方法制备得到：
步骤一、称量脱硫石膏熟料100重量份、水44重量份、气凝胶膏2.67重量份、聚醋酸乙烯-乙烯乳液19重量份、玻化微珠2重量份、玻璃纤维0.08重量份、缓凝剂0.28重量份、改性淀粉0.3重量份；
步骤二：在水中加入聚醋酸乙烯-乙烯乳液、气凝胶膏，充分混合均匀；
步骤三：将脱硫石膏熟料、淀粉、玻璃纤维、玻化微珠混合均匀；
步骤四：把步骤三得到的混合料加入到步骤二得到的混合溶液中，制成石膏浆料；
步骤五至步骤七与实施例1相同。
对比例4
市售普通纸面石膏板，购买自北新集团建材股份有限公司涿州分公司，板芯内无乳液，无气凝胶膏。
对比例5(不添加气凝胶膏及玻化微珠)
本对比例与实施例1的区别在于：不添加气凝胶膏及玻化微珠；制备方法去掉实施例1的步骤二；在步骤三中，将脱硫石膏熟料、100重量％的淀粉、玻璃纤维和缓凝剂混合均匀；在步骤四中加入聚醋酸乙烯-乙烯乳液；其他步骤与实施例1相同。
对比例6(不添加气凝胶膏)
本对比例与实施例1的区别在于：不添加气凝胶膏，其他配方及步骤与实施例1相同。
对比例7(不添加玻化微珠)
本对比例与实施例1的区别在于：不添加玻化微珠，其他配方及步骤与实施例1相同。
测试例1
参照中国国家标准GB/T 9775-2008《纸面石膏板》对实施例及对比例的纸面石膏板进行测试，检测纸面石膏板的物理力学性能。依据GB/T 10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》检测石膏板的导热系数。测试结果如表1所示。
表1纸面石膏板的性能测试结果
从表1可以看出，本申请实施例制备的纸面石膏板，在力学性能方面能够满足中国国家标准GB/T 9775-2008的要求，在隔热与耐火性能方面表现优异。对比例1至3不添加乳液或改变制备工艺对纸面石膏板导热系数影响较小，但是对力学性能和耐火性能影响较大，纸面石膏板的纵向与横向断裂载荷以及遇火稳定性均相对于实施例1的纸面石膏板明显下降，而且对比例3改变纸面石膏板的制备工艺导致护面纸与芯材之间的粘接不合格，得到的纸面石膏板无法满足使用要求。对比例5的石膏板不添加气凝胶膏和玻化微珠，其力学性能方面能相对于实施例1的石膏板下降了，隔热与耐火性能则相对于实施例1的石膏板明显下降，对比例6和对比例7的石膏板单独添加气凝胶膏或单独添加玻化微珠虽然相对于对比例5的石膏板来说能降低石膏板的导热系数，提高遇火稳定性时间，但效果有限，隔热与耐火性能仍明显不如实施例1的纸面石膏板，说明气凝胶膏与玻化微珠二者协同作用，才能具有更好的保温隔热和耐火效果。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (8)
1.一种保温隔热纸面石膏板，其特征在于，所述保温隔热纸面石膏板的制备原料包括石膏熟料、水、气凝胶膏、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、玻化微珠、玻璃纤维、缓凝剂和淀粉，以所述石膏熟料的添加量为100重量份计，所述水的添加量为40重量份至80重量份，所述气凝胶膏的以有效成分气凝胶的含量计的添加量为0.5重量份至5重量份，所述乙烯-醋酸乙烯共聚乳液的添加量为5重量份至20重量份，所述玻化微珠的添加量为0.1重量份至2重量份，所述玻璃纤维的添加量为0.05重量份至0.2重量份，所述缓凝剂的添加量为0.2重量份至1重量份，所述淀粉的添加量为0.2重量份至1重量份；
其中，所述气凝胶膏为水性建筑材料用气凝胶膏。
2.根据权利要求1所述的保温隔热纸面石膏板，其中，以所述石膏熟料的添加量为100重量份计，所述水的添加量为60重量份至80重量份，所述气凝胶膏的以有效成分气凝胶的含量计的添加量为2重量份至5重量份，所述乙烯-醋酸乙烯共聚乳液的添加量为10重量份至20重量份，所述玻化微珠的添加量为0.1重量份至2重量份，所述玻璃纤维的添加量为0.08重量份至0.2重量份，所述缓凝剂的添加量为0.2重量份至1重量份，所述淀粉的添加量为0.2重量份至1重量份。
3.根据权利要求1或2所述的保温隔热纸面石膏板，其中，所述气凝胶膏中的气凝胶的重量百分含量≥30％。
4.根据权利要求1或2所述的保温隔热纸面石膏板，其中，所述石膏熟料选自脱硫石膏熟料、磷石膏熟料和天然石膏熟料中的任意一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的保温隔热纸面石膏板，其中，所述玻璃纤维选自中碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维和抗碱玻璃纤维中的任意一种或多种。
6.根据权利要求1或2所述的保温隔热纸面石膏板，其中，所述缓凝剂选自柠檬酸、柠檬酸钠、六偏磷酸钠、硼砂和蛋白质类缓凝剂中的任意一种或多种。
7.根据权利要求6所述的保温隔热纸面石膏板，其中，所述缓凝剂选自骨胶蛋白质缓凝剂和降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂中的任意一种或多种。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的保温隔热纸面石膏板的制备方法，其特征在于，包括：
步骤一、按重量份数称量石膏熟料、水、气凝胶膏、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、玻化微珠、玻璃纤维、缓凝剂和淀粉；
步骤二、将玻化微珠、一部分淀粉、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液与气凝胶膏混合均匀，得到气凝胶膏分散体；
步骤三、将石膏熟料、剩余的淀粉、玻璃纤维和缓凝剂混合均匀；
步骤四、向步骤三得到的混合料中加入水，搅拌均匀制成石膏浆料；
步骤五、向步骤四得到的石膏浆料中，加入步骤二得到的气凝胶膏分散体，搅拌得到料浆；
步骤六、在步骤五得到的料浆上附上、下护面纸，成型，干燥，得到所述保温隔热纸面石膏板。
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