CN110015860A - 一种耐水轻质纸面石膏板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐水轻质纸面石膏板，包括两层护面纸和所述两层护面纸之间的石膏板，所述石膏板包括复配防水剂，复配防水剂包含以下组分：硅溶胶1‑10重量份；水溶性硅树脂0.1‑10重量份；氧化铝0.1‑5重量份；棕榈酸0.5‑3重量份；酸洗石英砂1‑6重量份。通过在石膏浆料中添加一定量硅溶胶、水溶性硅树脂等组分，配合植物类发泡剂使用，使得所制得的石膏板具有优异的耐水性能。同时也具有轻质、力学性能优的特点。

Description

一种耐水轻质纸面石膏板及其制备方法

技术领域

本发明涉石膏板制备领域，尤其涉及一种耐水轻质纸面石膏板及其制备方法。

背景技术

石膏板具有相对重量轻、强度较高、厚度较薄、加工方便以及隔音绝热和防火等性能，是当前着重发展的新型轻质板材之一。目前，石膏板已广泛用于住宅、办公楼、商店、旅馆和工业厂房等各种建筑物的内隔墙、天花板、吸音板、地面基层板和各种装饰板等。

但是石膏板芯的二水石膏的溶解度较大，当石膏制品受潮时，晶体间有效搭接数量减少、结合力变弱，强度也会相应降低。并且石膏硬化体内部存在微裂缝，制品吸湿后，水膜在裂缝中形成“楔子效应”，迫使晶体结构分开。石膏水化硬化后未参与反应的水蒸发硬化体中形成大量孔隙，遇水后形成渗水通道。如果石膏板不进行防水处理，24h吸水率可达50％，甚至更高。目前，对石膏板的防水处理主要有以下几种：

(1)石膏板表面处理主要是对石膏板表面喷涂防水剂或增加防水饰面；但是此种方法对施工要求很高，一旦石膏板表面出现缺陷，防水效果会大大折扣。

(2)掺杂无机胶凝材料在石膏中掺杂无机胶凝材料可以使石膏水化过程中生成耐水性水化产物，是石膏由单一的结晶结构变成晶胶结构，可以对石膏晶体产生包裹和支撑作用，提高耐水性。但是此种方法会造成石膏板密度增大；无机胶凝材料与石膏水化速度不一致，会影响石膏板强度等不利因素。

(3)掺加高分子聚合物掺加具有憎水基团的有机物。但是存在成本高，会降低石膏板强度，增加石膏板重量的问题。

发明内容

本发明旨在提供了一种耐水轻质纸面石膏板，通过在石膏浆料中添加复配防水剂，配合植物类发泡剂使用，使得所制得的石膏板具有优异的耐水性能。同时也具有轻质、力学性能优的特点。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种耐水轻质纸面石膏板，包括两层护面纸和所述两层护面纸之间的石膏板，所述石膏板包括复配防水剂，所述复配防水剂包含以下组分：硅溶胶1-10重量份；水溶性硅树脂0.1-10重量份；氧化铝0.1-5重量份；棕榈酸0.5-3重量份；酸洗石英砂1-6重量份；

所述复配防水剂由下述方法制备：将所述棕榈酸升温至80-100℃，加入所述氧化铝、酸洗石英砂搅拌混合，得混合物；将所述硅溶胶、水溶性硅树脂加入10-50mL 0.05M的NaOH溶液中，搅拌升温至60-80℃，加入所述混合物，搅拌5-10min，真空干燥，即得所述复配防水剂。

其中，基于100重量份熟石膏粉，还包括

其中，所述硅溶胶与所述水溶性硅树脂的重量比为1:2。

其中，所述发泡剂为植物类发泡剂，具体为茶皂素发泡剂、皂角苷发泡剂中的一种或其混合物。

其中，所述各组分的含量为：

其中，所述各组分的含量为：

其中，所述各组分的含量为：

根据本发明的另一个方面，提供一种耐水轻质纸面石膏板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

预定重量份的熟石膏粉、复配防水剂、水泥或石灰的一种或多种、改性淀粉经过计量，进入混合铰刀，充分混合后进入搅拌机；将预定重量份的发泡剂加入到水中，混合液通过发泡***发泡后进入搅拌机；各原料经所述搅拌机充分搅拌，制得均匀浆料，连续浇注在两层护面纸之间，经挤压成型制得石膏板湿板；所述石膏板湿板经凝固、切断、干燥、锯边后制得所述耐水轻质纸面石膏板。

本发明的耐水轻质纸面石膏板，包括两层护面纸和所述两层护面纸之间的石膏板，所述石膏板包括复配防水剂，所述复配防水剂包含以下组分：硅溶胶1-10重量份；水溶性硅树脂0.1-10重量份；氧化铝0.1-5重量份；棕榈酸0.5-3重量份；酸洗石英砂1-6重量份；

硅溶胶是一种无定型的二氧化硅胶体，微粒分散于水中后形成胶体溶液。具有良好的粘结性，干燥后形成坚固的无机膜，且不会再溶于水中。将适量的硅溶胶添加到石膏浆料中，可以渗透到石膏的孔隙中，会改变二水石膏的结构特征，生成新的凝胶物质。水溶性硅树脂属于有机硅树脂，通常用于合成、蛋白质或天然纤维织物，抑或作为油漆、涂料的优良添加剂等，但并未有报道将其应用于石膏板制备中。本发明试探性的添加一定量的水溶性硅树脂，对其耐水、防水效果进行探究。发现添加0.1-10重量份具有比较明显的防水效果，进一步优选的，为1-5重量份。

在复配防水剂中添加氧化铝、酸洗石英砂等掺合料，可以与石膏共同参加水化与硬化反应，形成CSH凝胶、钙矾石等具有水硬性的水化产物，保护二水石膏，从而提高耐水性。选择酸洗石英砂是由于在实验测试中发现，酸洗石英砂比石英砂防水效果更好。

棕榈酸属于高级脂肪酸，属憎水化合物，通过将其升温，加入氧化铝、酸洗石英砂混合，然后再加入到0.05M的NaOH溶液中，加入硅溶胶、水溶性硅树脂，搅拌升温至60-80℃，搅拌5-10min，真空干燥得到的复配防水剂，各组分均匀混合，并且可以均匀地分散于石膏浆料中；同时具备憎水物质和形成水化产物两个防水途径，构成均匀地防水单元，从而使得相较于单加憎水物质或无机掺料的防水效果有了很明显的提高。

同时，进一步的实验发现，硅溶胶与水溶性硅树脂同时使用可以使石膏板吸水率明显的降低；两者重量比为1:2时，吸水率最低，耐水效果最佳，同时具备优异的力学性能。

石膏板中还包括水泥或石灰的一种或多种0-5重量份，水泥或石灰作为无机胶凝材料添加，在石膏水化过程中可以生成耐水性水化产物，使石膏硬化体孔隙以及二水石膏结晶接触点都发生改变；可以进一步的提高耐水效果以及石膏板强度。但是添加量不宜过多，否则会增加石膏板重量。

植物类发泡剂选用茶皂素发泡剂或皂角苷发泡剂，或两者混合物。植物类发泡剂的气泡大小适中，泡沫稳定性比较好。针对本发明的防水石膏板，选择添加植物类发泡剂，可以保持比较好的发泡稳定性；从而保证可以进一步地降低石膏板的重量。

改性淀粉是天然淀粉经过适当化学处理，引入某些化学基团使分子结构及理化性质发生变化，生成淀粉衍生物。改性淀粉糊化后迁移至护面纸与石膏板界面，使护面纸与石膏板牢牢地粘结在一起。本发明采用的改性淀粉为改性玉米淀粉或木薯改性淀粉，糊化温度70-75℃，碱性流动度14-20秒。

本发明的耐水轻质纸面石膏板的制备方法，包括以下步骤：

预定重量份的熟石膏粉、复配防水剂、水泥或石灰的一种或多种、改性淀粉经过计量，进入混合铰刀，充分混合后进入搅拌机；将预定重量份的发泡剂加入到水中，混合液通过发泡***发泡后进入搅拌机；各原料经所述搅拌机充分搅拌，制得均匀浆料，连续浇注在两层护面纸之间，经挤压成型制得石膏板湿板；石膏板湿板经凝固、切断、干燥、锯边后制得耐水轻质纸面石膏板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。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。

复配防水剂的制备方法：将0.5-3重量份棕榈酸升温至80℃，加入0.1-5重量份的氧化铝、1-6重量份酸洗石英砂搅拌混合，得混合物；0.05M的NaOH溶液中，加入1-10重量份硅溶胶、0.1-10重量份水溶性硅树脂，搅拌升温至60-80℃，加入所述混合物，搅拌10min，真空干燥，即得复配防水剂。

该石膏板各组分的含量为：熟石膏粉100重量份；硅溶胶2-4重量份；水溶性硅树脂1-4重量份；氧化铝0.5-2重量份；棕榈酸1-3重量份；酸洗石英砂1-5重量份；水泥或石灰的一种或多种0.5-3重量份；改性淀粉0.05-0.8重量份；发泡剂0.05-0.5重量份；水70-80重量份。

各实施例纸面石膏板制备方法：预定重量份的熟石膏粉、复配防水剂、水泥或石灰的一种或多种、改性淀粉经过计量，进入混合铰刀，充分混合后进入搅拌机；将预定重量份的发泡剂加入到水中，混合液通过发泡***发泡后进入搅拌机；各原料经搅拌机充分搅拌，制得均匀浆料，连续浇注在两层护面纸之间，经挤压成型制得石膏板湿板；石膏板湿板经凝固、切断、干燥、锯边后制得耐水轻质纸面石膏板。

实施例

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

实施例6

测试例

测试例1

分别测试了不同硅溶胶掺量、水溶性硅树脂掺量以及两者在复配使用时的石膏板的吸水率情况，具体数据如表1-表3所示。表1示出了不同硅溶胶掺量下的石膏板吸水率情况。

表1硅溶胶掺量对石膏板吸水率的影响

硅溶胶掺量	0	1	2	3	4	6	10
								2h吸水率/％	31.8	21.6	21.2	20.6	20.2	19.2	18.4

表2示出了不同水溶性硅树脂掺量情况下的石膏板吸水率情况。

表2水溶性硅树脂对石膏板吸水率的影响

水溶性硅树脂掺量	0.1	1	2	4	6	8	10
								2h吸水率/％	26.6	17.8	17.2	16.4	15.9	15.6	14.4

由表1和表2可以看到随着硅溶胶或水溶性硅树脂掺量的增加，石膏板的吸水率随之下降，但是随着掺量过大，吸水率降低趋于平缓；并且掺量过大，石膏板强度会相应减小。

表3示出了不同硅溶胶与水溶性硅树脂在不同掺量配比情况下的石膏板吸水率情况。

表3

掺量配比	3:1	2:1	1:1	1:2	1:3
						2h吸水率/％	8.6	5.5	4.6	3.8	5.9

由表3中数据可以看到，在本发明硅溶胶与水溶性硅树脂各自重量份范围内，不同的掺量配比对吸水率的影响也不相同，两者协同作用均可进一步降低石膏板的吸水率；当硅溶胶与水溶性硅树脂配比为1:2时，吸水率最低，同时石膏板也具有比较好的力学性能。

测试例2

对各实施例的纸面石膏板的力学性能进行了相关测试，测试数据如表4所示。

表4各实施例纸面石膏板的性能

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							2h吸水率/％	10.1	4.2	2.5	2.3	3.6	4.3
纵向断裂荷载/N	427.8	430.1	455.2	456.9	426.2	418.8
							横向断裂荷载/N	199.4	210.2	232.6	236.5	223.6	188.4

按本发明制得的纸面石膏板具备以下性能：粘结性能满足国家标准要求；9.5mm厚石膏板单位面积质量6.5-7.0kg/m²，远远优于单位面积质量不大于9.5kg/m²的国家标准要求。其中，实施例3和实施例4在吸水率以及力学性能上效果最佳。对比于表3数据，可以看出复配防水剂中各组分的协同作用所产生的防水效果要优于组分单独作用的防水效果。横向断裂荷载平均值以及纵向断裂荷载平均值远高于国家标准要求；其余各项指标均满足国家标准要求。

综上所述，根据本发明提供的耐水轻质纸面石膏板，通过在石膏浆料中添加复配防水剂，配合植物类发泡剂使用，使得所制得的石膏板具有优异的耐水性能。同时也具有轻质、力学性能优的特点。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种耐水轻质纸面石膏板，其特征在于，包括两层护面纸和所述两层护面纸之间的石膏板，所述石膏板包括复配防水剂，所述复配防水剂包含以下组分：硅溶胶1-10重量份；水溶性硅树脂0.1-10重量份；氧化铝0.1-5重量份；棕榈酸0.5-3重量份；酸洗石英砂1-6重量份；

所述复配防水剂由下述方法制备：将所述棕榈酸升温至80-100℃，加入所述氧化铝、酸洗石英砂搅拌混合，得混合物；将所述硅溶胶、水溶性硅树脂加入10-50mL 0.05M的NaOH溶液中，搅拌升温至60-80℃，加入所述混合物，搅拌5-10min，真空干燥，即得所述复配防水剂。

2.如权利要求1所述的耐水轻质纸面石膏板，其特征在于，基于100重量份熟石膏粉，还包括

3.如权利要求1所述的耐水轻质纸面石膏板，其特征在于，所述硅溶胶与所述水溶性硅树脂的重量比为1:2。

4.如权利要求1所述的耐水轻质纸面石膏板，其特征在于，所述发泡剂为植物类发泡剂，具体为茶皂素发泡剂、皂角苷发泡剂中的一种或其混合物。

5.如权利要求2所述的耐水轻质纸面石膏板，其特征在于，所述各组分的含量为：

6.如权利要求5所述的耐水轻质纸面石膏板，其特征在于，所述各组分的含量为：

7.如权利要求5所述的耐水轻质纸面石膏板，其特征在于，所述各组分的含量为：

8.如权利要求1-7任一项所述的耐水轻质纸面石膏板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

预定重量份的熟石膏粉、复配防水剂、水泥或石灰的一种或多种、改性淀粉经过计量，进入混合铰刀，充分混合后进入搅拌机；将预定重量份的发泡剂加入到水中，混合液通过发泡***发泡后进入搅拌机；各原料经所述搅拌机充分搅拌，制得均匀浆料，连续浇注在两层护面纸之间，经挤压成型制得石膏板湿板；所述石膏板湿板经凝固、切断、干燥、锯边后制得所述耐水轻质纸面石膏板。