CN111620649A - 一种防潮石膏地暖模块及制备方法 - Google Patents

一种防潮石膏地暖模块及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种防潮石膏地暖模块及制备方法。所述防潮石膏地暖模块，由以下重量份的原料制成：60‑70份石膏粉、10‑15份硅酸盐水泥、6‑8份纳米陶瓷粉、6‑8份二氧化硅、2‑3份氧化锆粉末、0.5‑1份改性微晶纤维素、3‑5份粘结剂、5‑6份增强剂。本发明提供的技术方案，有效解决了石膏地暖模块易吸水变形的问题及地暖***启动供暖、停暖时引起的石膏地暖模块热胀冷缩的问题；所制得的地暖模块防潮性能好，使用寿命长。

Description

一种防潮石膏地暖模块及制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种防潮石膏地暖模块及制备方法。
背景技术
地暖模块是地热供暖***末端主要的可选组件之一，用于取代传统地暖***中的保温板、反射膜、卡钉等辅材。地暖模块的出现及应用，大大简化的地暖安装程序。地暖模块的种类：根据材质划分有EPS模块，挤塑板模块、金属与保温材料复合模块，水泥模块等。根据外观形式划分有蘑菇头式模块，管槽式模块，M型地暖模块等。
地暖模块自诞生以来，因其与传统地暖工艺比较有明显的改进，大受市场欢迎。不同形式不同材质的地暖模块各有各自的优点，同时也存在众多缺点，比如复合型模块造价高、抗压强度相对较弱等缺点。塑料货PVC材质的模块防火性能差，存在重大的火灾隐患、使用寿命短等。
工业副产石膏是工业生产中由化学反应生成的以硫酸钙为主要成分的工业副产品。工业副产石膏主要有燃煤电厂排放的脱硫石膏；肥工业排放的磷石膏；柠檬酸厂排放的柠檬酸石膏；钛白粉厂排放的钛石膏；氟化氢厂排放的氟石膏；石膏粉设备制盐工业排放的盐石膏等。随着我国现在工业的发展，工业副产石膏的排放量急剧增长。这些工业副产熟石膏绝大部分未被利用，占用大量土地而露天堆放，已成为严重污染环境的工业废渣，会给电力、化工等工业的可持续发展带来严重的影响。工业副产石膏的综合回收利用是电力、化工等工业的可持续发展的关键。
工业副产熟石膏的制成的地暖模块能有效克各种材质地暖模块的缺点，其具有如下优点：1、浇筑成型，密实度高，使用寿命长。2、石膏作为不燃材料，防火性能优良，不存在火灾隐患。3、施工比同类产品更快捷，可以实现与地暖管同步完成施工，即一边铺设地暖管，一边铺盖模块。4、材料成本降低，可有效降低地暖***的综合成本。5、不含甲醛，是一种环保材料。6、以工业副产石膏为主要原料，可提高工业废弃物的使用率，是国家大力推广的绿色建材新品种。
石膏材料的吸湿性强，防潮性能差，在潮湿环境中石膏地暖模块易受潮变形；而且石膏地暖模块应用于地暖***，地暖***启动供暖、停暖时，地板温度骤然变化，易导致地暖模冷缩；这些会导致地暖模块使用寿命大大缩短。
目前，石膏板材主要通过用于制备石膏板和砂浆；主要通过添加防水剂来提高石膏板材的防潮性能。如公开号为CN110790558A的专利公开了一种防潮型可释放负氧离子轻质抹灰石膏，该抹灰石膏包括：β半水石膏组分、轻质骨料组分、pH调节剂组分、保水剂组分、改性剂组分、缓凝剂组分、防水剂组分以及负氧离子粉组分，其中β半水石膏组分60-85份；轻质骨料组分8-15份；pH调节剂组分0-5份；保水剂组分0.1-0.5份；改性剂组分0.01-0.1份；防水剂组分0.05-0.5份；缓凝剂组分0.1-0.4份；负氧离子粉组分1-10份。该专利主要通过防水剂的添加来提高抹灰石膏的防潮性能。
又如公开号为CN110790557A的专利公开了一种轻质防潮防霉石膏板，以石膏粉、纳米氧化锌粉、缓凝剂为原料制成。该专利通过在在石膏中加入纳米疏水氧化锌，提高石膏的防水能力。
石膏地暖模块与石膏砂浆、石膏板的应用环境是不同，石膏地暖模块要长期经受地暖***的供暖、停暖时导致的热胀冷缩，这导致石膏地暖模块使用寿命大大缩短。上述专利技术都没有解决石膏地暖模块热胀冷缩的问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种防潮石膏地暖模块及制备方法。
具体是通过以下技术方案实现的：
一种防潮石膏地暖模块，由以下重量份的原料制成：60-70份石膏粉、10-15份硅酸盐水泥、6-8份纳米陶瓷粉、6-8份二氧化硅、2-3份氧化锆粉末、0.5-1份改性微晶纤维素、3-5份粘结剂、5-6份增强剂。
优选地，所述改性微晶纤维素的制备：将微晶纤维素与10％硫酸溶液按1：20的质量比混合，调节其pH为7，超声振荡20min，制得悬浮液；向悬浮液中加入微晶纤维素质量50％的硼砂，于35℃下搅拌反应2h，高速离心水洗，制得改性微晶纤维素。
优选地，所述粘结剂为水溶性酚醛树脂。
优选地，所述增强剂由珍珠岩、硅酸氯、矿渣粉按3-4：1：1的质量比组成。
本发明还提供了了一种上述防潮石膏地暖模块的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石膏粉、改性微晶纤维素、硅酸盐水泥混合，加入其质110-120％的水搅拌混合均匀，制得凝胶原料；
(2)将二氧化硅、氧化锆粉末、增强剂混合，加入其质量60-80％的水混合均匀，制得悬浮液；
(3)将水溶性酚醛树脂溶于其质量2倍的水中，制得酚醛树脂溶液；将酚醛树脂溶液与纳米陶瓷粉混合，并加入分散剂，于70-80℃下搅拌处理30min，制得分散液；
(4)将凝胶原料、悬浮液、分散液放入高速搅拌机中搅拌混合均匀，制的浆料；将浆料倒入模具中加压加热处理，冷却，固化成型；
(5)将固化成型后的模块出模，经养护处理后，即得防潮石膏地暖模块。
优选地，所述分散剂为聚丙烯酰胺，分散剂的添加量为纳米陶瓷粉质量的0.5-1％。
优选地，所述加压加热处理为：在装入浆料的模具的垂直方向施加0.3-0.5MPa的压力，并在100℃下加热处理40min
优选地，所述养护处理为：先在25-30℃养护2-3d，自然环境中养7-9天。
需要说明的是；所工业副产熟石膏是磷石膏、脱硫石膏、氟石膏、柠檬酸石膏、盐石膏、乳石膏、黄石膏、苏打石膏中的一种或多种，经煅烧脱去部分或全部结晶水后的产物；其主要化学成分为CaSO4·1/2H2O。
本发明所提供的石膏地暖模块是用作为水地暖模块。
本发明的有益效果在于：采用石膏粉作为地暖模块的主要原料，绿色环保，有效降低地暖模块的生产成本，提高生产效益。本发明通过在原料中加入纳米陶瓷粉、改性微晶纤维素能改善石膏地暖模块的强度、韧性，增强其防水、防潮性能；二氧化硅、氧化锆粉末能延缓石膏地暖模板对热量的扩散性，使其具有良好的缓热性能，能有效缓解地暖***启动供暖、停暖时温度骤变而导致的热胀冷缩，使地暖模块逐渐升温、逐渐降温，避免热胀冷缩对地暖模块的破坏，延长了地暖模块的使用寿命；增强剂能进一步改善是石膏地板的保温缓热性。
本发明提供的技术方案，有效解决了石膏地暖模块易吸水变形的问题及地暖***启动供暖、停暖时引起的石膏地暖模块热胀冷缩的问题；所制得的地暖模块防潮性能好，使用寿命长。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1防潮石膏地暖模块
原料：60kg石膏粉、15kg硅酸盐水泥、6kg纳米陶瓷粉、8kg二氧化硅、2kg氧化锆粉末、1kg改性微晶纤维素、3kg水溶性酚醛树脂、6kg增强剂。
所述改性微晶纤维素的制备：将微晶纤维素与10％硫酸溶液按1：20的质量比混合，调节其pH为7，超声振荡20min，制得悬浮液；向悬浮液中加入微晶纤维素质量50％的硼砂，于35℃下搅拌反应2h，高速离心水洗，制得改性微晶纤维素。
所述增强剂由珍珠岩、硅酸氯、矿渣粉按3：1：1的质量比组成。
制备方法：
(1)将石膏粉、改性微晶纤维素、硅酸盐水泥混合，加入其质110％的水搅拌混合均匀，制得凝胶原料；
(2)将二氧化硅、氧化锆粉末、增强剂混合，加入其质量60％的水混合均匀，制得悬浮液；
(3)将水溶性酚醛树脂溶于其质量2倍的水中，制得酚醛树脂溶液；将酚醛树脂溶液与纳米陶瓷粉混合，并加入纳米陶瓷粉质量0.5％的聚丙烯酰胺，于70-80℃下搅拌处理30min，制得分散液；
(4)将凝胶原料、悬浮液、分散液放入高速搅拌机中搅拌混合均匀，制的浆料；将浆料倒入模具中，在装入浆料的模具的垂直方向施加0.3-0.5MPa的压力，并在100℃下加热处理40min；冷却，固化成型；
(5)将固化成型后的模块出模，先在25-30℃养护2-3d，自然环境中养7-9天，即得防潮石膏地暖模块。
实施例2防潮石膏地暖模块
原料：68kg石膏粉、12kg硅酸盐水泥、7kg纳米陶瓷粉、6.5kg二氧化硅、2.4kg氧化锆粉末、0.6kg改性微晶纤维素、4kg水溶性酚醛树脂、5.5kg增强剂。
所述改性微晶纤维素的制备：将微晶纤维素与10％硫酸溶液按1：20的质量比混合，调节其pH为7，超声振荡20min，制得悬浮液；向悬浮液中加入微晶纤维素质量50％的硼砂，于35℃下搅拌反应2h，高速离心水洗，制得改性微晶纤维素。
所述增强剂由珍珠岩、硅酸氯、矿渣粉按4：1：1的质量比组成。
制备方法：
(1)将石膏粉、改性微晶纤维素、硅酸盐水泥混合，加入其质120％的水搅拌混合均匀，制得凝胶原料；
(2)将二氧化硅、氧化锆粉末、增强剂混合，加入其质量80％的水混合均匀，制得悬浮液；
(3)将水溶性酚醛树脂溶于其质量2倍的水中，制得酚醛树脂溶液；将酚醛树脂溶液与纳米陶瓷粉混合，并加入纳米陶瓷粉质量0.8％的聚丙烯酰胺，于70-80℃下搅拌处理30min，制得分散液；
(4)将凝胶原料、悬浮液、分散液放入高速搅拌机中搅拌混合均匀，制的浆料；将浆料倒入模具中，在装入浆料的模具的垂直方向施加0.3-0.5MPa的压力，并在100℃下加热处理40min；冷却，固化成型；
(5)将固化成型后的模块出模，先在25-30℃养护2-3d，自然环境中养7-9天，即得防潮石膏地暖模块。
实施例3防潮石膏地暖模块
原料：70kg石膏粉、10kg硅酸盐水泥、8kg纳米陶瓷粉、6kg二氧化硅、3kg氧化锆粉末、0.5kg改性微晶纤维素、5kg水溶性酚醛树脂、6kg增强剂。
所述改性微晶纤维素的制备：将微晶纤维素与10％硫酸溶液按1：20的质量比混合，调节其pH为7，超声振荡20min，制得悬浮液；向悬浮液中加入微晶纤维素质量50％的硼砂，于35℃下搅拌反应2h，高速离心水洗，制得改性微晶纤维素。
所述增强剂由珍珠岩、硅酸氯、矿渣粉按3-4：1：1的质量比组成。
制备方法：
(1)将石膏粉、改性微晶纤维素、硅酸盐水泥混合，加入其质120％的水搅拌混合均匀，制得凝胶原料；
(2)将二氧化硅、氧化锆粉末、增强剂混合，加入其质量80％的水混合均匀，制得悬浮液；
(3)将水溶性酚醛树脂溶于其质量2倍的水中，制得酚醛树脂溶液；将酚醛树脂溶液与纳米陶瓷粉混合，并加入纳米陶瓷粉质量1％的聚丙烯酰胺，于70-80℃下搅拌处理30min，制得分散液；
(4)将凝胶原料、悬浮液、分散液放入高速搅拌机中搅拌混合均匀，制的浆料；将浆料倒入模具中，在装入浆料的模具的垂直方向施加0.3-0.5MPa的压力，并在100℃下加热处理40min；冷却，固化成型；
(5)将固化成型后的模块出模，先在25-30℃养护2-3d，自然环境中养7-9天，即得防潮石膏地暖模块。
对比例1
对比例1与实施例1的在于原料中没有添加纳米陶瓷粉、改性微晶纤维素；其余相同。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于原料中没有添加二氧化硅、氧化锆粉末；其余相同。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于原料中没有添加二氧化硅、氧化锆粉末、增强剂，其余相同。
实验例1
采用实施例1-6和对比例1-5制备的石膏模块进行性能检测；检测依据:断裂荷载参照标准《石膏砌块》(JC/T698-2010)进行检测，耐火极限、耐火等级、抗压强度、干燥收缩参照《建筑用轻质隔墙条板》(GB/T23451-2009)进行检测；吸水性的测试方法为：
检测结果如表1所示：
表1地暖模块的性能指标
Figure BDA0002502507780000081
将实施例1-3制成的石膏地暖模块置于80℃中烘烤6h，恢复至常温后，经测量，其尺寸变化程度低于0.03％；而对比例1石膏地暖模块的尺寸变化程度为0.05％；而对比例2石膏地暖模块的尺寸变化程度为0.076％；而对比例3石膏地暖模块的尺寸变化程度为0.084％；
在此有必要指出的是，以上实施例和试验例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和理解，不能理解为对本发明的技术方案做进一步的限定，本领域技术人员作出的非突出实质性特征和显著进步的发明创造，仍然属于本发明的保护范畴。

Claims (9)

1.一种防潮石膏地暖模块，其特征在于，由以下重量份的原料制成：60-70份石膏粉、10-15份硅酸盐水泥、6-8份纳米陶瓷粉、6-8份二氧化硅、2-3份氧化锆粉末、0.5-1份改性微晶纤维素、3-5份粘结剂、5-6份增强剂。
2.如权利要求1所述的防潮石膏地暖模块，其特征在于，所述改性微晶纤维素的制备：将微晶纤维素与10％硫酸溶液按1：20的质量比混合，调节其pH为7，超声振荡20min，制得悬浮液；向悬浮液中加入微晶纤维素质量50％的硼砂，于35℃下搅拌反应2h，高速离心水洗，制得改性微晶纤维素。
3.如权利要求1所述的防潮石膏地暖模块，其特征在于，所述粘结剂为水溶性酚醛树脂。
4.如权利要求1所述的防潮石膏地暖模块，其特征在于，所述增强剂由珍珠岩、硅酸氯、矿渣粉按3-4：1：1的质量比组成。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的防潮石膏地暖模块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将石膏粉、改性微晶纤维素、硅酸盐水泥混合，加入其质110-120％的水搅拌混合均匀，制得凝胶原料；
(2)将二氧化硅、氧化锆粉末、增强剂混合，加入其质量60-80％的水混合均匀，制得悬浮液；
(3)将水溶性酚醛树脂溶于其质量2倍的水中，制得酚醛树脂溶液；将酚醛树脂溶液与纳米陶瓷粉混合，并加入分散剂，于70-80℃下搅拌处理30min，制得分散液；
(4)将凝胶原料、悬浮液、分散液放入高速搅拌机中搅拌混合均匀，制的浆料；将浆料倒入模具中加压加热处理，冷却，固化成型；
(5)将固化成型后的模块出模，经养护处理后，即得防潮石膏地暖模块。
6.如权利要求5所述的防潮石膏地暖模块的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酰胺，分散剂的添加量为纳米陶瓷粉质量的0.5-1％。
7.如权利要求5所述的防潮石膏地暖模块的制备方法，其特征在于，所述加压加热处理为：在装入浆料的模具的垂直方向施加0.3-0.5MPa的压力，并在100℃下加热处理40min。
8.如权利要求5所述的防潮石膏地暖模块的制备方法，其特征在于，所述养护处理为：先在25-30℃养护2-3d，自然环境中养7-9天。
9.一种如权利要求5所述制备方法制得的石膏地暖在水地暖模块中的应用。
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