CN114621026A - 一种石膏基轻质隔声预制沟槽保温板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及保温板领域，更具体地，本发明涉及一种石膏基轻质隔声预制沟槽保温板及其制备方法。所述保温板的制备原料按重量份计，包括600‑800份磷石膏基α型高强石膏。本发明所制备的石膏基轻质隔声预制沟槽保温板，具有轻质高强、保温隔声、防火等优点，为地面提供装配式建筑材料，具有较好的环保效益、社会效益和经济效益，对拓宽磷石膏综合利用的发展方向有重要意义。本发明采用工业副产物的磷石膏作为高强石膏的原料，提高了磷石膏的应用范围，并使用合适抗折强度和抗压强度的磷石膏基α型高强石膏作为石膏材料，结合合适用量的发泡剂、聚乙烯醇、胶粉、减水剂等，在减少保温板密度的同时，提高保温板强度。

Description

一种石膏基轻质隔声预制沟槽保温板及其制备方法

技术领域

本发明涉及保温板领域，更具体地，本发明涉及一种石膏基轻质隔声预制沟槽保温板及其制备方法。

背景技术

预制沟槽保温板是对免回填、简易式、干式地暖模块的统称，其保温层材料一般为EPS或XPS，目前国内90％的地暖保温层材料用的都是回收塑料，其中充斥着大量重金属及聚氯乙烯(PVC)。聚氯乙烯在地暖加热过程中，会产生氯化氢、氯气等有毒气体以及盐酸、二噁英等致癌物质。此外，XPS、EPS阻燃性能较差，常通过加入HBCD(六溴环十二烷)阻燃剂将提高其阻燃等级，但HBCD会慢慢从板中析出，不仅会导致阻燃等级降低，而且HBCD会通过呼吸对人体造成慢性毒性作用，尤其对神经内分泌***及人体胚胎早期发育影响较大。

此外，XPS、EPS的预制沟槽保温板地暖地面承载力较传统地暖地面承载力低，对于地面有较高荷载要求的情况，需进行地面承载力验算或增加地面龙骨予以解决，虽然升温快，但蓄热效果不如传统地暖。

CN111848088A公开一种石膏基防火门芯板及其制备方法，采用得a型高强石膏以工业副产物磷石膏为原料，具有稳定性好、耐火性高、不腐蚀钢板、生产效率高的特点，有效的解决了现有菱镁材料吸湿，且生产效率较低的缺点，但是抗压强度、保温、隔声能力较差，无法用于预制沟槽保温板。

发明内容

为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种石膏基轻质隔声预制沟槽保温板，所述保温板的制备原料按重量份计，包括600-800份磷石膏基α型高强石膏、45-70份发泡剂、0.6-4份乳液、0.6-4份聚乙烯醇、0.6-2.4份胶粉、0.3-8份减水剂、0.6-4份纤维、192-360份水；所述保温板的干密度≤580kg/m³，抗压强度≥2.0MPa，导热系数≤0.12W/(m·K)。

作为本发明一种优选的技术方案，所述磷石膏基α型高强石膏的2h抗折强度≥3.5Mpa，烘干抗压强度≥35.0Mpa。

作为本发明一种优选的技术方案，所述发泡剂选自磺酸盐发泡剂、蛋白类发泡剂、聚合物发泡剂中的一种或多种。

作为本发明一种优选的技术方案，所述发泡剂的浓度为1-2.5wt％。

作为本发明一种优选的技术方案，所述乳液选自叔醋丙乳液、苯丙乳液、丁苯乳液、醋丙乳液的一种或多种。

作为本发明一种优选的技术方案，所述胶粉的聚合单体包括氯乙烯、乙烯、月桂酸乙烯酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯中的至少两种。

作为本发明一种优选的技术方案，所述减水剂选自三聚氰胺类减水剂、非缓凝型的聚羧酸类减水剂、萘磺酸钠甲醛缩合物中的一种或多种。

作为本发明一种优选的技术方案，所述纤维选自聚烯烃纤维、聚酯纤维、玻璃纤维、聚氯乙烯纤维中的一种或多种。

本发明第二个方面提供了一种所述的石膏基轻质隔声预制沟槽保温板的制备方法，包括：

(1)将水、纤维、减水剂混合后，加入磷石膏基α型高强石膏、乳液、聚乙烯醇、胶粉，搅拌1-3min，得到预混物；

(2)将发泡剂制成泡沫加入预混物中，搅拌2-5min，得到混合料浆；

(3)将混合料浆加入模具中，成型、干燥得到所述保温板。

作为本发明一种优选的技术方案，所述成型后，静置30-90min，脱模、修边、干燥，得到所述保温板。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

(1)本发明所制备的石膏基轻质隔声预制沟槽保温板，具有轻质高强、保温隔声、防火等优点，为地面提供装配式建筑材料，具有较好的环保效益、社会效益和经济效益，对拓宽磷石膏综合利用的发展方向有重要意义。

(2)本发明采用工业副产物的磷石膏作为高强石膏的原料，提高了磷石膏的应用范围，并使用合适抗折强度和抗压强度的磷石膏基α型高强石膏作为石膏材料，结合合适用量的发泡剂、聚乙烯醇、胶粉、减水剂等，在减少保温板密度的同时，提高保温板强度。

(3)为了得到泡沫型的保温板，需添加发泡剂，发明人发现，相比于申请人之前申请的石膏基防火门芯板，为了提高保温板强度，需提高高强石膏用量，一般情况下为了保证发泡效果，石膏用量增加，发泡剂用量也增加，但发明人发现，当发泡剂较多时，难以形成细小均匀的泡沫，且加入到石膏中容易破碎，而本发明通过添加合适的胶粉和乳液共同作为非水溶成分，并配合聚乙烯醇、减水剂等水溶成分，可在低发泡剂用量的情况下，保证加入石膏中泡沫的均匀和稳定，减少破碎，从而使得干燥后的保温板形成轻质高强的结构，促进保温和隔声效果。

(4)且发明人发现，为保证保温板的干密度≤580kg/m³，抗压强度≥2.0MPa，导热系数≤0.12W/(m·K)，且提高隔声效果，需要控制保温板中各原料的用量，当用量选择不当时，反而不利于保温板的泡沫结构稳定均匀，从而影响保温板的性能。

具体实施方式

参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。

说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。

此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。

以下通过具体实施方式说明本发明，但不局限于以下给出的具体实施例。

本发明第一个方面提供了一种石膏基轻质隔声预制沟槽保温板，所述保温板的制备原料按重量份计，包括600-800份磷石膏基α型高强石膏、45-70份发泡剂、0.6-4份乳液、0.6-4份聚乙烯醇、0.6-2.4份胶粉、0.3-8份减水剂、0.6-4份纤维、192-360份水。

磷石膏基α型高强石膏

高强石膏是一种强度较高的石膏。α型高强石膏为符合JC/T 2038-2010《α型高强石膏》标准的石膏。磷石膏是湿法磷酸生产过程中排放的一种废石膏，本发明使用的磷石膏基α型高强石膏为以水洗后的磷石膏为原料，添加转晶剂后蒸压制备得到，为本发明常用方法，不做具体限定。

在一种实施方式中，本发明所述磷石膏基α型高强石膏的2h抗折强度≥3.5Mpa，烘干抗压强度≥35.0Mpa；优选为磷石膏基α型高强石膏的2h抗折强度≥4Mpa，烘干抗压强度≥40Mpa；更优选为磷石膏基α型高强石膏的2h抗折强度为4～4.5Mpa，烘干抗压强度为40～45Mpa。磷石膏基α型高强石膏的2h抗折强度和烘干抗压强度测试方法见JC/T 2038-2010。

发泡剂

在一种实施方式中，本发明所述发泡剂选自磺酸盐发泡剂、蛋白类发泡剂、聚合物发泡剂中的一种或多种；优选为，蛋白类发泡剂、聚合物发泡剂。蛋白类发泡剂为以植物蛋白或动物蛋白为发泡成分的发泡剂，聚合物发泡剂，可列举的有，N-亚硝基系化合物，如N,N’-二亚硝基五亚甲基四胺、N,N’-二甲基-N,N’-二亚硝基对苯二甲酰胺等、偶氮系化合物，如偶氮二异丁腈、偶氮二羧酰胺、偶氮二羧酸钡等、氯代烷烃，如三氯单氟甲烷、二氯单氟甲烷等、肼系化合物，如对甲苯磺酰肼、二苯砜-3,3’-二磺酰肼、4,4’-氧代双(苯磺酰肼)、烯丙基双(磺酰肼)等、氨基脲系化合物，如对甲苯磺酰氨基脲、4,4’-氧代双(苯磺酰氨基脲)等、***系化合物，如5-吗啉基-1,2,3,4-噻***等。

为了促进发泡性能，发泡剂会在发泡机中加水制成泡沫后，再加入石膏等原料中，故本发明使用的发泡剂为发泡剂水溶液，并控制发泡剂水溶液的用量在45-70份，浓度在1-2.5wt％，促进形成细小的泡沫。其中浓度为发泡剂水溶液中的发泡剂占发泡剂水溶液的重量百分数。优选地，本发明所述发泡剂的浓度为1-2.5wt％，可列举的有，1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.1wt％、2.2wt％、2.3wt％、2.4wt％、2.5wt％。

乳液

在一种实施方式中，本发明所述乳液选自叔醋丙乳液、苯丙乳液、丁苯乳液、醋丙乳液的一种或多种，优选为叔醋丙乳液、苯丙乳液。苯丙乳液为苯乙烯和丙烯酸酯单体经乳液共聚而得，叔醋丙乳液为醋酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯和丙烯酸酯单体经乳液共聚而得。

聚乙烯醇

在一种实施方式中，本发明所述聚乙烯醇的聚合度为1100～1700，目数为100～150目。聚合度是聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值。目数为每英寸内目孔数。本发明所述聚乙烯醇为冷水速溶聚乙烯醇，易在冷水中分散，形成毛细管胶体。

胶粉

胶粉是聚合物乳液经喷雾干燥后形成的粉体，在与水接触后能迅速还原成乳液。在一种实施方式中，本发明所述胶粉的聚合单体包括氯乙烯、乙烯、月桂酸乙烯酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯中的至少两种。可列举的有，乙烯-氯乙烯-月桂酸乙烯酯三元共聚物(E/VC/VL)、醋酸乙烯酯-乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(VAc/E/MMA)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(E/VAc)。

优选地，本发明所述胶粉的聚合单体包括氯乙烯、乙烯、月桂酸乙烯酯。

减水剂

减水剂是一种在维持坍落度基本不变的条件下，减少用水量的外加剂。在一种实施方式中，本发明所述减水剂选自三聚氰胺类减水剂、非缓凝型的聚羧酸类减水剂、萘磺酸钠甲醛缩合物中的一种或多种，优选为减水剂选自三聚氰胺类减水剂、非缓凝型的聚羧酸类减水剂。

三聚氰胺类减水剂为以三聚氰胺为原料的磺化三聚氰胺甲醛树脂。聚羧酸类减水剂为烯烃与不饱和羧酸共聚得到的聚羧酸类接枝多元共聚物。本发明所述聚羧酸类减水剂包括减缓凝聚速度的缓凝型的聚羧酸类减水剂，和对凝聚速度无影响的非缓凝型的聚羧酸类减水剂。本发明使用非缓凝型的聚羧酸类减水剂。

纤维

在一种实施方式中，本发明所述纤维选自聚烯烃纤维、聚酯纤维、玻璃纤维、聚氯乙烯纤维中的一种或多种。作为聚烯烃纤维的实例，可列举的有，聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚丁烯纤维。优选为聚丙烯纤维、聚酯纤维或玻璃纤维。

优选地，本发明所述纤维的长度为10-30mm，可列举的有，10mm、12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm、24mm、26mm、28mm、30mm。

在一种实施方式中，本发明所述保温板的干密度≤580kg/m³，抗压强度≥2.0MPa，导热系数≤0.12W/(m·K)。优选的，所述保温板的撞击声改善量≥10dB。

本发明第二个方面提供一种如上所述的石膏基轻质隔声预制沟槽保温板的制备方法，包括：

(1)将水、纤维、减水剂混合后，加入磷石膏基α型高强石膏、乳液、聚乙烯醇、胶粉，搅拌1-3min，得到预混物；

(2)将发泡剂制成泡沫加入预混物中，搅拌2-5min，得到混合料浆；

(3)将混合料浆加入模具中，成型、干燥得到所述保温板。

在一种实施方式中，本发明所述成型后，静置30-90min，脱模、修边、干燥，得到所述保温板。修边为将模具顶侧毛躁边进行切割。

实施例

下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1～3提供一种石膏基轻质隔声预制沟槽保温板及其制备方法，其制备原料为市售，并对实施例1～3进行干密度、抗压强度、导热系数、撞击声改善量进行测定，其中干密度、抗压强度按照JG/T266-2011《泡沫混凝土》测定；导热系数按照GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定》测定；撞击声改善量按照GB/T50121-2005《建筑隔声评价标准》测定。

实施例1

本例提供一种石膏基轻质隔声预制沟槽保温板，所述保温板的制备原料按重量份计，包括磷石膏基α高强石膏600份，蛋白类发泡剂48份(2.5wt％浓度)，叔醋丙乳液0.6份，聚乙烯醇0.6份，胶粉2.4份，非缓凝型聚羧酸类减水剂6份，聚酯纤维1.2份，水192份。

所述α型高强石膏为瓮福化工科技有限公司产品，2h抗折为4.8Mpa，烘干抗压强度为41.0Mpa。

所述乳液为叔醋丙乳液。

所述聚乙烯醇为冷水速溶聚乙烯醇，聚合度为1700，细度为150目。

所述胶粉为氯乙烯、乙烯、月桂酸乙烯酯共聚胶粉。

所述纤维为聚酯纤维，长度为19mm。

本例还提供如上所述的保温板的制备方法，包括：称取192份水、1.2份纤维、6份减水剂加入混合机，开启搅拌，然后加入600份磷石膏基α型高强石膏、0.6份乳液、0.6份聚乙烯醇、2.4份胶粉，搅拌1min；然后将48份配制好的发泡剂(2.5wt％浓度)通过发泡机制成泡沫加入专用混合机中，搅拌3min。将料浆倒入模具中，35min脱模，脱模后干燥既得产品。

本发明制备的石膏基轻质隔声预制沟槽保温板干密度为488kg/m³，烘干抗压强度为2.0MPa，导热系数为0.087W/(m·K)，撞击声改善量为12.1dB。

实施例2

本例提供一种石膏基轻质隔声预制沟槽保温板，所述保温板的制备原料按重量份计，包括磷石膏基α高强石膏700份，蛋白类发泡剂58份(2wt％浓度)，苯丙乳液2.1份，聚乙烯醇4份，胶粉0.6份，非缓凝型聚羧酸类减水剂4.2份，聚丙烯纤维2.1份，水245份。

所述α型高强石膏为瓮福化工科技有限公司产品，2h抗折为4.8Mpa，烘干抗压强度为41.0Mpa。

所述乳液为叔醋丙乳液。

所述聚乙烯醇为冷水速溶聚乙烯醇，聚合度为1700，细度为150目。

所述胶粉为氯乙烯、乙烯、月桂酸乙烯酯共聚胶粉。

所述纤维为聚酯纤维，长度为19mm。

本例还提供如上所述的保温板的制备方法，包括：称取245份水、2.1份纤维、4.2份减水剂加入混合机，开启搅拌，然后加入700份磷石膏基α型高强石膏、2.1份乳液、4份聚乙烯醇、0.6份胶粉，搅拌3min。然后将48份配制好的发泡剂(2.5wt％浓度)通过发泡机制成泡沫加入专用混合机中，搅拌4.5min。将料浆倒入模具中，60min脱模，脱模后干燥既得产品。

本发明制备的石膏基轻质隔声预制沟槽保温板干密度为523kg/m³，烘干抗压强度为2.3MPa，导热系数为0.099W/(m·K)，撞击声改善量为11.6dB。

实施例3

本例提供一种石膏基轻质隔声预制沟槽保温板，所述保温板的制备原料按重量份计，包括磷石膏基α高强石膏800份，聚合物类发泡剂65份(1wt％浓度)，叔醋丙乳液4份，聚乙烯醇0.6份，胶粉0.6份，三聚氰胺类减水剂1.6份，聚丙烯纤维4份，水344份。

所述α型高强石膏为瓮福化工科技有限公司产品，2h抗折为4.8Mpa，烘干抗压强度为41.0Mpa。

所述乳液为叔醋丙乳液。

所述聚乙烯醇为冷水速溶聚乙烯醇，聚合度为1700，细度为150目。

所述胶粉为氯乙烯、乙烯、月桂酸乙烯酯共聚胶粉。

所述纤维为聚酯纤维，长度为19mm。

本例还提供如上所述的保温板的制备方法，包括：称取344份水、4份纤维、1.6份减水剂加入混合机，开启搅拌，然后加入800份磷石膏基α型高强石膏、4份乳液、0.6份聚乙烯醇、0.6份胶粉，搅拌2min。然后将65份配制好的发泡剂(1wt％浓度)通过发泡机制成泡沫加入专用混合机中，搅拌4min。将料浆倒入模具中，80min脱模，脱模后干燥既得产品。

本发明制备的石膏基轻质隔声预制沟槽保温板干密度为540kg/m³，烘干抗压强度为2.5MPa，导热系数为0.109W/(m·K)，撞击声改善量为10.7dB。

由测试结果可知，本发明提供的保温板具有轻质高强、保温隔声、防火等优点，可用于免回填、简易式、干式地暖模块，降低了生产成本。

前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (10)

1.一种石膏基轻质隔声预制沟槽保温板，其特征在于，所述保温板的制备原料按重量份计，包括600-800份磷石膏基α型高强石膏、45-70份发泡剂、0.6-4份乳液、0.6-4份聚乙烯醇、0.6-2.4份胶粉、0.3-8份减水剂、0.6-4份纤维、192-360份水；所述保温板的干密度≤580kg/m³，抗压强度≥2.0MPa，导热系数≤0.12W/(m·K)。

2.根据权利要求1所述的石膏基轻质隔声预制沟槽保温板，其特征在于，所述磷石膏基α型高强石膏的2h抗折强度≥3.5Mpa，烘干抗压强度≥35.0Mpa。

3.根据权利要求1所述的石膏基轻质隔声预制沟槽保温板，其特征在于，所述发泡剂选自磺酸盐发泡剂、蛋白类发泡剂、聚合物发泡剂中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的石膏基轻质隔声预制沟槽保温板，其特征在于，所述发泡剂的浓度为1-2.5wt％。

5.根据权利要求1所述的石膏基轻质隔声预制沟槽保温板，其特征在于，所述乳液选自叔醋丙乳液、苯丙乳液、丁苯乳液、醋丙乳液的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的石膏基轻质隔声预制沟槽保温板，其特征在于，所述胶粉的聚合单体包括氯乙烯、乙烯、月桂酸乙烯酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯中的至少两种。

7.根据权利要求1所述的石膏基轻质隔声预制沟槽保温板，其特征在于，所述减水剂选自三聚氰胺类减水剂、非缓凝型的聚羧酸类减水剂、萘磺酸钠甲醛缩合物中的一种或多种。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的石膏基轻质隔声预制沟槽保温板，其特征在于，所述纤维选自聚烯烃纤维、聚酯纤维、玻璃纤维、聚氯乙烯纤维中的一种或多种。

9.一种根据权利要求1～8任意一项所述的石膏基轻质隔声预制沟槽保温板的制备方法，其特征在于，包括：

(1)将水、纤维、减水剂混合后，加入磷石膏基α型高强石膏、乳液、聚乙烯醇、胶粉，搅拌1-3min，得到预混物；

(2)将发泡剂制成泡沫加入预混物中，搅拌2-5min，得到混合料浆；

(3)将混合料浆加入模具中，成型、干燥得到所述保温板。

10.根据权利要求9所述的石膏基轻质隔声预制沟槽保温板的制备方法，其特征在于，所述成型后，静置30-90min，脱模、修边、干燥，得到所述保温板。