CN116589259B - 一种防霉高强高韧纸面石膏板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石膏板技术领域，涉及一种防霉高强高韧纸面石膏板及其制备方法。制备的纸面石膏板包括脱硫石膏65‑80份、复合纤维10‑20份、海泡石纤维5‑10份、复合改性淀粉10‑15份、缓凝剂0.02‑0.04份、发泡剂0.1‑0.5份、减水剂0.1‑0.5份、壳聚糖1‑3份、水60‑85份、护面纸。本发明制备的纸面石膏板具有高强、高韧、防霉的性能，在潮湿区域使用条件下，不存在变形、开裂、发霉情况。
Description
技术领域
本发明属于石膏板技术领域，具体涉及一种防霉高强高韧纸面石膏板及其制备方法。
背景技术
纸面石膏板是一种以石膏为主要原料，具有耐火性能佳、质轻、施工方便、保温性能较好、膨胀收缩小、生产能耗低等特点。石膏板品种和功能很多譬如：普通石膏板、防水石膏板、抗甲醛石膏板、穿孔石膏板、耐火石膏板；按所需功能需合理选择石膏板，卫生间等潮湿区域应该选择防水型石膏板，如选择普通石膏板时间长了就会开裂霉变，甚至会掉落。音乐厅、图书馆等场所应该选择吸音性能好的穿孔石膏板。
纸面石膏板厚度分为25 mm、21 mm、18 mm、15 mm、12 mm、9.5 mm，在我国吊顶施工中普遍使用的是9.5 mm厚纸面石膏板；在北方的环境中，卫生间等潮湿区域，9.5 mm厚的石膏板经常因为反复受潮而导致变形、开裂、霉变，即使使用现有的防水石膏板也不能防止其变形甚至开裂，在开裂处潮气进入会导致霉变，最终导致纸面石膏板的寿命大大折损。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题，本发明提供一种防霉高强高韧纸面石膏板及其制备方法。本发明制备的纸面石膏板具有高强、高韧、防霉的性能，在潮湿区域使用条件下，不存在变形、开裂、发霉情况。
为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案。
一种防霉高强高韧纸面石膏板，按重量份数计包括如下组分：
脱硫石膏65-80份、复合纤维10-20份、海泡石纤维5-10份、复合改性淀粉10-15份、缓凝剂0.02-0.04份、发泡剂0.1-0.5份、减水剂0.1-0.5份、壳聚糖1-3份、水60-85份、护面纸。
进一步地，所述的脱硫石膏为80-100目。
进一步地，所述的复合纤维，其制备方法为：将玻璃纤维浸泡到酸性化学溶液中刻蚀3-5分钟，清水冲洗2-3遍，加入硅烷偶联剂和高温灭菌的木纤维，偶联得到复合纤维。
进一步地，所述玻璃纤维与木纤维质量比为1:（1-2）。
进一步地，所述的酸性化学溶液为质量比氢氟酸：氟化铵：乙酸=2:5:5。
进一步地，所述的复合改性淀粉是通过纳米锌与酸性改性淀粉通过硅烷偶联剂偶联得到，纳米锌与酸性改性淀粉的质量比为1：（2-3）。
进一步地，所述缓凝剂为有机酸及其可溶盐、碱性磷酸盐和蛋白类中的任意一种或多种组合。
进一步地，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、α-烯基磺酸钠、过氧化氢中的一种或多种组合。
进一步地，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
一种防霉高强高韧纸面石膏板的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤1、将脱硫石膏、复合纤维、海泡石纤维、水机械混合均匀后得到混合液；
步骤2、将步骤1的混合液、复合改性淀粉、发泡剂、缓凝剂、减水剂、壳聚糖机械混合均匀后得到混合料；
步骤3、将步骤2的混合料倒入压有护面纸的平板成型机中，再在表面附上一层护面纸进行成型，成型温度始终保持40±2℃，后经干燥、切断、锯边，得纸面石膏板。
进一步地，所述机械混合转速为400-900r/min，搅拌时间为10-20min。
与现有技术相比，本发明的有益效果为。
1、玻璃纤维因其有着不吸水的特性可以将遇水的石膏板蒸发水的时间缩短减少生成霉菌可能性，因此玻璃纤维在石膏组分中不但起到增强强度与韧性的作用，还能间接起到防水防霉作用，但玻璃纤维通过常规机械搅拌在石膏组分中分散性差；本发明通过使用自制酸性化学溶液将玻璃纤维化学刻蚀，在表面形成凹陷或微孔，用偶联剂将木纤维与其偶联，二者结合更牢固，形成的复合纤维强度与韧性大于二者直接添加，并使玻璃纤维在体系中分散更均匀。
2、本发明使用的酸性化学溶液不但可以刻蚀玻璃纤维而且保持了玻璃纤维原有的力学性能，解决了传统的硫酸等酸性溶液刻蚀玻璃纤维后大大降低其力学性能的问题。
3、木纤维高温条件下可杀灭霉菌，防止木纤维带入霉菌使石膏板从内部发霉变质。
4、脱硫石膏、复合纤维、海泡石纤维相互配合整体形成密实、复杂的骨架，进一步加强石膏板强度与韧性；海泡石纤维吸水后可膨胀堵住孔隙，起到一定防水作用。
5、在40℃成型条件下，改性淀粉可最大程度迁移至护面纸表面，可进一步提高护面纸的粘接性；将改性淀粉和纳米锌偶联，纳米锌随着改性淀粉迁移至护面纸表面，在纸面石膏板与空气接触的第一时间最大程度抵抗霉菌侵蚀，因内部蒸发水慢霉菌一旦进入并在水的滋养下会发霉，所以第一时间抵抗霉菌侵蚀是非常重要的。
6、本发明制备的纸面石膏板强度与韧性高，并具有一定防水作用，在北方反复潮湿环境下不变形不开裂，霉菌不能随着裂缝进入石膏板内部；因为霉菌进入板材内部吸收足够的水分后，霉菌孢子就会在石膏板板芯中大量增殖，出现霉斑；纸面石膏板表面具有抵抗霉菌的作用，防止霉菌破坏板材表面；纸面石膏板在反复潮湿环境下使用寿命大大提高。
具体实施方式
以下公开本发明的一些实施例，本领域技术人员可以根据本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
一种防霉高强高韧纸面石膏板，按重量份数计包括如下组分：
脱硫石膏65-80份、复合纤维10-20份、海泡石纤维5-10份、复合改性淀粉10-15份、缓凝剂0.02-0.04份、发泡剂0.1-0.5份、减水剂0.1-0.5份、壳聚糖1-3份、水60-85份、护面纸。
进一步地，所述的脱硫石膏为80-100目。
进一步地，所述的复合纤维，其制备方法为：将玻璃纤维浸泡到酸性化学溶液中刻蚀3-5分钟，清水冲洗2-3遍，加入硅烷偶联剂和高温灭菌的木纤维，偶联得到复合纤维。
进一步地，所述玻璃纤维与木纤维质量比为1:（1-2）。
进一步地，所述的酸性化学溶液为质量比氢氟酸：氟化铵：乙酸=2:5:5。
进一步地，所述的复合改性淀粉是通过纳米锌与酸性改性淀粉通过硅烷偶联剂偶联得到，纳米锌与酸性改性淀粉的质量比为1：（2-3）。
进一步地，所述缓凝剂为有机酸及其可溶盐、碱性磷酸盐和蛋白类中的任意一种或多种组合；在具体实施例中，所述缓凝剂选自蛋白类缓凝剂中的ZJ-G18。
进一步地，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、α-烯基磺酸钠、过氧化氢中的一种或多种组合；在具体实施例中，所述发泡剂选自十二烷基硫酸钠。
进一步地，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
一种防霉高强高韧纸面石膏板的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤1、将脱硫石膏、复合纤维、海泡石纤维、水机械混合均匀后得到混合液；
步骤2、将步骤1的混合液、复合改性淀粉、发泡剂、缓凝剂、减水剂、壳聚糖机械混合均匀后得到混合料；
步骤3、将步骤2的混合料倒入压有护面纸的平板成型机中，再在表面附上一层护面纸进行成型，成型温度始终保持40±2℃，后经干燥、切断、锯边，得纸面石膏板。
进一步地，所述机械混合转速为400-900r/min，搅拌时间为10-20min。
实施例1。
制备防霉高强高韧纸面石膏板，具体步骤如下：
步骤1、将玻璃纤维浸泡到酸性化学溶液（质量比氢氟酸：氟化铵：乙酸=2:5:5）中3分钟，清水冲洗3遍，加入硅烷偶联剂和高温灭菌的木纤维，玻璃纤维与木纤维质量比为1:1，得到复合纤维；
步骤2、将65份脱硫石膏、10份复合纤维、5份海泡石纤维、60份水机械混合（900r/min、10min）均匀后得到混合液；
步骤3、将纳米锌与酸性改性淀粉通过硅烷偶联剂偶联，纳米锌与酸性改性淀粉的质量比为1：3，得到复合改性淀粉；
步骤4、将步骤2的混合液、10份复合改性淀粉、0.02份缓凝剂（ZJ-G18缓凝剂）、0.2份十二烷基硫酸钠、0.2份聚羧酸减水剂、壳聚糖2份机械混合（900r/min、10min）均匀后得到混合料；
步骤5、将步骤4的混合料倒入压有护面纸的平板成型机中，再在表面附上一层护面纸进行成型，成型温度始终保持40±2℃，后经干燥、切断、锯边，得纸面石膏板。
实施例2。
制备防霉高强高韧纸面石膏板，具体步骤如下：
步骤1、将玻璃纤维浸泡到酸性化学溶液（质量比氢氟酸：氟化铵：乙酸=2:5:5）中3分钟，清水冲洗3遍，加入硅烷偶联剂和高温灭菌的木纤维，玻璃纤维与木纤维质量比为1:1，得到复合纤维；
步骤2、将75份脱硫石膏、16份复合纤维、8份海泡石纤维、75份水机械混合（900r/min、10min）均匀后得到混合液；
步骤3、将纳米锌与酸性改性淀粉通过硅烷偶联剂偶联，纳米锌与酸性改性淀粉的质量比为1：3，得到复合改性淀粉；
步骤4、将步骤2的混合液、13份复合改性淀粉、0.02份缓凝剂（ZJ-G18缓凝剂）、0.2份十二烷基硫酸钠、0.2份聚羧酸减水剂、壳聚糖2份机械混合（900r/min、10min）均匀后得到混合料；
步骤5、将步骤4的混合料倒入压有护面纸的平板成型机中，再在表面附上一层护面纸进行成型，成型温度始终保持40±2℃，后经干燥、切断、锯边，得纸面石膏板。
实施例3。
制备防霉高强高韧纸面石膏板，具体步骤如下：
步骤1、将玻璃纤维浸泡到酸性化学溶液（质量比氢氟酸：氟化铵：乙酸=2:5:5）中3分钟，清水冲洗3遍，加入硅烷偶联剂和高温灭菌的木纤维，玻璃纤维与木纤维质量比为1:1，得到复合纤维；
步骤2、将80份脱硫石膏、20份复合纤维、10份海泡石纤维、85份水机械混合（900r/min、10min）均匀后得到混合液；
步骤3、将纳米锌与酸性改性淀粉通过硅烷偶联剂偶联，纳米锌与酸性改性淀粉的质量比为1：3，得到复合改性淀粉；
步骤4、将步骤2的混合液、15份复合改性淀粉、0.02份缓凝剂（ZJ-G18缓凝剂）、0.2份十二烷基硫酸钠、0.2份聚羧酸减水剂、壳聚糖2份机械混合（900r/min、10min）均匀后得到混合料；
步骤5、将步骤4的混合料倒入压有护面纸的平板成型机中，再在表面附上一层护面纸进行成型，成型温度始终保持40±2℃，后经干燥、切断、锯边，得纸面石膏板。
对比例1。
纸面石膏板具体步骤如下：
步骤1、将玻璃纤维与木纤维（质量比）1:1混合，得到复合纤维；
步骤2、将80份脱硫石膏、20份复合纤维、10份海泡石纤维、85份水机械混合（900r/min、10min）均匀后得到混合液；
步骤3、将纳米锌与酸性改性淀粉通过硅烷偶联剂偶联，纳米锌与酸性改性淀粉的质量比为1：3，得到复合改性淀粉；
步骤4、将步骤2的混合液、15份复合改性淀粉、0.02份缓凝剂（ZJ-G18缓凝剂）、0.2份十二烷基硫酸钠、0.2份聚羧酸减水剂、壳聚糖2份机械混合（900r/min、10min）均匀后得到混合料；
步骤5、将步骤4的混合料倒入压有护面纸的平板成型机中，再在表面附上一层护面纸进行成型，成型温度始终保持40±2℃，后经干燥、切断、锯边，得纸面石膏板。
对比例2。
纸面石膏板具体步骤如下：
步骤1、将玻璃纤维浸泡到酸性化学溶液（质量比氢氟酸：氟化铵：乙酸=2:5:5）中3分钟，清水冲洗3遍，加入硅烷偶联剂和高温灭菌的木纤维，玻璃纤维与木纤维质量比为1:1，得到复合纤维；
步骤2、将80份脱硫石膏、20份复合纤维、10份海泡石纤维、85份水机械混合（900r/min、10min）均匀后得到混合液；
步骤3、将纳米锌与酸性改性淀粉（质量比）1：3混合，得到复合改性淀粉；
步骤4、将步骤2的混合液、15份复合改性淀粉、0.02份缓凝剂（ZJ-G18缓凝剂）、0.2份十二烷基硫酸钠、0.2份聚羧酸减水剂、壳聚糖2份机械混合（900r/min、10min）均匀后得到混合料；
步骤5、将步骤4的混合料倒入压有护面纸的平板成型机中，再在表面附上一层护面纸进行成型，成型温度始终保持40±2℃，后经干燥、切断、锯边，得纸面石膏板。
对比例3。
纸面石膏板具体步骤如下：
步骤1、将玻璃纤维浸泡到酸性化学溶液（质量比氢氟酸：氟化铵：乙酸=2:5:5）中3分钟，清水冲洗3遍，加入硅烷偶联剂和高温灭菌的木纤维，玻璃纤维与木纤维质量比为1:1，得到复合纤维；
步骤2、将80份脱硫石膏、20份复合纤维、10份海泡石纤维、85份水机械混合（900r/min、10min）均匀后得到混合液；
步骤3、将纳米锌与酸性改性淀粉通过硅烷偶联剂偶联，纳米锌与酸性改性淀粉的质量比为1：3，得到复合改性淀粉；
步骤4、将步骤2的混合液、15份复合改性淀粉、0.02份缓凝剂（ZJ-G18缓凝剂）、0.2份十二烷基硫酸钠、0.2份聚羧酸减水剂、壳聚糖2份机械混合（900r/min、10min）均匀后得到混合料；
步骤5、将步骤4的混合料倒入压有护面纸的平板成型机中，再在表面附上一层护面纸进行成型，成型温度始终保持50±2℃，后经干燥、切断、锯边，得纸面石膏板。
表1 实施例与对比例的性能结果表。
抗霉菌等级：
0级—肉眼以及放大镜下没有生长霉点；
1级—肉眼可见生长霉点。
纸面粘接性能：
优—纸芯全部粘牢；
良—纸芯大部分粘牢。
从对比例1可以看出，玻璃纤维和木纤维没有经过本发明的处理方式直接混合，由于玻璃纤维没有充分分散在组分中并且没有与木纤维偶联，直接影响了石膏板的断裂载荷和抗冲击性。对比例2可以看出，纳米锌没有随着改性淀粉最大程度迁移至表面，直接影响石膏板表面抗菌性，但对石膏板的断裂载荷和抗冲击性几乎没有影响，对比例2力学数据的变化在误差范围内。对比例3可以看出，定型温度的改变使改性淀粉不能最大限度的迁移至石膏板表面，不但小幅度影响了石膏板的断裂载荷和抗冲击性，还直接影响了粘接性和抗菌性。
本发明模拟北方极度潮湿环境条件，湿度80%下放入石膏板两天然后晾干，反复20次，测得石膏板性能。
表2模拟潮湿环境实施例1-3性能结果表。
从实施例1-3测得的结果可以看出，纸面石膏板的力学性能小幅下降，但依旧满足中国国家标准GB/T 9775-2008要求，并且纸面石膏板无变形；市面售的防水石膏板经过测试力学性能大大降低，并且在反复10次左右就开始有形变；说明本发明制备的纸面石膏板可用于北方反复潮湿区域。
Claims (6)
1.一种防霉高强高韧纸面石膏板，其特征在于，按重量份数计包括如下组分：
脱硫石膏65-80份、复合纤维10-20份、海泡石纤维5-10份、复合改性淀粉10-15份、缓凝剂0.02-0.04份、发泡剂0.1-0.5份、减水剂0.1-0.5份、壳聚糖1-3份、水60-85份、护面纸；
所述的复合纤维，其制备方法为：将玻璃纤维浸泡到酸性化学溶液中刻蚀3-5分钟，清水冲洗2-3遍，加入硅烷偶联剂和高温灭菌的木纤维，偶联得到复合纤维；所述的酸性化学溶液为质量比氢氟酸：氟化铵：乙酸=2:5:5；
所述的复合改性淀粉是通过纳米锌与酸性改性淀粉通过硅烷偶联剂偶联得到，纳米锌与酸性改性淀粉的质量比为1：（2-3）；
防霉高强高韧纸面石膏板的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤1、将脱硫石膏、复合纤维、海泡石纤维、水机械混合均匀后得到混合液；
步骤2、将步骤1的混合液、复合改性淀粉、发泡剂、缓凝剂、减水剂、壳聚糖机械混合均匀后得到混合料；
步骤3、将步骤2的混合料倒入压有护面纸的平板成型机中，再在表面附上一层护面纸进行成型，成型温度始终保持40±2℃，后经干燥、切断、锯边，得纸面石膏板。
2.根据权利要求1所述的防霉高强高韧纸面石膏板，其特征在于，所述的脱硫石膏为80-100目。
3.根据权利要求1所述的防霉高强高韧纸面石膏板，其特征在于，所述玻璃纤维与木纤维质量比为1:（1-2）。
4.根据权利要求1所述的防霉高强高韧纸面石膏板，其特征在于，所述缓凝剂为有机酸及其可溶盐、碱性磷酸盐和蛋白类中的任意一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的防霉高强高韧纸面石膏板，其特征在于，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、α-烯基磺酸钠、过氧化氢中的一种或多种组合；所述减水剂为聚羧酸减水剂。
6.根据权利要求1所述的防霉高强高韧纸面石膏板，其特征在于，所述机械混合转速为400-900r/min，搅拌时间为10-20min。
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