專利名稱：高強晶體裝飾石膏板及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種建筑材料，具體地說是一種高強晶體裝飾石膏板及其制備方法。
背景技術：
裝飾石膏板特有的可塑性賦予細膩的表面質感，可以保證各種表面肌理紋飾的高度保真表現力的同時，其高孔隙率結構及穩(wěn)定存在于基體內的結晶水，滿足裝飾建材集輕質、吸音降噪、調濕、防火阻燃等功能特性。因此，可廣泛用于住宅、辦公樓、商店、旅館和工業(yè)廠房等各種建筑物的內隔墻、墻體覆面板(代替墻面抹灰層)、天花板、吸音板、地面基層板和各種裝飾板等。裝飾石膏板屬高孔隙結構，石膏能微溶于水，因此裝飾石膏板是不防潮的，在潮濕的環(huán)境中，裝飾石膏板的微孔大量吸收空氣中的水分，在水的作用下產生“水膜鍥入”作用，石膏晶體結構的微單元被逐漸分開，究其原因，根本問題在于半水硫酸鈣和/或磷酸鈣和/或鋁酸鈣重新結晶形成的二水石膏晶網結構強度低，晶粒與晶粒之間的連接強度差，因吸水而膨脹溶析而發(fā)生變形。變形的裝飾石膏板是沒有實際應用價值的，因為變形的裝飾石膏板根本上不能起到裝飾美化的作用，并給人以壓抑和不安全感。在行業(yè)標準 JC-T799/2007中表明，作為吊頂材料，主要是要求天花吊頂在懸掛的狀態(tài)下能長期保持平直舒展美觀，這就要求天花板在潮濕環(huán)境中不變形或保持極小的變形饒度。受潮饒度的大小是評判裝飾石膏板的一項重要指標。此外，從理論上講，石膏板的吸水率愈低，其水分滲入量愈多，水膜鍥入作用愈弱，石膏晶體微單元被分開的可能性愈小。為了大幅度降低吸水率，采用物理、化學等多種方法對降低裝飾石膏板的吸水率進行了研究。方法一效果較好的方法為采用松香乳劑做摻合料制成吸水率低于3%的防潮石膏板。因為松香的熔點僅為70°C，石膏板在干燥過程中松香開始溶解，并慢慢滲滿石膏板的孔隙，將板面微孔嚴密封閉起來。但經測試，其受潮饒度仍然很大，究其原因主要是(1)摻合料破壞了石膏晶體的結合力和影響了裝飾石膏板材的密實，導致板材強度降低；(2)在 2h內的吸水率低于3 %，但浸水24h后達到5 %，4 后達到7 %，168h達到16 %，數據表明， 此工藝不能根本上解決石膏自身的吸水問題，而只能延緩吸水的速度。方法二 外摻水泥摻合料，經激發(fā)成型，以硅酸鹽摻入硫酸鈣中做成的裝飾石膏板稱之為硅鈣天花板，經測試，4 受潮擾度值為3. Omm以內，池吸水率為27%左右，隨浸水時間的延長，吸水率逐漸上升，板材內部孔隙飽水量逐漸提高，單位面積重量不斷增大，微觀上表現出晶體結構破壞，宏觀上呈現出強度損失、自重增大，導致其變形愈加顯著。因此，裝飾石膏板制備技術應從微觀結構入手，以改善晶體形貌、晶體大小、晶體分布、微孔結構，從而從根本上賦予材料具有良好的物理力學性能和耐環(huán)境應用性。在轉晶增強技術上，突破單一的礦物摻合料改性技術，以晶體單元結構的本質改善為源，既獲得良好的網絡結構，又不破壞石膏基材料獨特的多孔特性，使其充分發(fā)揮良好的環(huán)境功能性。內置防水技術，一方面防水體系的引入不致使水化反應的程度和速度，另一方面整個制品從內部毛細微孔到表面都存在硅-羥基憎水基團，從而具有良好的防潮性和抗變形性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種集改善晶體形貌、晶體大小、晶體分布、微孔結構的轉晶技術，石膏基內置防水技術以及呈三維局部連續(xù)、二維整體分布的高強晶體裝飾板材及其制備方法。本發(fā)明采用如下技術方案實現其發(fā)明目的的，所述高強晶體裝飾石膏板由包括以下組分的材料制得半水硫酸鈣、磷酸鈣、鋁酸鈣中的一種或幾種；礦物質；轉晶劑；玻璃纖維以及復配膠液，各組分按重量比配合，其比例為半水硫酸鈣和/或磷酸鈣和/或鋁酸鈣礦物質轉晶劑玻璃纖維復配膠液=100 4 10 0. 02 0. 05 1. 2 1. 8 50 68 ；其中
1)半水硫酸鈣為天然β-半水硫酸鈣、脫硫β-半水硫酸鈣及α-半水硫酸鈣中的一種或者多種混合組分；
2)礦物質為硅酸鹽水泥、粒化高爐礦渣粉、石灰中的一種或多種；
3)轉晶劑為硫酸鋁、硫酸鋁鉀、檸檬酸鈉、氯化鈣中的一種或幾種；
4)玻璃纖維無堿玻纖短切絲、玻纖網格布中的一種或兩種，無堿玻纖短切絲長度為 18 22mm，玻纖網格布的規(guī)格為4X4mm IOXlOmm ；
5)復配膠液由H20、聚乙烯醇、苯丙乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液和硅氧烷組成，各組分按重量比配合，其比例為H2O 聚乙烯醇苯丙乳液乙烯-醋酸乙烯共聚乳液硅氧燒=100 0.8 1.2 0.015 0.03 0. 015 0. 03 1. 5 2. 0。本發(fā)明還提供了一種高強晶體裝飾石膏板制備方法，其特征在于按上述完成配料后，按以下生產步驟完成
1)半水硫酸鈣和/或磷酸鈣和/或鋁酸鈣的物理指標檢測及陳化需要根據標準用水量調整復配膠液用量，使其膠液用量與標準用水量一致，初凝時間為4 6分鐘、終凝時間為10-22分鐘、濕強度彡7. 0兆帕，陳化時間有效期為3 15天；
2)混合強制攪拌轉晶劑在使用時與復配膠液混合作為整體水相介質、礦物質與半水硫酸鈣和/或磷酸鈣和/或鋁酸鈣混合作為凝膠相、玻璃纖維作為增強相，計量攪拌順序為水相介質一凝膠相一增強相，攪拌轉速280 320轉每分鐘，攪拌時間1. 0 1. 5分鐘；
3)澆注成型將其攪拌均勻的混合料通過澆注方式布漿于成型模具中，借助外力振實即可；
4)定型約18 22分鐘后到達終凝即可脫模，制品整齊立放定型靜置2小時，待其水化熱充分釋放；
5)干燥養(yǎng)護自然風干方式、干燥窯烘干方式的一種或兩種，自然風干時間為3 7 天，干燥窯干燥溫度為35 55°C、干燥時間為10 18小時；
6)表面處理制品規(guī)格及正面圖案由成型模具產生，無需二次加工修飾，半成品經過干燥后，將其四邊及背面打磨光滑，經金屬烤漆、仿石烤漆、氟碳漆、燙金絲印、UV噴繪中的一種或幾種表面鍍膜，待表面凝固后，包裝即可成為產品。
本發(fā)明的原料均從市場購買得到。在本申請中使用的表述方式“半水硫酸鈣和/或磷酸鈣和/或鋁酸鈣”與“半水硫酸鈣和/或磷酸鈣和/或鋁酸鈣”具有相同的含義，均表示所述物質可選自半水硫酸鈣、磷酸鈣及鋁酸鈣中的任一種、任兩種或全部。例如，該表述方式包括了以下不同的組合方式 半水硫酸鈣；磷酸鈣；鋁酸鈣；半水硫酸鈣和磷酸鈣；半水硫酸鈣和鋁酸鈣；磷酸鈣和鋁酸鈣；以及半水硫酸鈣、磷酸鈣和鋁酸鈣的組合。另一方面，本發(fā)明還提供了一種高強晶體裝飾石膏板，其中所述高強晶體裝飾石膏板的轉晶技術是以多元酸鹽的陰離子[RCOOln和陽離子Na+、K+、Ca2+和/或Al3+組成的水相介質下，負吸附性極強的[RCOOln基團能同時與Na+、K+、Ca2+和/或Al3+吸附配位，形成一層由有機大分子吸附金屬離子構成的網絡狀“緩沖薄膜”，進而阻礙結晶基元在該晶面上的結合，使各方向的生長速率接近平衡，使水化產物由纖維狀轉晶為六方短柱狀，其晶體長徑比8.0以下。另一方面，本發(fā)明還提供了一種高強晶體裝飾石膏板，其中所述高強晶體裝飾石膏板的增強技術及防潮內置防水技術是以復配膠液體系中[C2H40]n、[C2H3ACJn-[C2HJn分提供-[CH2-CHJn-均勻分布到晶體連續(xù)相內，填補CaSO4. 2H20孔隙；另一方面礦物質在液相水化下提供堿性環(huán)境，進而與硅氧烷R[H0Si0_]nR'形成穩(wěn)定的Si-OH基團，與H2O和 CO2形成樹脂網絡填補微晶元間縫隙，其在宏觀上表現出饒度值為2. Omm以下，吸水率小于 5.0%，其物理指標提高100 120%。本發(fā)明提供的高強晶體裝飾石膏板因其良好的物理性能，標準規(guī)格產品滿足機械化、規(guī)模化生產，通過呈三維分布的玻璃纖維短切絲以及二維分布的玻纖網格布的組合方式，高強晶體裝飾石膏板規(guī)格可擴大3倍，造型衍生到鏤空、縷花系列，其開孔率可達60% 以上，細膩的表面質感滿足烤漆、UV鍍膜、絲印燙金表面處理，豐富的集成應用設計，賦予產品不可比擬的裝飾性及環(huán)保功能性。與普通硅鈣板的微觀結構相比，本發(fā)明的高強晶體裝飾石膏板具有以下特點，如以下表1所示
表1 本發(fā)明高強晶體裝飾石膏板與普通硅鈣板的微觀結構對比
高晶板系列硅鈣板系列晶體形貌產物呈偏六方短柱狀晶體呈針狀或纖維狀晶體大小晶體平均長度12.5μιη 晶體平均言徑1.6μιη 長徑比7.8晶體平均長度14.5μιη 晶體平均言徑1.1 μιη 長徑比13.2晶體分布偏六方板狀晶體單元在橫軸面相互交錯疊合各簇之間存在空隙缺陷微孔結構高晶板微孔與晶體單元呈“遠程分散， 近程有序”微孔與晶體單元呈無序分布，微孔與空隙并存


圖1為本發(fā)明高強晶體裝飾石膏板與普通硅鈣板的微觀結構對比。其中圖1A-1D 是高晶板系列，圖1E-1H是硅鈣板系列。圖IA和IE分別顯示了晶體形貌；圖IB和IF分別顯示了晶體大小；圖IC和IG分別顯示了晶體分布；以及圖ID和IH分別顯示了微孔結構。 具體也可參見上表1。圖2是本發(fā)明的工藝流程具體實施例方式下面結合實施例對發(fā)明作進一步說明。應當理解，以下實施例僅是為了說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明權利要求保護范圍的限制。實施例1
1、配方組成(物質計量單位均為質量份)
(1)天然β-半水硫酸鈣100份；
(2)硅酸鹽水泥Ρ32.5 :4份；
(3)轉晶劑硫酸鋁鉀+檸檬酸鈉，各為0.02份；
(4)玻璃纖維短切絲長度在20mm的無堿玻璃纖維1.5份；
(5)復配膠液由H20、聚乙烯醇、苯丙乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、硅氧烷按重量比例為100 1.0 0.015 0.03 1. 8提前配制，復配膠液的用量為55份。
2、生產制備工藝
(1)原材料預處理β-半水硫酸鈣與礦物質按比例預混合后陳化3天制成混合粉體；
(2)混合強制攪拌轉晶劑在使用時與復配膠液混合作為整體水相介質、礦物質與天然半水硫酸鈣混合作為凝膠相、玻璃纖維作為增強相，計量攪拌順序為水相介質一凝膠相一增強相，攪拌轉速280轉每分鐘，攪拌時間1. 0分鐘；
(3)澆注成型將其料漿通過澆注方式布漿于成型模具中借助外力振實即可；
(4)定型約18分鐘后到達終凝即可脫模，制品整齊立放定型靜置2小時，待其水化熱充分釋放；
(5)干燥養(yǎng)護自然風干方式、干燥窯烘干方式的一種或兩種，自然風干時間為3天，也可以在干燥窯干燥溫度為35°C、干燥時間為18小時，當含水率小于3. 5(重量)％時成為半成品；
(6)表面處理半成品經過干燥后打磨平整，表面光滑，按產品應用設計采用涂料、烤漆、UV鍍膜、絲印、燙金中的一種或幾種表面處理方式，待其表面固化后包裝為產品。
3、實施例1的測試結果
序功能性力學指標裝飾性號指標結果指標結果指標結果1甲醛吸收率76%破壞荷載290N型號鏤空2吸音系數0.63吸水率3.7%規(guī)格600X6003調濕系數0.57受潮饒度0.7 mm集成性優(yōu)異實施例2 所用原料和用量如下述配方
1、配方組成(物質計量單位均為質量份)
(1)脫硫β-半水硫酸鈣100份；
(2)硅酸鹽水泥Ρ32.5、石灰各5份；
(3)轉晶劑硫酸鋁+氯化鈣+檸檬酸鈉，各為0.01份；
(4)玻璃纖維短切絲長度在20mm的無堿玻璃纖維1.2份；
(5)復配膠液由H20、聚乙烯醇、苯丙乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、硅氧烷按重量比例為100 1.2 0.03 0.015 1. 5提前配制，復配膠液的用量為50份。
制備工藝的參數有所改變，別的都與實施例1相同，步驟(1)陳化15天，步驟(2)攪拌轉速320轉每分鐘，攪拌時間1. 5分鐘；步驟(4)定型約22分鐘；步驟(5)自然風干時間為7天，也可以在干燥窯干燥溫度為55°C、干燥時間為10小時。
實施例3 所用原料和用量如下述配方
1、配方組成(物質計量單位均為質量份)
(1)磷酸鈣100份；
(2)粒化高爐礦渣粉、石灰各4份；
(3)轉晶劑硫酸鋁+硫酸鋁鉀+檸檬酸鈉，各為0.015份；
(4)玻璃纖維短切絲長度在20mm的無堿玻璃纖維1.8份；
(5)復配膠液由H20、聚乙烯醇、苯丙乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、硅氧烷按重量比例為100 0.8 0.02 0.02 2. 0提前配制，復配膠液的用量為68份。
制備工藝的參數有所改變，別的都與實施例1相同，步驟(1)陳化10天，步驟(2)攪拌轉速300轉每分鐘，攪拌時間1. 5分鐘；步驟(4)定型約20分鐘；步驟(5)自然風干時間為5天，也可以在干燥窯干燥溫度為45°C、干燥時間為15小時。
權利要求
1.一種高強晶體裝飾石膏板，其特征在于所述高強晶體裝飾石膏板由包括以下組分的材料制得半水硫酸鈣和/或磷酸鈣和/或鋁酸鈣；礦物質；轉晶劑；玻璃纖維以及復配膠液；各組分按重量比配合，其比例為半水硫酸鈣和/或磷酸鈣和/或鋁酸鈣礦物質轉晶劑玻璃纖維復配膠液=100 4 10 0. 02 0. 05 1. 2 1. 8 50 68 ；其中1)半水硫酸鈣為天然β-半水硫酸鈣、脫硫β-半水硫酸鈣及α-半水硫酸鈣中的一種或者多種混合組分；2)礦物質為硅酸鹽水泥、粒化高爐礦渣粉、石灰中的一種或多種；3)轉晶劑為硫酸鋁、硫酸鋁鉀、檸檬酸鈉、氯化鈣中的一種或幾種；4)玻璃纖維無堿玻纖短切絲、玻纖網格布中的一種或兩種，玻璃纖維短切絲纖維長度為18 22mm，玻纖網格布的規(guī)格為4X4mm IOXlOmm ；5)復配膠液由H20、聚乙烯醇、苯丙乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液和硅氧烷組成，各組分按重量比配合，其比例為H2O 聚乙烯醇苯丙乳液乙烯-醋酸乙烯共聚乳液硅氧燒=100 0.8 1.2 0.015 0.03 0. 015 0. 03 1. 5 2. 0。
2.根據權利要求1的高強晶體裝飾石膏板，其特征在于，所述制備高強晶體裝飾石膏板的材料的配方組成按質量份為(1)天然β-半水硫酸鈣100份；(2)硅酸鹽水泥4份；(3)轉晶劑硫酸鋁鉀+檸檬酸鈉，各為0.02份；(4)玻璃纖維短切絲長度在18 20mm的無堿玻璃纖維1.5份；以及(5)復配膠液由H20、聚乙烯醇、苯丙乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、硅氧烷按比例為 100 1.0 0.015 0.03 1. 8提前配制，復配膠液的用量為55份。
3.根據權利要求1或2的高強晶體裝飾石膏板，其特征在于所述高強晶體裝飾石膏板的特征是1)多元酸鹽的陰離子[RC00_]dn陽離子Na+、K+、Ca2+和/或Al3+組成的水相介質下， 負吸附性極強的[RC00_]n基團能同時與Na+、K+、Ca2+和/或Al3+吸附配位，形成一層由有機大分子吸附金屬離子構成的網絡狀“緩沖薄膜”，進而阻礙結晶基元在該晶面上的結合， 使各方向的生長速率接近平衡，使水化產物由纖維狀轉晶為六方短柱狀，其晶體長徑比8. 0 以下；2)一方面，復配膠液體系中[C2H40]n、^H3AC]n-KH4] 組分提供-[CH2-CH2]n-均勻分布到晶體連續(xù)相內，填補CaSO4. 2H20孔隙；另一方面硅酸鹽活性礦物在液相水化下提供堿性環(huán)境，進而與硅氧烷R[H0Si0_]nR'形成穩(wěn)定的Si-OH基團，與H2O和CO2形成樹脂網絡填補微晶元間縫隙，由此在宏觀上的饒度值為2. Omm以下，吸水率小于5. 0%，其物理指標提高100 120% ；以及3)通過呈三維分布的玻璃纖維短切絲以及二維分布的玻纖網格布的組合方式，高強晶體裝飾石膏板規(guī)格可擴大3倍，造型衍生到鏤空、縷花系列，其開孔率可達60 %以上，細膩的表面質感滿足烤漆、UV鍍膜、絲印燙金表面處理，豐富的集成應用設計，賦予產品不可比擬的裝飾性及環(huán)保功能性。
4.制備權利要求1-3任一項的高強晶體裝飾石膏板的方法，其特征在于按權利要求1完成配料后，按以下生產步驟完成1)半水硫酸鈣和/或磷酸鈣和/或鋁酸鈣的物理指標檢測及陳化需要根據標準用水量調整復配膠液用量，使其膠液用量與標準用水量一致，初凝時間為4 6分鐘、終凝時間為10-22分鐘、濕強度彡7. 0兆帕，陳化時間有效期為3 15天；2)混合強制攪拌轉晶劑在使用時與復配膠液混合作為整體水相介質；半水硫酸鈣、 磷酸鈣和鋁酸鈣中的任一種或任意組合與礦物質混合作為凝膠相、玻璃纖維作為增強相， 計量攪拌順序為水相介質一凝膠相一增強相，攪拌轉速280 320轉每分鐘，攪拌時間 1. 0 1. 5分鐘；3)澆注成型將其料漿通過澆注方式布漿于成型模具中借助外力振實即可；4)定型18 22分鐘后到達終凝即可脫模，制品整齊立放定型靜置2小時，待其水化熱充分釋放；5)干燥養(yǎng)護自然風干方式、干燥窯烘干方式的一種或兩種，自然風干時間為3 7 天，干燥窯干燥溫度為35 55°C、干燥時間為10 18小時；以及6)表面處理制品規(guī)格及正面圖案由成型模具產生，無需二次加工修飾，半成品經過干燥后，將其四邊及背面打磨光滑，經金屬烤漆、仿石烤漆、氟碳漆、燙金絲印、UV噴繪中的一種或幾種表面鍍膜，待表面凝固后，包裝即可成為產品。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高強晶體裝飾石膏板及制備方法，其組分為半水硫酸鈣和/或磷酸鈣和/或鋁酸鈣、礦物質、轉晶劑、玻璃纖維、復配膠液，重量比為β-半水硫酸鈣和/或磷酸鈣和/或鋁酸鈣∶礦物質∶轉晶劑∶玻璃纖維∶復配膠液＝100∶4～10∶0.02～0.05∶1.2～1.8∶50～68。上述原料經原料處理、混合攪拌、澆注成型、養(yǎng)護干燥、表面處理制成呈六方短柱狀的致密網絡結構，經烤漆、UV鍍膜、絲印燙金表面處理形成高強晶體裝飾石膏板。本發(fā)明通過轉晶及內置防水技術從微觀結構改善晶體單元，在宏觀上賦予材料優(yōu)異的物理力學性能和應用穩(wěn)定性能。
文檔編號C04B28/14GK102408218SQ20111023233
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權日2011年8月15日
發(fā)明者韋華 申請人:韋華