本发明涉及建筑石膏板技术领域，具体涉及一种高强度防水复合石膏板。
背景技术
《民用建筑节能管理规定》中指出通过采用新型墙体材料，执行建筑节能标准，加强建筑物用能设备的运行管理，合理设计建筑围护结构的热工性能，提高采暖、制冷、照明、通风、给排水和通道系统的运行效率，以及利用可再生能源，在保证建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下，降低建筑能源消耗，合理、有效地利用能源的活动。
石膏板是以建筑石膏为主要原料制成的一种新型建材，具有重量轻、加工方便、隔音阻燃、抗压抗折性能良好等特点，是当前着重发展的新型轻质板材之一。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、墙体覆面板(代替墙面抹灰层)、天花板、吸音板、地面基层板和各种装饰板等。目前，市面上的石膏板主要有纸面石膏板、装饰石膏板、复合石膏板等，若是上述石膏板在增强自身物理性能的同时，还能提高材料的应用性，具备蓄热或蓄冷以及电磁屏蔽吸收的功能，这对于节约室内能耗和降低电磁辐射污染具有很大帮助和实际意义。
公开号为cn102535735a的专利申请，公开了一种相变储能石膏墙板的制备方法，采用石膏粉作为主要原料，将相变材料熔化后倒入长方形的塑料袋内并密封，平放，冷却固定成相变材料板，然后将塑料袋密封后的相变材料板置入填充部分石膏浆体的模具内部，2-3小时之后待样品硬化之后拆模即得到两边结构是石膏板，中间夹层结构是塑料袋密封相变材料板的相变储能石膏墙板。该种石膏墙板具备相变储热功能，但是效果并不是很明显，且阻燃憎水性差，应用性受到限制。
公开号为cn107903010a的专利申请，公开了一种耐火石膏板，其按重量份计算，其包括石膏64-67份，二氧化硅纤维12-13份，氮化铝微粉15-20份，二氧化锆粉5-10份，酚醛树脂2-3份，石墨1-3份，三聚磷酸钠5-10份，纳米氧化锌4-12份，硼化钛添加剂1-2份；该种石膏板具备良好的耐火效果，但是其憎水、储热性差，保温效果不好，应用性受到限制。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高强度防水复合石膏板，该种石膏板制备简单，整体性能优良，应用性能好。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种高强度防水复合石膏板，由以下按重量份数计的原料组成：
改性柠檬酸废渣石膏64-74份；
五大连池火山泥29-35份；
累托石粉料15-20份；
六环石粉料15-20份；
黄蜀葵纤维5-6份；
三氯化铁1.5-2份；
绿原酸3-3.5份；
古马隆树脂7-8份；
复配乳胶粉4-5份；
复配偶联剂2-2.5份；
复配引气剂2.8-3.5份；
上述改性柠檬酸废渣石膏制取方法如下：
先将柠檬酸废渣石膏研磨至细度为70-80μm，再置于温度为90-92℃的烘箱中干燥1.5-2h，然后输送至煅烧炉中，以速率为25-30℃/min逐渐升温至210-220℃，保持该温度煅烧40-44min，随炉空冷至55-60℃时，再输送至搅拌机中，加入相当于柠檬酸废渣石膏重量2-3％的月桂醇硫酸钠3-4％的氯化石蜡搅拌混匀即得。
进一步地，上述复配乳胶粉为瓦克乳胶粉5044n、三维乳胶粉swf05按照质量比为(1.5-2):(2.5-3)合并得到的。
进一步地，上述复配偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷、稀土偶联剂按照质量比为(4-5):(2-3)合并得到的。
进一步地，上述复配引气剂为玉米麸质粉、α-烯基磺酸钠、质量浓度为30％的双氧水按照质量比为(7-8):(1.5-2):(4-5)合并得到的。
进一步地，上述石膏板由以下按重量份数计的原料组成：
改性柠檬酸废渣石膏74份；
五大连池火山泥35份；
累托石粉料20份；
六环石粉料20份；
黄蜀葵纤维6份；
三氯化铁2份；
绿原酸3.5份；
古马隆树脂8份；
复配乳胶粉5份；
复配偶联剂2.5份；
复配引气剂3.5份。
进一步地，上述改性柠檬酸废渣石膏制取方法如下：先将柠檬酸废渣石膏研磨至细度为80μm，再置于温度为92℃的烘箱中干燥1.5h，然后输送至煅烧炉中，以速率为30℃/min逐渐升温至220℃，保持该温度煅烧40min，随炉空冷至60℃时，再输送至搅拌机中，加入相当于柠檬酸废渣石膏重量3％的月桂醇硫酸钠和4％的氯化石蜡搅拌混匀即得。
进一步地，上述复配乳胶粉为瓦克乳胶粉5044n、三维乳胶粉swf05按照质量比为2:3合并得到的。
进一步地，上述复配偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷、稀土偶联剂按照质量比为5:3合并得到的。
进一步地，上述复配引气剂为玉米麸质粉、α-烯基磺酸钠、质量浓度为30％的双氧水按照质量比为8:2:5合并得到的。
进一步地，上述石膏板的制备方法大体如下：
步骤1：按重量份数称取原料，先取黄蜀葵纤维短切至长度为250μm的短切纤维，清洗、烘干后置于质量浓度为8％的氢氧化钠溶液中浸泡4h，浸泡后冲洗、烘干待用；
步骤2：取改性柠檬酸废渣石膏、五大连池火山泥、累托石粉料、六环石粉料、步骤1处理后的黄蜀葵纤维和复配乳胶粉输送至搅拌机中，称取相当于搅拌机内物料重量15％的磁化水，将三氯化铁、绿原酸加入至磁化水中经超声波分散机溶解处理22min后，将得到的磁化水加入到搅拌机中混合搅拌80min；之后依次将古马隆树脂、复配偶联剂、复配引气剂加入到搅拌机中持续混拌180min得混合物料；
步骤3：将混合物料浇注至石膏板板坯模具中成型，经陈化、养护后即可。
本发明具有如下的有益效果：本发明通过对石膏板生产原料及制备方法的探索及改进，以改性柠檬酸废渣石膏为基料，选用五大连池火山泥、累托石粉料、六环石粉料、黄蜀葵纤维为填料加入，配伍高分子材料及助剂的协同相互作用，使得最终制得的石膏板达到了以下特点：
(1)环保性；本发明的石膏板制备简单方便，原料相容性好，板材加工性能优良，生产效率高，且板材无任何污染及危害，绿色环保；
(2)相变性：本发明的石膏板可以达到蓄热或蓄冷的目的，将其应用至建筑体中，可使室内和室外之间的热流波动幅度减弱、作用时间被延迟，从而降低室内温度波动，提高舒适性，节约室内能耗；
(3)物理性能：本发明的石膏板横向断裂荷载大，机械强度高，阻燃耐火性好，保温阻音，憎水防潮，能够有效地抑制霉菌的滋生，成品石膏板板材结构尺寸稳定，不会出现开裂、掉粉、泥化等质量问题，安全可靠，且该种石膏板还具有吸收电磁波的功能，可改善室内生活或工作环境，降低电磁干扰及污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例中的所有原料及其制取成份均可通过公开的市售渠道获得；
实施例1
本实施例涉及一种高强度防水复合石膏板，该种石膏板由以下按重量份数计的原料组成：
改性柠檬酸废渣石膏56份；
五大连池火山泥23份；
累托石粉料10份；
六环石粉料10份；
黄蜀葵纤维4份；
三氯化铁1份；
绿原酸2.5份；
古马隆树脂6份；
复配乳胶粉3份；
复配偶联剂1.5份；
复配引气剂2份。
本实施例中改性柠檬酸废渣石膏、复配乳胶粉、复配偶联剂及复配引气剂的选用及制取如下表1所示：
表1
本实施例中石膏板的制备方法大体按照以下步骤进行：
步骤1：按重量份数称取原料，先取黄蜀葵纤维短切至长度为150μm的短切纤维，清洗、烘干后置于质量浓度为6％的氢氧化钠溶液中浸泡5h，浸泡后冲洗、烘干待用；
步骤2：取改性柠檬酸废渣石膏、五大连池火山泥、累托石粉料、六环石粉料、步骤1处理后的黄蜀葵纤维和复配乳胶粉输送至搅拌机中，称取相当于搅拌机内物料重量10％的磁化水，将三氯化铁、绿原酸加入至磁化水中经超声波分散机溶解处理18min后，将得到的磁化水加入到搅拌机中混合搅拌70min；之后依次将古马隆树脂、复配偶联剂、复配引气剂加入到搅拌机中持续混拌160min得混合物料；
上述搅拌机型号为js500，转速为35r/min；超声波分散机型号为jy-y40，超声频率控制在20khz；
步骤3：将混合物料浇注至石膏板板坯模具中成型，经陈化、养护后即制得本发明的石膏板。
实施例2
本实施例涉及一种高强度防水复合石膏板，该种石膏板由以下按重量份数计的原料组成：
改性柠檬酸废渣石膏62份；
五大连池火山泥27份；
累托石粉料14份；
六环石粉料14份；
黄蜀葵纤维4.5份；
三氯化铁1.2份；
绿原酸2.7份；
古马隆树脂6.5份；
复配乳胶粉3.5份；
复配偶联剂1.8份；
复配引气剂2.5份。
本实施例中改性柠檬酸废渣石膏、复配乳胶粉、复配偶联剂及复配引气剂的选用及制取如下表2所示：
表2
本实施例中石膏板的制备方法大体按照以下步骤进行：
步骤1：按重量份数称取原料，先取黄蜀葵纤维短切至长度为180μm的短切纤维，清洗、烘干后置于质量浓度为6.5％的氢氧化钠溶液中浸泡4.6h，浸泡后冲洗、烘干待用；
步骤2：取改性柠檬酸废渣石膏、五大连池火山泥、累托石粉料、六环石粉料、步骤1处理后的黄蜀葵纤维和复配乳胶粉输送至搅拌机中，称取相当于搅拌机内物料重量12％的磁化水，将三氯化铁、绿原酸加入至磁化水中经超声波分散机溶解处理19min后，将得到的磁化水加入到搅拌机中混合搅拌72min；之后依次将古马隆树脂、复配偶联剂、复配引气剂加入到搅拌机中持续混拌165min得混合物料；
上述搅拌机型号为js500，转速为35r/min；超声波分散机型号为jy-y40，超声频率控制在20khz；
步骤3：将混合物料浇注至石膏板板坯模具中成型，经陈化、养护后即制得本发明的石膏板。
实施例3
本实施例涉及一种高强度防水复合石膏板，该种石膏板由以下按重量份数计的原料组成：
改性柠檬酸废渣石膏64份；
五大连池火山泥29份；
累托石粉料15份；
六环石粉料15份；
黄蜀葵纤维5份；
三氯化铁1.5份；
绿原酸3份；
古马隆树脂7份；
复配乳胶粉4份；
复配偶联剂2份；
复配引气剂2.8份。
本实施例中改性柠檬酸废渣石膏、复配乳胶粉、复配偶联剂及复配引气剂的选用及制取如下表3所示：
表3
本实施例中石膏板的制备方法大体按照以下步骤进行：
步骤1：按重量份数称取原料，先取黄蜀葵纤维短切至长度为200μm的短切纤维，清洗、烘干后置于质量浓度为7％的氢氧化钠溶液中浸泡4.5h，浸泡后冲洗、烘干待用；
步骤2：取改性柠檬酸废渣石膏、五大连池火山泥、累托石粉料、六环石粉料、步骤1处理后的黄蜀葵纤维和复配乳胶粉输送至搅拌机中，称取相当于搅拌机内物料重量13％的磁化水，将三氯化铁、绿原酸加入至磁化水中经超声波分散机溶解处理20min后，将得到的磁化水加入到搅拌机中混合搅拌75min；之后依次将古马隆树脂、复配偶联剂、复配引气剂加入到搅拌机中持续混拌170min得混合物料；
上述搅拌机型号为js500，转速为35r/min；超声波分散机型号为jy-y40，超声频率控制在20khz；
步骤3：将混合物料浇注至石膏板板坯模具中成型，经陈化、养护后即制得本发明的石膏板。
实施例4
本实施例涉及一种高强度防水复合石膏板，该种石膏板由以下按重量份数计的原料组成：
改性柠檬酸废渣石膏66份；
五大连池火山泥31份；
累托石粉料16份；
六环石粉料16份；
黄蜀葵纤维5.5份；
三氯化铁1.8份；
绿原酸3.3份；
古马隆树脂7.5份；
复配乳胶粉4.5份；
复配偶联剂2.2份；
复配引气剂3份。
本实施例中改性柠檬酸废渣石膏、复配乳胶粉、复配偶联剂及复配引气剂的选用及制取如下表4所示：
表4
本实施例中石膏板的制备方法大体按照以下步骤进行：
步骤1：按重量份数称取原料，先取黄蜀葵纤维短切至长度为220μm的短切纤维，清洗、烘干后置于质量浓度为7.5％的氢氧化钠溶液中浸泡4.2h，浸泡后冲洗、烘干待用；
步骤2：取改性柠檬酸废渣石膏、五大连池火山泥、累托石粉料、六环石粉料、步骤1处理后的黄蜀葵纤维和复配乳胶粉输送至搅拌机中，称取相当于搅拌机内物料重量14％的磁化水，将三氯化铁、绿原酸加入至磁化水中经超声波分散机溶解处理21min后，将得到的磁化水加入到搅拌机中混合搅拌78min；之后依次将古马隆树脂、复配偶联剂、复配引气剂加入到搅拌机中持续混拌175min得混合物料；
上述搅拌机型号为js500，转速为35r/min；超声波分散机型号为jy-y40，超声频率控制在20khz；
步骤3：将混合物料浇注至石膏板板坯模具中成型，经陈化、养护后即制得本发明的石膏板。
实施例5
本实施例涉及一种高强度防水复合石膏板，该种石膏板由以下按重量份数计的原料组成：
改性柠檬酸废渣石膏74份；
五大连池火山泥35份；
累托石粉料20份；
六环石粉料20份；
黄蜀葵纤维6份；
三氯化铁2份；
绿原酸3.5份；
古马隆树脂8份；
复配乳胶粉5份；
复配偶联剂2.5份；
复配引气剂3.5份。
本实施例中改性柠檬酸废渣石膏、复配乳胶粉、复配偶联剂及复配引气剂的选用及制取如下表5所示：
表5
本实施例中石膏板的制备方法大体按照以下步骤进行：
步骤1：按重量份数称取原料，先取黄蜀葵纤维短切至长度为250μm的短切纤维，清洗、烘干后置于质量浓度为8％的氢氧化钠溶液中浸泡4h，浸泡后冲洗、烘干待用；
步骤2：取改性柠檬酸废渣石膏、五大连池火山泥、累托石粉料、六环石粉料、步骤1处理后的黄蜀葵纤维和复配乳胶粉输送至搅拌机中，称取相当于搅拌机内物料重量15％的磁化水，将三氯化铁、绿原酸加入至磁化水中经超声波分散机溶解处理22min后，将得到的磁化水加入到搅拌机中混合搅拌80min；之后依次将古马隆树脂、复配偶联剂、复配引气剂加入到搅拌机中持续混拌180min得混合物料；
上述搅拌机型号为js500，转速为35r/min；超声波分散机型号为jy-y40，超声频率控制在20khz；
步骤3：将混合物料浇注至石膏板板坯模具中成型，经陈化、养护后即制得本发明的石膏板。
对比例组
下表6中“-”表示实施例中某种成分的减少使用；
表6
对比例8
本对比例涉及一种石膏板，其相对于上述实施例2，仅存在乳胶粉的成分不同；
本对比例中乳胶粉的成分为：瓦克乳胶粉5044n。
对比例9
本对比例涉及一种石膏板，其相对于上述实施例3，仅存在复配偶联剂各成分质量比的不同；
本对比例中复配偶联剂的成分为：异丁基三乙氧基硅烷与稀土偶联剂的质量比为1:1。
对比例10
本对比例涉及一种石膏板，其相对于上述实施例4，仅存在复配引气剂各成分质量比的不同；
本对比例中复配引气剂的成分为：玉米麸质粉、α-烯基磺酸钠、质量浓度为30％的双氧水三者之间的质量比为3:1:1。
对比例11
本对比例涉及一种石膏板，其相对于上述实施例3，石膏板的制备方法不同；
本对比例石膏板的制备方法如下：
步骤1：按重量份数称取原料，先取黄蜀葵纤维短切至长度为200μm的短切纤维，清洗、烘干后置于质量浓度为7％的氢氧化钠溶液中浸泡4.5h，浸泡后冲洗、烘干待用；
步骤2：将所有原料共同输送至搅拌机中，加入相当于搅拌机内物料重量10％的磁化水后混合搅拌3.5h，得混合物料；
上述搅拌机型号为js500，转速为35r/min；
步骤3：将混合物料浇注至石膏板板坯模具中成型，经陈化、养护后即制得本发明的石膏板。
对比例12
公开号为cn107903010a的一种耐火石膏板。
性能检测
取上述实施例1-5及对比例1-12制得的石膏板试件进行如下的性能检测，检测结果记录于表7中(表中实施例1-5的石膏板试件采用#1-#5表示，对比例1-12的石膏板试件采用&1-&12表示)
①试件尺寸：30*40*9.5mm；
②横向断裂荷载的检测：把试件放置于板材抗折试验机的两根平行下支辊(中心距为350mm)上，石膏板面朝上。在跨距中央，通过加荷辊(平行于下支辊)对板材施加荷载，加荷速度为4.2n/s±0.8i/s，直至试件断裂，以施加的荷载最大值作为该试件的横向断裂荷载，精确至1n。结果取五个试件的横向断裂荷载的算术平均值。
③吸水率的检测：将试件用电子秤称量试件质量(gx1)，然后进入温度为(25±5)℃的水中，试件用支架悬置，不与水槽底部紧贴，试件上表面距水面30mm，浸水2h后取出试件，用半湿毛巾吸去试件表面附着水分，称量试件质量(gx2)，记录每个试件在浸水前和浸水后的质量，并按式(1)计算吸水率wx。
wx＝【(gx1-gx2)/gx2】×100％------------------(1)
式中：
wx——试件吸水率，％；
gx1——试件浸水前质量，单位为克(g)；
gx2——试件浸水后质量，单位为克(g)；
计算五个试件吸水率的平均值，并记录其中的最大值，精确至0.5％。
④受潮挠度的检测：取三块试件烘干至恒量，然后将每块试件正面向下，使两棱边平行于支座辊，分别悬放在受潮挠度测定仪的三个试验架的支座上，支座中心距为试件长度减去20mm，利用专用的测量头，测定每个试验架上试件中心部位的下垂度。然后将试验架平稳放入恒温恒温养护箱中，在温度为(32±2)℃、空气相对湿度为(90±3)％条件下放置48h，从养护箱中平稳取出试验架，测定每个试件中心部位受潮后的下垂度。记录试件受潮前后下垂度的增加值，即为试件的受潮挠度。
计算五个试件受潮挠度的平均值，并记录其中的最大值，精确至0.0lmm。
⑤耐火性能的检测：按gb8624-2012规定的方法测定。
⑥相变潜热值的检测：采用差示扫描量热法测定。
⑦吸波率：按gb5239-2004规定的方法测定。
表7
由上表7可知，本发明的石膏板在机械强度、憎水性、耐火性能、蓄热吸波性上表现优异，相比现有技术中的石膏板性能提升显著，应用性能好，实用可靠，具有很好的推广价值。
结合本发明之有益效果，申请人对本发明的部分组分及制备方法进行如下阐述：
(一)复配偶联剂：现有石膏板在制备过程中，常用的偶联剂多为硅烷系偶联剂，其用于将有机高分子和无机填料反应融合，经研究得出，在诸多硅烷系偶联剂产品中异丁基三乙氧基硅烷在应用于本发明中产生的效果最好，不仅能够促进材料相容，还能提高板材的防水性，但申请人对该种单成份偶联剂产生的效果还不是很满意，因此，又尝试添加其它成分的偶联剂与其合并使用进而来达到本发明的目的，在此基础上，申请人最终意外获得了由异丁基三乙氧基硅烷、稀土偶联剂按照质量比为(3-5):(1-3)合并得到的复配偶联剂，该种复配偶联剂取得的有益效果非常突出，远远超过其它种类及组配的偶联剂，能够高效地粘合促进原料中有机无机成分的相容，提高了板材界面免受环境应力损害的能力。若是本发明中复配偶联剂的成分或/和含量的改变，均会导致本发明的有益效果不能很好的实现。
(二)复配胶粉：胶粉在建材中的应用主要起粘合的作用，其可改善材料的粘结力、抗应力强度、抗渗性和施工柔韧性；市面上常用的可再分散性乳胶粉不能够适应本发明的原料体系，难以取得的本发明想要的技术效果，于是申请人在经过大量实验后意外发现，将瓦克公司生产的5044n型乳胶粉与三维公司生产的swf05型乳胶粉协同利用能够实现本发明的目的，能够显著提高成品板材的整体性能，实现本发明的目的；若是本发明中复合胶粉的成份或/和含量的改变，均会导致本发明的有益效果不能很好的实现。
(三)复配引气剂：引气剂在建材中的使用条件及对象比较苛刻，常用的无机/化学型引气剂单成份使用难以满足本发明石膏板板材对发泡的需求，申请人在考虑到石膏原料体系的特性及密度情况下，巧妙地将玉米麸质粉、α-烯基磺酸钠、双氧水三种成分按照质量比为(6-8):(1-2):(3-5)进行合理配比，最终达到制备体系的平衡，获得了良好的发泡效果，提高了产品的保温蓄热的性能；若是本发明中复配引气剂的成分或/和含量的改变，均会导致本发明的有益效果不能很好的实现。
当然，因为本发明石膏板的设计思路和发明目的之要求，本发明其余组分选择及含量选择显然也是非显而易见的，绝非本领域技术人员结合现有技术即可轻易想到。这在本发明石膏板的制备方法上有进一步的体现，结合本发明的实施例可以看到，本发明的制备方法采用三个步骤设计，分批分次加入原料，步骤简单而有序，而非采用现有技术常规的一次性加入(例如对比例11)，这种工艺是与本发明石膏板生产原料组分的特殊配比相适应的，只有采用这种工艺，才能保障最后制备出的石膏板优异特性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。