一种高强度硅酸钙板材及其制备方法与流程

1.本发明涉及板材技术领域，尤其是涉及一种高强度硅酸钙板材及其制备方法。


背景技术：

2.建材工业总体往轻质、高强、绿色环保的方向发展，轻质高强度的建筑材料可以降低建筑自重，提高抗震性能，硅酸钙板材是一种新型无机建筑材料，具有优越的防火性能、防潮性能和隔音效果，被广泛应用于世界发达国家的建筑工程当中。硅酸钙板材可以用作保温材料或装饰材料。保温用的硅酸钙板材主要用于外墙挂板、外墙贴画等。装饰用的硅酸钙板材主要用于吊顶、天花板、房屋隔墙、室内地面等。随着保温装饰成品板市场的不断扩大，硅酸钙板材的需求也随之增加。
3.中国专利公开号cn109020340公开了一种利用硅酸钙板边角料制备硅酸钙板的方法，先将花岗岩打成粉，然后与锯粉、水泥、水和纸浆混合得到第一预制料浆，将硅酸钙板边角料磨粉，加水进行打浆，得到硅酸钙浆料，再称取硅酸钙板边角料加入硅酸钙浆料中得到第二预制浆料，将第一预制浆料与第二预制浆料混合，脱水，制备板胚，蒸煮、养护后脱模。该技术方案中通过在硅酸钙板制备过程中添加纸浆提高硅酸钙板材的强度，但是纸浆对硅酸钙板材强度提升有限，有待进一步提高。


技术实现要素：

4.本发明是为了克服以上现有技术问题，提供一种高强度硅酸钙板材。本发明制备得到硅酸钙板材不仅具有优良的抗折强度，还具有隔热性能。
5.本发明还提供了一种高强度硅酸钙板材的制备方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高强度硅酸钙板材，包括按重量份数计的下述组分：水泥30
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35份，石英砂55
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65份，纸浆4
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7份，特种棉浆1
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4份。
7.作为优选，所述特种棉浆的制备方法包括以下步骤：1)将棉短绒进行开棉、除杂，得到清杂棉短绒；2)将碱液、双氧水和水混合得到混合液，将混合液泵入第一双螺杆挤压浸渍机的同时加入清杂棉短绒，进行挤压浸渍得到挤压浸渍浆料，第一双螺杆挤压浸渍机电流控制在380
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420a；然后将挤压浸渍浆料与上述残余的混合液在反应仓中反应25
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35min，温度控制在80
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90℃，反应完成后将反应后的浆料送入第二双螺杆挤压浸渍机中进行挤压切割水洗得到棉绒浆料，第二双螺杆挤压浸渍机电流控制在420
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450a；3)将棉绒浆料送入打浆机中进行打浆，得到打浆料，将打浆料送入精浆机中进行精浆，得到精浆料，将精浆料送入磨浆机中进行磨浆，得到磨浆料，磨浆后棉浆纤维的长度
范围控制在1.5
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2.0mm；4)将磨浆料送入挤浆机中进行挤浆，得到特种棉浆。
8.作为优选，所述步骤3)中打浆过程中疏解电流<120a，疏解时间为12
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18min；叩解电流<135a，叩解时间为40
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60min。
9.作为优选，所述步骤3)中精浆过程中精浆电流为320
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330a，精浆时间为70
‑
90min。
10.作为优选，所述步骤3)中磨浆过程中磨浆电流控制在220
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240a，磨浆时间控制在60
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80min。
11.作为优选，所述纸浆中纸浆纤维的长度范围为2.0
‑
2.5mm。
12.作为优选，所述纸浆为亚硫酸盐木浆。
13.高强度硅酸钙板材的制备方法，包括以下步骤：a)将纸浆与特种棉浆进行混合，搅拌均匀，得到预制浆料；b)将水泥和石英砂加入预制浆料中，搅拌混合均匀，得到混合浆料；c)将混合浆料送入制板机中制成胚板，将胚板放入模具中压制成型，然后经过脱模，即得。
14.现有技术中提高硅酸钙板材的力学强度一般是在硅酸钙板材中添加纸浆，但是单独添加纸浆对硅酸钙板材的力学强度提高有限，现有技术中也存在通过将棉浆与纸浆混合后形成混合棉浆，从而改善单一纸浆纤维对硅酸钙板材增强的缺陷，但是纸浆与普通棉浆混合后并不能很好的在硅酸钙板材中分散与物料粘合，不能形成连续的增强网格增强结构，其在硅酸钙板材中分散的形态常出现一部分区域大量团聚纸浆和棉浆纤维，另一区域分散的纸浆和棉浆纤维较小，即在硅酸钙板材中不能形成一个连续交织的三维网络结构，影响硅酸钙板材强度的进一步提高。对此问题，本发明选用亚硫酸盐木浆和自制的特种棉浆作为硅酸钙板材的增强成分，亚硫酸盐木浆是以亚硫酸和亚硫酸盐的混合液作为蒸煮剂，该木浆纤维具有柔软、强度大、韧性好和良好的交织性能；本发明自制的特种棉浆纤维表面具有丰富的毛刺结构，表面丰富的毛刺结构使其与亚硫酸盐木浆纤维之间具有良好的交织能力。本发明选用亚硫酸盐木浆纤维和自制的特种棉浆纤维在控制两者长度(棉浆纤维1.5
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2.0mm，亚硫酸盐木浆纤维2.0
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2.5mm)的前提下能够在硅酸钙板材中形成连续交织的三维网络结构，进而在硅酸钙板材中形成一个完整的增强骨架，从而提高硅酸钙板材的力学强度。
15.本发明特种棉浆的制备区别于现有普通棉浆的地方在于：1)普通棉浆制备过程中需要先将棉短绒与化工助剂混合蒸煮去除棉短绒中的蜡质、果胶、多缩戊糖等杂质，保留甲种纤维素和部分木质素，然后经过打浆等步骤对棉浆纤维切断和初生壁进行破坏，使纤维分丝帚化表面起毛，提高纤维与其他材料的结合力。但是，经过研究发现采用蒸煮步骤不利于后续打浆步骤中棉浆纤维表面起毛，从而不能够在棉浆纤维表面形成丰富的毛刺结构，不利于其与纸浆纤维进行交织。本发明采用机械挤压方法代替传统的化工助剂蒸煮去除棉短绒中的蜡质、果胶、多缩戊糖等杂质，不仅不会对后续打浆等步骤中棉浆纤维表面起毛造成影响，还在挤压过程中增多了棉浆纤维表面的毛刺结构，从而使棉浆纤维与纸浆纤维之间更易形成交织结构。
16.另一方面，本发明通过打浆切短纤维使纤维分丝帚化提高纤维的结合力和交织力，把打浆料送入精浆机中进行精浆，使纤维进一步切短提高纤维的结合力，最后将精浆后
的浆料送入磨浆机中进行磨浆，进一步提高纤维的匀整性和交织力；2)本发明通过控制打浆、精浆和磨浆过程中的工艺参数，将棉浆纤维长度在1.5
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2.0mm，其与长度为2.0
‑
2.5mm的亚硫酸盐木浆纤维之间能够形成连续交织的三维网络结构。
具体实施方式
17.下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。本发明中若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明均为本领域的常规方法。
18.具体实施中纸浆为亚硫酸盐木浆，亚硫酸盐木浆纤维的长度控制在2.0
‑
2.5mm。
19.实施例1包括按重量份数计的下述组分：水泥32份，石英砂60份，纸浆7份，特种棉浆1份。
20.特种棉浆的制备方法包括以下步骤：1)将棉短绒进行开棉、除杂，得到清杂棉短绒；2)将氢氧化钠溶液、双氧水和水按照质量比15:6:10000混合得到混合液，将混合液泵入第一双螺杆挤压浸渍机的同时加入清杂棉短绒，清杂棉短绒与混合液的质量比为1:10，进行挤压浸渍得到挤压浸渍浆料，第一双螺杆挤压浸渍机电流控制在400a；然后将挤压浸渍浆料与上述残余的混合液送入反应仓中反应30min，温度控制在85℃，反应完成后将反应后的浆料送入第二双螺杆挤压浸渍机中进行挤压切割水洗得到棉绒浆料，第二双螺杆挤压浸渍机电流控制在430a；3)将棉绒浆料送入打浆机中进行打浆，打浆过程中疏解电流为100a，疏解时间为15min；叩解电流为120a，叩解时间为50min，得到打浆料，将打浆料送入精浆机中进行精浆，精浆过程中精浆电流为325a，精浆时间为80min，得到精浆料，将精浆料送入磨浆机中进行磨浆，磨浆过程中磨浆电流控制在230a，磨浆时间控制在70min，得到磨浆料，磨浆后棉浆纤维的长度范围控制在1.5
‑
2.0mm；4)将磨浆料送入挤浆机中进行挤浆，得到特种棉浆。
21.一种高强度硅酸钙板材的制备方法，包括以下步骤：a)将纸浆与特种棉浆进行混合，搅拌均匀，得到预制浆料；b)将水泥和石英砂加入预制浆料中，搅拌混合均匀，得到混合浆料；c)将混合浆料送入制板机中制成胚板，将胚板放入模具中压制成型，然后经过脱模，即得。
22.实施例2包括按重量份数计的下述组分：水泥32份，石英砂60份，纸浆6份，特种棉浆2份。
23.特种棉浆的制备方法包括以下步骤：1)将棉短绒进行开棉、除杂，得到清杂棉短绒；2)将氢氧化钠溶液、双氧水和水按照质量比15:6:10000混合得到混合液，将混合液泵入第一双螺杆挤压浸渍机的同时加入清杂棉短绒，清杂棉短绒与混合液的质量比为1:10，进行挤压浸渍得到挤压浸渍浆料，第一双螺杆挤压浸渍机电流控制在400a；然后将挤压
浸渍浆料与上述残余的混合液送入反应仓中反应30min，温度控制在85℃，反应完成后将反应后的浆料送入第二双螺杆挤压浸渍机中进行挤压切割水洗得到棉绒浆料，第二双螺杆挤压浸渍机电流控制在430a；3)将棉绒浆料送入打浆机中进行打浆，打浆过程中疏解电流为100a，疏解时间为15min；叩解电流为120a，叩解时间为50min，得到打浆料，将打浆料送入精浆机中进行精浆，精浆过程中精浆电流为325a，精浆时间为80min，得到精浆料，将精浆料送入磨浆机中进行磨浆，磨浆过程中磨浆电流控制在230a，磨浆时间控制在70min，得到磨浆料，磨浆后棉浆纤维的长度范围控制在1.5
‑
2.0mm；4)将磨浆料送入挤浆机中进行挤浆，得到特种棉浆。
24.一种高强度硅酸钙板材的制备方法，包括以下步骤：a)将纸浆与特种棉浆进行混合，搅拌均匀，得到预制浆料；b)将水泥和石英砂加入预制浆料中，搅拌混合均匀，得到混合浆料；c)将混合浆料送入制板机中制成胚板，将胚板放入模具中压制成型，然后经过脱模，即得。
25.实施例3包括按重量份数计的下述组分：水泥32份，石英砂60份，纸浆5份，特种棉浆3份。
26.特种棉浆的制备方法包括以下步骤：1)将棉短绒进行开棉、除杂，得到清杂棉短绒；2)将氢氧化钠溶液、双氧水和水按照质量比15:6:10000混合得到混合液，将混合液泵入第一双螺杆挤压浸渍机的同时加入清杂棉短绒，清杂棉短绒与混合液的质量比为1:10，进行挤压浸渍得到挤压浸渍浆料，第一双螺杆挤压浸渍机电流控制在400a；然后将挤压浸渍浆料与上述残余的混合液送入反应仓中反应30min，温度控制在85℃，反应完成后将反应后的浆料送入第二双螺杆挤压浸渍机中进行挤压切割水洗得到棉绒浆料，第二双螺杆挤压浸渍机电流控制在430a；3)将棉绒浆料送入打浆机中进行打浆，打浆过程中疏解电流为100a，疏解时间为15min；叩解电流为120a，叩解时间为50min，得到打浆料，将打浆料送入精浆机中进行精浆，精浆过程中精浆电流为325a，精浆时间为80min，得到精浆料，将精浆料送入磨浆机中进行磨浆，磨浆过程中磨浆电流控制在230a，磨浆时间控制在70min，得到磨浆料，磨浆后棉浆纤维的长度范围控制在1.5
‑
2.0mm；4)将磨浆料送入挤浆机中进行挤浆，得到特种棉浆。
27.一种高强度硅酸钙板材的制备方法，包括以下步骤：a)将纸浆与特种棉浆进行混合，搅拌均匀，得到预制浆料；b)将水泥和石英砂加入预制浆料中，搅拌混合均匀，得到混合浆料；c)将混合浆料送入制板机中制成胚板，将胚板放入模具中压制成型，然后经过脱模，即得。
28.实施例4包括按重量份数计的下述组分：水泥32份，石英砂60份，纸浆4份，特种棉浆4份。
29.特种棉浆的制备方法包括以下步骤：1)将棉短绒进行开棉、除杂，得到清杂棉短绒；2)将氢氧化钠溶液、双氧水和水按照质量比15:6:10000混合得到混合液，将混合液泵入第一双螺杆挤压浸渍机的同时加入清杂棉短绒，清杂棉短绒与混合液的质量比为1:10，进行挤压浸渍得到挤压浸渍浆料，第一双螺杆挤压浸渍机电流控制在400a；然后将挤压浸渍浆料与上述残余的混合液送入反应仓中反应30min，温度控制在85℃，反应完成后将反应后的浆料送入第二双螺杆挤压浸渍机中进行挤压切割水洗得到棉绒浆料，第二双螺杆挤压浸渍机电流控制在430a；3)将棉绒浆料送入打浆机中进行打浆，打浆过程中疏解电流为100a，疏解时间为15min；叩解电流为120a，叩解时间为50min，得到打浆料，将打浆料送入精浆机中进行精浆，精浆过程中精浆电流为325a，精浆时间为80min，得到精浆料，将精浆料送入磨浆机中进行磨浆，磨浆过程中磨浆电流控制在230a，磨浆时间控制在70min，得到磨浆料，磨浆后棉浆纤维的长度范围控制在1.5
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2.0mm；4)将磨浆料送入挤浆机中进行挤浆，得到特种棉浆。
30.一种高强度硅酸钙板材的制备方法，包括以下步骤：a)将纸浆与特种棉浆进行混合，搅拌均匀，得到预制浆料；b)将水泥和石英砂加入预制浆料中，搅拌混合均匀，得到混合浆料；c)将混合浆料送入制板机中制成胚板，将胚板放入模具中压制成型，然后经过脱模，即得。
31.对比例1对比例1与实施例1的区别在于将特种棉浆替换为等量的亚硫酸盐木浆。
32.对比例2对比例2与实施例1的区别在于将实施1中添加的亚硫酸盐木浆替换为普通的废纸浆。
33.对比例3对比例3与实施例1的区别在于将特种棉浆替换为普通的棉浆。
34.性能测试：硅酸钙板材抗折强度按照gb/t8040测试方法进行测定，热导率按照gb/t10294测试方法进行测定，热收缩率按照gb/t10699测试方法进行测定，含水率、密度按照gb/t7019测试方法进行测定。取市场上购买的无石棉纤维增强硅酸钙板作为对照，然后分别计算实施例和对比例硅酸钙板相对于无石棉纤维增强硅酸钙板的性能变化。
35.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。