一种复合玻璃纤维增强石膏板及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯改性复合玻璃纤维增强石膏板及其制造方法，所述制造方法包括以下步骤：（1）制备玻璃纤维；（2）玻璃纤维预处理；（3）称取石墨烯量子点配制成浓度为0.1~1mg/ml的分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌80~100ml石墨烯量子点分散溶液，将预处理后的玻璃纤维加入其中，超声搅拌速度减半，浸渍30~60min；取出玻璃纤维清洗，烘干，待用；（4）制备石墨烯改性复合玻璃纤维（5）制备复合玻璃纤维增强石膏板。所制得的复合玻璃纤维增强石膏板，有效改善玻璃纤维增强石膏板的强度，并降低吸水率。

Composite glass fiber reinforced gypsum board and manufacturing method thereof

The invention discloses a graphene modified composite glass fiber reinforced gypsum board and its manufacturing method, the manufacturing method comprises the following steps: (1) preparation of glass fiber; glass fiber (2) pretreatment; (3) the gqds prepared into a concentration of dispersed 0.1~1mg/ml solution, solvent water, acetone or two DMSO solution; 80~100ml gqds ultrasonic agitation, the processed glass fiber added, the ultrasonic stirring speed in half, remove the glass fiber impregnated with 30~60min; cleaning, drying, ready; (4) the preparation of graphene modified composite glass fiber (5) preparation of composite glass fiber reinforced gypsum board. The composite glass fiber reinforced gypsum board can effectively improve the strength of the glass fiber reinforced gypsum board and reduce the water absorption rate.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及了了一种复合玻璃纤维增强石膏板及其制造方法。
技术介绍
玻璃纤维（英文原名为：glass fiber或fiberglass）是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它一般是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的1/20~1/5，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。石墨烯作为碳的同素异形体，是碳原子按 sp2轨道杂化形成的具有蜂窝状结构的单层二维晶体材料，石墨烯具有的良好的机械性能、化学稳定性等也将在复合材料等领域有着广阔的应用前景。GRG（Glass-fiber Reinforced Gypsum，玻璃纤维增强石膏）是一种特殊改良纤维石膏装饰材料，造型的随意性使其成为要求个性化的建筑师的首选，它独特的材料构成方式使得它强度增大以抵御外部环境造成的破损、变形和开裂。其选形丰富任意，可采用预铸式加工工艺的GRG 产品可以定制单曲面、双曲面、三维覆面各种几何形状、镂空花纹、浮雕图案等任意艺术造型，充分发挥设计。它具有强度高、质量轻、不变形、不开裂、具有良好的声波反射性能等优势。但是现有技术中，无法保证这些玻璃纤维与石膏很好地接触，这些界面接触不好的纤维的存在会增加硬化后石膏胚体内的空隙通道，增加石膏的吸水率，降低石膏的防潮性能；同时，孔隙的存在也不利于整个GRG板强度的增强，有待进一步改善。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供了一种复合玻璃纤维增强石膏板的制造方法，有效改善玻璃纤维增强石膏板的强度，并降低吸水率。本专利技术还提供了一种复合玻璃纤维增强石膏板。本专利技术所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：一种复合玻璃纤维增强石膏板的制造方法，包括以下步骤：（1）制备玻璃纤维：将50~55% SiO2、10~15%B2O3、5~10%Na2O、10~15%Al2O3、15~20%CaO及0~0.5%多壁碳纳米管或多孔石墨烯粉碎搅拌混合后，放在400mL的刚玉坩埚内，用硅钼棒电阻炉熔制，加料温度为1370℃，熔融澄清温度为1450±10℃，于1200℃出炉，浇注成型，送入马弗炉中，于500℃退火，制得玻璃；将制得的玻璃加热到拉丝粘度的温度1050℃，拉制成直径15mm左右的玻璃纤维；（2）玻璃纤维预处理：取5~50份玻璃纤维分相后，在80~100ml浓度为1~2mol/L的HCl溶液中进行酸浸处理，酸浸处理是在恒温90~95℃条件下进行，使玻璃纤维中分出的Na2O-B2O3相溶解于酸，酸中加入5~10ml浓度为40%的NH4Cl溶液作为缓冲剂，酸处理时间为30~60min；经水洗脱水、烘干，得到预处理玻璃纤维；（3）称取石墨烯量子点（粒径约2~10nm）配制成浓度为0.1~1mg/ml的分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌（300~500W超声功率，200~300rpm搅拌速度）80~100ml石墨烯量子点分散溶液，将预处理后的玻璃纤维加入其中，超声搅拌速度减半，浸渍30~60min，期间避免纤维缠结，影响涂覆效果；取出玻璃纤维清洗，烘干，待用；（4）称取石墨烯配制成浓度为0.2~0.8mg/ml的石墨烯分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌（300~500W超声功率，200~300rpm搅拌速度）80~100ml石墨烯分散溶液，加入步骤（3）制得的玻璃纤维，超声搅拌10min，然后移至聚四氟乙烯的反应釜中，在80~120℃下保温15~30min；取出玻璃纤维清洗，烘干，得到复合玻璃纤维；（5）将石膏浆料和复合玻璃纤维同时喷射进入混合桶中，不用搅拌就使得最终浆料混合均匀；将最终物料喷涂到模具内，待石膏凝固后脱模并干燥、整形，制得复合玻璃纤维增强石膏板。在本专利技术中，所述步骤（4）和步骤（5）之间还包括以下步骤：将步骤（3）制得的复合玻璃纤维与硅烷偶联剂在乙醇和水的混合溶液中反应，于55～75℃下反应20～24h，反应所得产物依次用乙醇、水洗涤，最后在8000～10000r/min的离心速率下离心15~30min得到硅烷偶联剂改性的复合玻璃纤维。述的硅烷偶联剂为乙烯基类型、环氧基类型、氨基类型或甲基丙烯酰氧基类型中的一种。在本专利技术中，石膏浆料制备方法如下：按重量份将100 份石膏粉、0.7份减水剂、0.2份缓凝剂、45份水加入到搅拌装置中混合搅拌均匀，制成石膏浆料。控制混合桶中玻璃纤维短切丝的重量份为8~10份。本专利技术具有如下有益效果：所制得的复合玻璃纤维可以作为注塑材料的填充物，以增加板材、块材的机械性能。复合玻璃纤维改善石膏与玻璃纤维的结合界面，减小留存孔隙，进一步降低吸水率，同时也进一步改善玻璃纤维增强石膏板的强度，获得高强度的复合玻璃纤维增强石膏板。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行详细的说明，实施例仅是本专利技术的优选实施方式，不是对本专利技术的限定。实施例1一种石墨烯改性复合玻璃纤维增强石膏板的制造方法，包括以下步骤：（1）制备玻璃纤维：将51% SiO2、15%B2O3、6%Na2O、10%Al2O3和18%CaO粉碎搅拌混合后，放在400mL的刚玉坩埚内，用硅钼棒电阻炉熔制，加料温度为1370℃，熔融澄清温度为1450±10℃，于1200℃出炉，浇注成型，送入马弗炉中，于500℃退火，制得玻璃；将制得的玻璃加热到拉丝粘度的温度1050℃，拉制成直径15mm左右的玻璃纤维；（2）玻璃纤维预处理：取45份玻璃纤维分相后，在100ml浓度为2mol/L的HCl溶液中进行酸浸处理，酸浸处理是在恒温95℃条件下进行，使玻璃纤维中分出的Na2O-B2O3相溶解于酸，酸中加入5ml浓度为40%的NH4Cl溶液作为缓冲剂，酸处理时间为30min；经水洗脱水、烘干，得到预处理玻璃纤维；（3）称取石墨烯量子点（粒径约2nm）配制成浓度为0.3mg/ml的分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌（500W超声功率，200rpm搅拌速度）100ml石墨烯量子点分散溶液，将预处理后的玻璃纤维加入其中，超声搅拌速度减半，浸渍60min，期间避免纤维缠结，影响涂覆效果；取出玻璃纤维清洗，烘干，待用；（4）称取石墨烯配制成浓度为0.5mg/ml的石墨烯分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌（500W超声功率，200rpm搅拌速度）80ml石墨烯分散溶液，加入步骤（3）制得的玻璃纤维，超声搅拌10min，然后移至聚四氟乙烯的反应釜中，在100℃下保温15min；取出玻璃纤维清洗，烘干，得到复合玻璃纤维；（5）将步骤（4）制得的复合玻璃纤维增强体与硅烷偶联剂在乙醇和水的混合溶液中反应，于60℃下反应24h，反应所得产物依次用乙醇、水洗涤，最后在8000r/min的离心速率下离心30min得到硅烷偶联剂改性的复合玻璃纤维，所述的硅烷偶联剂为乙烯基类型；所述石墨烯改性玻璃纤维增强体与硅烷偶联剂的质量比为 1:12； 所述乙醇和水的混合溶剂中，乙醇和水的体积比为 3:2；所述乙醇和水混合溶剂的体积用量以复合玻璃纤维的质量计为 400mL/g；（6）按重量份将100 份石膏粉、0.7份减水剂、0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合玻璃纤维增强石膏板的制造方法，包括以下步骤：（1）制备玻璃纤维：将50~55% SiO2、10~15%B2O3、5~10%Na2O、10~15%Al2O3、15~20%CaO及0~0.5%多壁碳纳米管或多孔石墨烯粉碎搅拌混合后，放在400mL的刚玉坩埚内，用硅钼棒电阻炉熔制，加料温度为1370℃，熔融澄清温度为1450±10℃，于1200℃出炉，浇注成型，送入马弗炉中，于500℃退火，制得玻璃；将制得的玻璃加热到拉丝粘度的温度1050℃，拉制成直径10~50mm的玻璃纤维；（2）玻璃纤维预处理；（3）称取石墨烯量子点配制成浓度为0.1~1mg/ml的分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌80~100ml石墨烯量子点分散溶液，将预处理后的玻璃纤维加入其中，超声搅拌速度减半，浸渍30~60min；取出玻璃纤维清洗，烘干，待用；（4）称取石墨烯配制成浓度为0.2~0.8mg/ml的石墨烯分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌80~100ml石墨烯分散溶液，加入步骤（3）制得的玻璃纤维，超声搅拌10min，然后移至聚四氟乙烯的反应釜中，在80~120℃下保温15~30min；取出玻璃纤维清洗，烘干，得到复合玻璃纤维；（5）将石膏浆料和复合玻璃纤维同时喷射进入混合桶中，不用搅拌就使得最终浆料混合均匀；将最终物料喷涂到模具内，待石膏凝固后脱模并干燥、整形，制得复合玻璃纤维增强石膏板。...

【技术特征摘要】
1.一种复合玻璃纤维增强石膏板的制造方法，包括以下步骤：（1）制备玻璃纤维：将50~55% SiO2、10~15%B2O3、5~10%Na2O、10~15%Al2O3、15~20%CaO及0~0.5%多壁碳纳米管或多孔石墨烯粉碎搅拌混合后，放在400mL的刚玉坩埚内，用硅钼棒电阻炉熔制，加料温度为1370℃，熔融澄清温度为1450±10℃，于1200℃出炉，浇注成型，送入马弗炉中，于500℃退火，制得玻璃；将制得的玻璃加热到拉丝粘度的温度1050℃，拉制成直径10~50mm的玻璃纤维；（2）玻璃纤维预处理；（3）称取石墨烯量子点配制成浓度为0.1~1mg/ml的分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌80~100ml石墨烯量子点分散溶液，将预处理后的玻璃纤维加入其中，超声搅拌速度减半，浸渍30~60min；取出玻璃纤维清洗，烘干，待用；（4）称取石墨烯配制成浓度为0.2~0.8mg/ml的石墨烯分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌80~100ml石墨烯分散溶液，加入步骤（3）制得的玻璃纤维，超声搅拌10min，然后移至聚四氟乙烯的反应釜中，在80~120℃下保温15~30min；取出玻璃纤维清洗，烘干，得到复合玻璃纤维；（5）将石膏浆料和复合玻璃纤维同时喷射进入混合桶中，不用搅拌就使得最终浆料混合均匀；将最终物料喷涂到模具内，待石膏凝固后脱模并干燥、整形，制得复合玻璃纤维增强石膏板。2.根据权利要求1所述的复合玻璃纤维增强石膏板的制造方法，其特征在于，所述步骤（4）和步骤（5）之间还包括以下步骤：将步骤（3）制得的复合玻璃纤维与...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎淑娟，
申请(专利权)人：佛山市高明区诚睿基科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44