硅酸钙板材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅酸钙板材及其制备方法。该板材以硅酸钙为主要成分，并且采用包括如下组分的原料制得：石墨烯1～10重量份；硅质材料20～70重量份；钙质材料20～70重量份；增强纤维1～10重量份；水玻璃0.5～5重量份。本发明专利技术将石墨烯、硅质材、钙质材料、增强纤维和水玻璃巧妙组合，从而使得石墨烯的作用得以充分发挥，所得硅酸钙板材的强度和保温性能良好。

Calcium silicate plate and its preparation method

The invention discloses a calcium silicate sheet and a preparation method. The plate is made from calcium silicate and the raw materials including the following components: graphene 1~10, weight fraction, silicon material 20~70 weight, calcium material 20~70, weight fraction, reinforced fiber 1~10, and water glass 0.5 to 5 parts. The invention combines graphene, siliceous material, calcium material, reinforced fiber and water glass together, so that the function of graphene can be brought into full play, and the strength and thermal insulation property of calcium silicate board obtained are good.

【技术实现步骤摘要】
硅酸钙板材及其制备方法
本专利技术涉及一种保温建材及其制备方法，尤其是一种硅酸钙板材及其制备方法。
技术介绍
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。根据硅酸盐的组成，硅酸钙板材分为两大类：一类是托贝莫来石型的硅酸钙板，其最高耐热温度可达到650℃；另一类是硬硅酸钙石型的硅酸钙板，其最高耐热温度可达到1050℃。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、外墙贴面等。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。但是，硅酸钙板材在应用过程中存在一些问题，例如，破损率较高、表面平整度差、易产生裂缝、易起皮、吸水率过高等。硅酸钙板行业标准产品的裂缝率为0.3％；但实际生产过程中，成品板的裂缝率一般达到3％以上。这将显著增加硅酸钙板材的生产成本。吸水后的硅酸钙板材的强度急剧降低，导热系数急剧升高，从而导致其耐候性和耐久性下降。这些因素导致硅酸钙板材的应用受到一定的限制。另外，石墨烯自2004年诞生以来引起不同领域的技术人员的重视，并引发了研究热潮。石墨烯的层状结构赋予其优越的反射红外线的性能、卓越的力学性能和机械性能，而且其具有超大的比表面积。石墨烯是世界上已知材料中最薄、耐温性最好的材料。例如，CN106280264A公开了一种具有优异力学性能的外墙板保温材料，包括：可发性聚苯乙烯30～60份，聚氨酯改性环氧树脂25～35份，有机硅改性酚醛树脂35～45份，改性石墨粉8～12份，双三丁基酚聚氧乙烯醚1.5～2.5份，环氧大豆油3～4份，云母粉4～8份，石墨烯纳米片8～12份，硅酸钙6～10份，氧化铝2～4份，硅酸钠3～5份，氧化镁2～3份，煅烧陶土4～12份，磷酸1.5～2.5份，对甲磺酸1.5～2.5份，物理发泡剂2～3份，水35～55份。但是上述材料的主要成分由高分子树脂构成，硅酸钙仅仅作为辅料使用，导致该材料的阻燃性能较差、力学强度也不高。又如，CN106315573A公开了将改性石墨烯与水泥混合以提高水泥的强度，但是其抗折强度仅仅达到10MPa。显然，石墨烯的使用方式对于其性能的充分发挥是至关重要的。对于具有保温性好、强度高、吸水率低等特点的硅酸钙板材，目前仍然存在这样的需求。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种硅酸钙板材，其具有较低的导热系数、更高的抗折强度和更低的吸水率。本专利技术的另一个目的在于提供一种硅酸钙板材的制备方法，其利于工业规模化生产，并能够获得导热系数低、抗折强度高、且吸水率低的硅酸钙板材。本专利技术提供一种硅酸钙板材，该板材以硅酸钙为主要成分，并且采用包括如下组分的原料制得：石墨烯1～10重量份；硅质材料20～70重量份；钙质材料20～70重量份；增强纤维1～10重量份；和水玻璃0.5～5重量份。根据本专利技术的硅酸钙板材，优选地，该板材采用包括如下组分的原料制得：石墨烯3～6重量份；硅质材料50～70重量份；钙质材料35～50重量份；增强纤维6～8重量份；和水玻璃1～2重量份。根据本专利技术的硅酸钙板材，优选地，所述硅质材料选自石英粉、粉煤灰、硅藻土中的一种或多种；所述钙质材料选自生石灰、熟石灰、电石泥、水泥中的一种或多种。根据本专利技术的硅酸钙板材，优选地，所述增强纤维选自玻璃纤维、石棉纤维、金属纤维、纸浆纤维、纤维素纤维、尼龙、聚酯纤维、聚氯乙烯纤维中的一种或多种。根据本专利技术的硅酸钙板材，优选地，所述硅酸钙板材不含有高分子树脂。根据本专利技术的硅酸钙板材，优选地，所述石墨烯的纯度不小于98％，宽度小于等于15μm，厚度为1～3nm。根据本专利技术的硅酸钙板材，优选地，所述硅酸钙板材的抗折强度大于16MPa、导热系数小于0.13W/m·K、且含水率低于3.5wt％。本专利技术还提供一种上述硅酸钙板材的制备方法，包括如下步骤：(1)将石墨烯分散于水中形成石墨烯纳米分散体；(2)将硅质材料、钙质材料、增强纤维和水玻璃与水混合形成固含量为3～8wt％的浆液；(3)将所述石墨烯纳米分散体与所述浆液混合均匀，得到混合料浆；(4)将所述混合料浆经过抄取成型、预养处理、蒸压养护和干燥处理获得所述硅酸钙板材。根据本专利技术的制备方法，优选地，步骤(3)中，在转速为100～500r/min下搅拌10～30min，得到混合料浆。根据本专利技术的制备方法，优选地，所述抄取成型采用垂直抄取机进行；在预养温度为70～80℃、湿度为60～80％的环境中预养处理10～48h；在蒸压养护温度为180～190℃下蒸压养护8～24h；在干燥温度为110～130℃下干燥处理。本专利技术的硅酸钙板材以硅酸钙为主要成分，并辅以石墨烯。本专利技术将石墨烯、硅质材、钙质材料、增强纤维和水玻璃巧妙组合，从而使得石墨烯的作用得以充分发挥。本专利技术的石墨烯具有层状结构，具有优越的反射红外线性能，而且线膨胀系数低，热稳定性高，可以有效降低硅酸钙板的导热系数，起到良好的保温效果。本专利技术的石墨烯颗粒还作为有效的成核剂，促进硅酸钙基体的泡孔成核，有效控制泡孔稳定性，从而提高硅酸钙板材的抗折强度。此外，本专利技术的制备方法过程简单，易于操作及工业生产。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。本专利技术的硅酸钙板材以硅酸钙为主要成分，这样的板材可以尽量减少高分子材料的使用，从而改善板材的阻燃性能和力学性能。所谓主要成分，表示硅酸钙板材中的硅酸钙含量在50wt％以上，优选为60wt％以上，更优选为75wt％以上。本专利技术的硅酸钙板材辅以石墨烯。本专利技术的石墨烯可以采用常规方法获得。例如，将可膨胀鳞片石墨经Hummers法获得石墨烯。本专利技术的石墨烯不限于Hummers法石墨烯，还可以是化学气相沉积、SiC外延生长、电化学、机械剥离等方法获得的石墨烯。<硅酸钙板材>本专利技术的硅酸钙板材采用包括如下组分的原料制得：石墨烯1～10重量份，优选为3～6重量份，更优选为3～5重量份；硅质材料20～70重量份，优选为50～70重量份，更优选为60～65重量份；钙质材料20～70重量份，优选为35～50重量份，更优选为40～45重量份；增强纤维1～10重量份，优选为6～8重量份，更优选为7～8重量份；水玻璃0.5～5重量份，优选为1～2重量份，更优选为1～1.5重量份。将原料中的各个组分控制在上述范围，可以使得石墨烯的作用充分发挥。石墨烯颗粒作为成核剂，可以促进硅酸钙基体的泡孔成核，从而提高硅酸钙板材的抗折强度；石墨烯具有层状结构，可以有效降低硅酸钙板的导热系数，起到良好的保温效果。本专利技术发现，水玻璃与石墨烯的组合，特别有利于改善硅酸钙板材的强度和保温性能。在本专利技术中，所述硅质材料可以选自石英粉、粉煤灰、硅藻土中的一种或多种；优选为石英粉或粉煤灰，更优选为石英粉。这样有利于提高硅酸钙板材的强度。所述钙质材料可以选自生石灰、熟石灰、电石泥、水泥中的一种或多种，优选为生石灰或熟石灰，更优选为生石灰。这样有利于提高硅酸钙板材的强度。在本专利技术中，所述增强纤维可以选自玻璃纤维、石棉纤维、金属纤维、纸浆纤维、纤维素纤维、尼龙、聚酯纤维、聚氯乙烯纤维中的一种或多种。本专利技术的金属纤维可以为不锈钢纤维、碳钢纤维等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅酸钙板材，其特征在于，该板材以硅酸钙为主要成分，并且采用包括如下组分的原料制得：石墨烯1～10重量份；硅质材料20～70重量份；钙质材料20～70重量份；增强纤维1～10重量份；和水玻璃0.5～5重量份。

【技术特征摘要】
1.一种硅酸钙板材，其特征在于，该板材以硅酸钙为主要成分，并且采用包括如下组分的原料制得：石墨烯1～10重量份；硅质材料20～70重量份；钙质材料20～70重量份；增强纤维1～10重量份；和水玻璃0.5～5重量份。2.根据权利要求1所述的硅酸钙板材，其特征在于，该板材采用包括如下组分的原料制得：石墨烯3～6重量份；硅质材料50～70重量份；钙质材料35～50重量份；增强纤维6～8重量份；和水玻璃1～2重量份。3.根据权利要求1所述的硅酸钙板材，其特征在于，所述硅质材料选自石英粉、粉煤灰、硅藻土中的一种或多种；所述钙质材料选自生石灰、熟石灰、电石泥、水泥中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的硅酸钙板材，其特征在于，所述增强纤维选自玻璃纤维、石棉纤维、金属纤维、纸浆纤维、纤维素纤维、尼龙、聚酯纤维、聚氯乙烯纤维中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的硅酸钙板材，其特征在于，所述硅酸钙板材不含有高分子树脂。6.根据权利要求1所述的硅酸钙板材，其特征在于，所述石墨烯的纯度不小于98％，宽度小于等于15μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：童裳慧，
申请(专利权)人：中晶蓝实业有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11