一种多功能的石膏基材料发泡方法技术

本发明专利技术涉及一种改善石膏基材料保温性能、耐水性能和耐火性能的方法，具体涉及一种石膏基材料发泡方法，包括以下步骤，将碳酸盐破碎，并于球磨机中磨细，得到磨细碳酸盐粉体；将磨细碳酸盐粉体按一定比例掺入建筑石膏粉体；再加入一定比例的十二烷基硫酸钠；称取一定量的硫酸铝粉体，配制一定浓度的硫酸铝溶液；施工时将硫酸铝溶液加入石膏基材料，搅拌并混合均匀；按照一定水料比加入水，搅拌并混合均匀。该方法实现了改善石膏基材料保温性能、耐水性能和耐火性能的目标。

A multifunctional plaster base material foaming method

The invention relates to a method for improving the thermal insulation performance of the gypsum based materials, water resistance and fire resistance, in particular relates to a gypsum based material foaming method, comprising the following steps, will be broken and pulverized in carbonate, ball mill, grinding by carbonate powder; milled carbon acid salt powder according to a certain percentage of the incorporation of building gypsum twelve sodium dodecyl sulfate powder; adding a certain proportion of sulfate powder; take a certain amount of aluminum sulfate, with some solution; construction of the aluminium sulfate solution adding gypsum based materials, stirring and mixing; according to a certain ratio of water to add water, stirring and mixing. This method has achieved the goal of improving the thermal insulation, water resistance and fire resistance of gypsum based materials.

【技术实现步骤摘要】
一种多功能的石膏基材料发泡方法
本专利技术涉及一种改善石膏基材料保温性能、耐水性能和耐火性能的方法，具体涉及一种石膏基材料发泡方法。
技术介绍
石膏制品具有优良的防火性能和隔音性，因此适用于室内的非承重隔墙、抹灰、地面找平和顶面及其它装饰，是一种广泛应用的建筑材料。当石膏用于室内墙体材料或防火材料时，往往需要进行发泡，从而提高其保温性能和防火性能。目前主要通过添加发泡剂的方法对石膏制品进行发泡。发泡剂是能使其水溶液在机械作用力引入空气的情况下，产生大量泡沫的一类物质，这一类物质就是表面活性剂或者表面活性物质。发泡剂的实质就是它的表面活性作用。没有表面活性作用，就不能发泡，也就不能成为发泡剂，表面活性是发泡的核心。这些发泡剂的原理并不是通过化学反应而产生新的气泡，而是通过降低液体表面张力使搅拌过程中的气体得以稳定，从而产生大量均匀而稳定的泡沫。目前发泡剂主要有：（1）松香树脂类发泡剂。这类发泡剂以松香作为主要原料制成。松香树脂发泡剂又名引气剂，它的主要品种有松香皂和松香热聚物两种。其最初是作为混凝土砂浆引气剂来开发应用的，后来又扩展应用为泡沫混凝土的发泡剂。松香皂的技术特点是生产工艺简单，成本低、价格低、发泡倍数和泡沫稳定性一般。由于其泡沫稳定性和发泡倍数均不是太好，因而它只能用于密度大于600kg/m3以上的高密度泡沫混凝土，而不能用于500kg/m3以下的低密度泡沫混凝土。它价格虽较低但用量较大。另外，松香皂在使用时需要加热溶解，比较麻烦，不如其它发泡剂使用简便。（2）合成类发泡剂。合成表面活性剂类发泡剂按表面活性剂的离子性质可分为阴离子型、阳离子型、非离子型、两性离子型。该类发泡剂种类繁多，是一个很大的家族，但优异性能的品种并不多，其主要原因，是这一类发泡剂总体讲泡沫稳定性较差，不适合于较低密度的泡沫混凝土。（3）蛋白类发泡剂。蛋白类发泡剂是一类表面活性物质，它们共同的突出优点是泡沫特别稳定，可以长时间不消泡，完全消泡的时间大多长于24h。另外，还有着比较满意的发泡倍数。虽然它的发泡能力不如合成类阴离子表面活性剂，但也居中等水平，不算太差。但是它的价格很高。（4）复合型发泡剂。前述三大类发泡剂，虽然目前应用较广，但是都存在性能不够全面，不能满足实际泡沫混凝土生产需要的弊端，没有一种能完全达到泡沫性能技术要求。这表现在松香树脂类起泡力与稳泡性均较低，阴离子表面活性剂虽然起泡力很好但稳泡性太差，蛋白类发泡剂稳定性好却又起泡力低。因此，目前已有复合型发泡剂。综上所述，目前石膏发泡方法尚存在不足，要么价格和成本较高，要么效果有限。本专利技术本着有效、实用、工业化的原则来提高石膏性能，从而实现扩展石膏制品用途的目标。
技术实现思路
针对现有石膏发泡方法的不足，本专利技术提出一种新的石膏基材料发泡方法，从而实现改善石膏基材料保温性能、耐水性能和耐火性能的目标。一种石膏基材料发泡方法，步骤在于设计石膏基材料配合比时，根据质量比，掺入一定比例的磨细碳酸盐粉体和十二烷基硫酸钠（K12），同时在成型时加入一定量的硫酸铝溶液并混合均匀。为实现上述技术方案专利技术目的的石膏发泡方法如下所述。一种石膏基材料发泡方法，包括以下步骤，1)将碳酸盐破碎，并于球磨机中磨细，得到磨细碳酸盐粉体；2)将磨细碳酸盐粉体按一定比例掺入建筑石膏粉体，混合后得到一步石膏基材料；3)再加入一定比例的十二烷基硫酸钠，混合后得到二步石膏基材料；4)称取一定量的硫酸铝粉体，配制一定浓度的硫酸铝溶液；5)施工时将硫酸铝溶液加入所述二步石膏基材料，然后搅拌并混合均匀后得到三步石膏基材料；6)然后，水与所述三步石膏基材料按照一定比例混合，搅拌并混合均匀后大量气泡均匀且稳定产生；同时，硬化体中会有氢氧化铝生成，从而最终产生的石膏基材料的耐水性和耐火性有所提高，而且大量气泡的产生会显著降低该石膏基材料的干密度和导热系数，从而提高保温性能。其中，在步骤1）中，所述磨细碳酸盐粉体细度为200~4000目；在步骤2）中，所述磨细碳酸盐粉体的比例以建筑石膏质量计，为1%~10%，所述建筑石膏粉体中半水石膏含量为75%~95%；在步骤3）中，所述十二烷基硫酸钠的比例以一步石膏基材料的全部质量计，为0.01%~1%；在步骤4）中，所述硫酸铝粉体用量的比例以建筑石膏质量计，为1%~10%，所述硫酸铝浓度为10%~30%；在步骤5）中，搅拌时间为1~5分钟；在步骤6）中，所述水与所述三步石膏基材料的质量比为（1~2）:1，搅拌时间为1~5分钟。优选，所述碳酸盐为碳酸钙；进一步优选，所述碳酸盐为石灰石或白云石矿物，如图1所示，磨细石灰石粉的主要成分为碳酸钙，如图2所示，碳酸钙颗粒形状不规则，为多分散粉体，10微米左右颗粒占大多数。上述专利技术方法可使石膏基材料具有良好的发泡效果。图5是水化以后石膏基材料的XRD图谱，可以看出，水化后主要矿物为二水石膏和碳酸钙。其中，二水石膏是半水石膏的水化产物，碳酸钙则是未参与反应的磨细石灰石粉。因此，该发泡方法并未改变半水石膏的水化历程和水化产物。图6是水化以后石膏基材料的SEM图片，可以看出，水化后生成的二水石膏晶体结晶良好。本专利技术的技术原理为：磨细碳酸盐粉体主要成分为碳酸钙，易与酸性物质反应，而硫酸铝为弱酸性物质。有些人以为碳酸钙与硫酸铝不能发生反应，但实际上可发生如下反应：3CaCO3+Al2(SO4)3+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑+3CaSO4建筑石膏与水混合后，浆体酸碱性基本呈中性。反应产物Al(OH)3为两性物质，既可溶于强酸又可溶于强碱，但是Al(OH)3在25℃纯水中的溶度积常数为3×10-34，极难溶于水，因此在石膏接近中性的水化环境下会沉淀出来。同时，CO2气体的排出，也可促使反应向右进行。因此，基于以上反应原理，该反应会放出大量气体，并产生大量Al(OH)3铝胶。该反应所产生的CO2气体较多，但是气泡较大稳定性相对较差。加入十二烷基硫酸钠后，可使反应所产生的气泡有效留在石膏基材料的硬化浆体中，从而有效改善石膏基材料的保温性和耐火性。反应所产生的Al(OH)3铝胶，可有效提高石膏基材料的耐水性。本专利技术利用碳酸钙和硫酸铝反应原理，反应可放出大量CO2气体，且十二烷基硫酸钠可使CO2气体得以稳定，从而达到有效发泡的目的。此外，石膏浆体内还可生成一定量的Al(OH)3铝胶，从而提高石膏基材料的耐水性。本专利技术的创新在于，碳酸钙和硫酸铝反应的基本原理虽然是客观存在的，但是经查阅相关文献及专利，目前并没有用于石膏基材料的发泡，而且由于石膏基材料几乎中性的水化环境，该方法非常适合用于石膏基材料的发泡。此外，该方法结合了物理发泡（十二烷基硫酸钠）和化学发泡（碳酸钙和硫酸铝的化学反应），效果优于单一的发泡方法。另一方面，本专利技术的方法：1.所用的原材料均较常见，因此成本较低，可降低约50%。2.硫酸铝同时又可作为石膏的速凝剂，从而缩短石膏的凝结时间。3.效果显著，干密度可低至约0.5g/cm3。4.除了发泡外，该方法还可有效提高石膏基材料的耐水性及耐火性。5.发泡效果可以通过磨细碳酸盐粉体、硫酸铝和十二烷基硫酸钠的用量进行调节，调控范围大。附图说明图1是磨细石灰石粉的XRD图片。图2是磨细石灰石粉的扫描电镜图片。图3a是实施例2的方法在塑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石膏基材料发泡方法，其特征在于包括以下步骤，1）将碳酸盐破碎，并于球磨机中磨细，得到磨细碳酸盐粉体；2）将磨细碳酸盐粉体按一定比例掺入建筑石膏粉体，混合后得到一步石膏基材料；3）再加入一定比例的十二烷基硫酸钠，混合后得到二步石膏基材料；4）称取一定量的硫酸铝粉体，配制一定浓度的硫酸铝溶液；5）施工时将硫酸铝溶液加入所述二步石膏基材料，然后搅拌并混合均匀后得到三步石膏基材料；6）然后，水与所述三步石膏基材料按照一定比例混合，搅拌并混合均匀；其中，在步骤1）中，所述磨细碳酸盐粉体细度为200 ~ 4000目；在步骤2）中，所述磨细碳酸盐粉体的比例以建筑石膏质量计，为1% ~ 10%，所述建筑石膏粉体中半水石膏含量为75% ~ 95%；在步骤3）中，所述十二烷基硫酸钠的比例以一步石膏基材料的全部质量计，为0.01% ~ 1%；在步骤4）中，所述硫酸铝粉体用量的比例以建筑石膏质量计，为1% ~ 10%，所述硫酸铝浓度为10% ~ 30%；在步骤5）中，搅拌时间为1 ~ 5分钟；在步骤6）中，所述水与所述三步石膏基材料的质量比为（1~2）:1，搅拌时间为1 ~ 5分钟。

【技术特征摘要】
1.一种石膏基材料发泡方法，其特征在于包括以下步骤，1）将碳酸盐破碎，并于球磨机中磨细，得到磨细碳酸盐粉体；2）将磨细碳酸盐粉体按一定比例掺入建筑石膏粉体，混合后得到一步石膏基材料；3）再加入一定比例的十二烷基硫酸钠，混合后得到二步石膏基材料；4）称取一定量的硫酸铝粉体，配制一定浓度的硫酸铝溶液；5）施工时将硫酸铝溶液加入所述二步石膏基材料，然后搅拌并混合均匀后得到三步石膏基材料；6）然后，水与所述三步石膏基材料按照一定比例混合，搅拌并混合均匀；其中，在步骤1）中，所述磨细碳酸盐粉体细度为200~4000目；在步骤2）中，所述磨细碳酸盐粉体的比例以建...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋远明，周少龙，王波，朱小涛，王志娟，任桂娜，
申请(专利权)人：烟台大学，
类型：发明
国别省市：山东,37