一种无石棉植物纤维增强硅酸钙板的制备方法及无石棉植物纤维增强硅酸钙板技术

本发明专利技术涉及一种无石棉植物纤维增强硅酸钙板的制备方法及无石棉植物纤维增强硅酸钙板，该制备方法包括：S1.将苎麻原麻用水浸渍软化后进行蒸汽爆破得苎麻爆破料；S2.将苎麻爆破料置于碱性脱胶液中煮练后经水洗、烘干得苎麻纤维；S3.向苎麻纤维喷洒γ‑氨丙基三乙氧基硅烷改性剂制备改性苎麻纤维；S4.将改性苎麻纤维、水、硅灰、偏高岭土、硫酸钾、消石灰、硅酸盐水泥、硅藻土、石英砂混合制得混合浆料；S5.将混合浆料制成板坯，经预养护、蒸压养护、干燥即得。该硅酸钙板采用改性苎麻纤维作为增强材料，板材外观质量好，吸水率和湿涨率低，具有较好的耐水耐湿性，力学性能高，抗冻融、抗干湿循环性能好，性质稳定。

A preparation method of asbestos free plant fiber reinforced calcium silicate board and asbestos free plant fiber reinforced calcium silicate board

【技术实现步骤摘要】
一种无石棉植物纤维增强硅酸钙板的制备方法及无石棉植物纤维增强硅酸钙板
本专利技术属于无石棉硅酸钙板
，具体涉及一种无石棉植物纤维增强硅酸钙板的制备方法及无石棉植物纤维增强硅酸钙板。
技术介绍
纤维增强硅酸钙板(简称硅酸钙板)是一种以硅质材料-钙质材料为主体胶结材料，以无机矿物纤维、有机合成纤维或纤维素纤维为增强材料，辅以一定比例的助剂、水等原料，经制浆、成型、高压蒸汽养护等工序制成的新型板状建筑材料；其具有轻质高强、防火不燃、抗震防霉、易施工加工、隔热隔音、使用寿命长等特点；可用于工业与民用建筑的隔墙板、吊顶板，建筑物钢结构、承重件的防火包覆，经表面防水处理后也可用作建筑物的外墙板和复合保温系统，尤其是高层建筑的大幅面外墙板。硅酸钙板自进入市场以来，很长时间内所用的增强纤维均是石棉纤维。石棉纤维的比密度和容重都较小、在水中分散性好、导热率低、机械强度高、化学性质稳定(耐碱、耐高温高压)，本是理想的增强纤维材料；但是石棉具有致癌性，在石棉粉尘或细小石棉纤维悬浮严重的环境中长期工作易引起人体感染癌型间皮瘤和肺癌的可能，因此石棉及石棉纤维的应用受到限制，无石棉硅酸钙板的研制及生产得到重视和发展。现有技术中，有些纤维的性能接近石棉纤维，但是大多数纤维具有严重的缺陷，如不耐碱、不耐高温高压、与硅酸钙基体兼容性差、无增强性能等，并不适合用作硅酸钙板的增强材料。目前，应用较广的石棉纤维替代材料是经过化学处理的针叶树木浆纤维，这是因为磨浆后的针叶树木浆纤维具有与松解后的石棉纤维相似的工艺性能，具有一定的抗拉强度，长度处于一定范围内(长度为1-6mm的纤维含量为60％-70％)，耐高温高湿性能好，且对人体健康无害，有属于可再生的天然资源。现有技术也有采用阔叶树(如桉树)木浆为原料制备纤维增强硅酸钙板，但是需要进一步优化改善阔叶树木浆制浆工艺，减少纤维损伤，才能完全取代针叶树木浆。但是，我国的木材资源相对匮乏和紧缺，由于本来森林覆盖率就不高，为了保护林区的树木资源，维持良好的生态环境，又逐渐禁止商业性砍伐(尤其是针叶林资源)，导致我国木材产量明显减少，以木材为原料的下游产业之间竞争激烈，因此以木浆纤维为增强材料的纤维增强硅酸钙板厂家主要依赖进口木浆，价格及运输费用昂贵，限制了绿色环保无石棉型纤维增强硅酸钙板的产业发展和应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无石棉植物纤维增强硅酸钙板的制备方法。本专利技术的第二个目的是提供一种上述制备方法制备所得的无石棉植物纤维增强硅酸钙板。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种无石棉植物纤维增强硅酸钙板的制备方法，包括以下步骤：S1.将苎麻原麻切成小段，用水浸渍软化12-16h，取出沥干后进行蒸汽爆破，蒸汽温度为190-200℃，爆破压力为2.0-2.2MPa，保压时间为3.0-4.0min，卸压出料得苎麻爆破料；S2.将步骤S1所得苎麻爆破料置于碱性脱胶液中煮练15-30min，后经水洗、烘干得苎麻纤维；S3.将γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于乙醇水溶液中制成改性剂；向脱胶后的苎麻精干麻纤维喷洒所得改性剂并拌和均匀后，干燥除去乙醇即得改性苎麻纤维；其中，所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷的用量为苎麻精干麻纤维质量的1.2％-1.4％；S4.将步骤S3所得改性苎麻纤维加入水中分散得纤维混合液；取硅灰、偏高岭土和硫酸钾加入所得纤维混合液中，持续分散得纤维浆料；取消石灰、硅酸盐水泥、硅藻土、石英砂混合得干料；将所得干料与所得纤维浆料混合均匀，得混合浆料；S5.将步骤S4所得混合浆料注入模具中加压成型得板坯；所得板坯经预养护、蒸压养护、干燥，即得。步骤S1中，所述沥干是指沥干至物料滴水不再成股流下。步骤S2中，所述碱性脱胶液包含以下质量分数的组分：氢氧化钠0.8％-1.2％、硅酸钠0.2％-0.3％、亚硫酸钠0.35％-0.45％、焦磷酸钠0.15％-0.25％；所述煮练的浴比为1:18-22。进一步的，所述碱性脱胶液中余量为水。步骤S2中，所述水洗为用水浸泡、漂洗至中性。所述烘干是指100-110℃烘干至含水量不超过10％。步骤S3中，所述乙醇水溶液中乙醇与水的质量比为82:8。所述改性剂中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量分数为4.0％-6.0％。步骤S4中，所述混合浆料主要由水和以下重量份数的原料制成：消石灰19-21份、硅酸盐水泥24-26份、硅藻土21-23份、石英砂24-26份、硅灰4.5-5.5份、偏高岭土3.5-4.5份、改性苎麻纤维7.0-8.0份、硫酸钾1.6-1.8份；水灰比为0.3-0.35。步骤S4中，所述分散为机械搅拌分散，搅拌转速为150-200rpm，搅拌分散的时间为15-25min。步骤S5中，所述加压成型的压力为20-40MPa，保压时间为5-15min。步骤S5中，所述预养护是指室温条件下养护4-6h。步骤S5中，所述蒸压养护的温度为175℃-185℃，压力为1.0-1.2MPa，时间为6-8h。步骤S5中，所述干燥是指在100℃-110℃条件下干燥至板材含水量不超过7.0％。一种上述的制备方法制备所得的无石棉植物纤维增强硅酸钙板。本专利技术的无石棉植物纤维增强硅酸钙板的制备方法，先将苎麻原麻切成小段，用水浸渍软化12-16h，用水浸泡软化是防止苎麻在干燥状态下经蒸汽爆破后过度破碎成粉末。将软化后的苎麻原麻进行蒸汽爆破，控制蒸汽温度为190-200℃，爆破压力为2.0-2.2MPa，保压时间为3.0-4.0min，在保温保压过程中，蒸汽及水分快速渗透进入原麻纤维内部，接触到初生壁中的半纤维素、果胶和次生壁中的半纤维素和木质素，胶质发生水解，纤维溶胀。在高温高压条件下，木质素大分子降解脱出，促使与之连接的半纤维素加速溶解，果胶溶出，胶质大分子被破坏，胶合作用减弱，胶质与纤维分离。由于保温保压时间短，原麻主要成分纤维素并不会发生过度水解，不影响苎麻单纤维的结构和强度。保温保压结束后，蒸汽爆破装置瞬间卸压出料，由于压力骤然释放、温度快速降低，该过程产生的二次蒸汽使润湿的原麻发生爆破，由于失去了胶质大分子的胶合作用，纤维结构快速撕裂，苎麻纤维分离细化，单纤维释放。从蒸汽爆破装置中卸出的爆破料直接进入盛有碱性脱胶液的煮练装置中进行煮练，此处煮练的作用是将经蒸汽爆破与纤维分离的松散胶质物质溶出，防止因低温重新沉淀和凝结。进一步的，所用碱性脱胶液中，氢氧化钠与胶质大分子反应，减少纤维表面残胶；亚磷酸钠和硅酸钠分散能力和胶溶能力强，促进胶质物质分散悬浮于液体中；亚硫酸钠作为稳定剂使用，保护纤维减少损伤，提高纤维品质。由于蒸汽爆破已经破坏了胶质与纤维的胶合结构，此处碱性脱胶液主要起溶出作用，短时间煮练即可充分溶出胶质物质，达到分离胶质物质的目的。由于上述的脱胶处理已经经历了高温高压、碱处理等操作，所得苎麻纤维本身具有良好的耐碱、耐高温高压的性能。本专利技术用少量的γ-氨丙基三乙氧基硅烷对苎麻纤维进行表面改性，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无石棉植物纤维增强硅酸钙板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1.将苎麻原麻切成小段，用水浸渍软化12-16h，取出沥干后进行蒸汽爆破，蒸汽温度为190-200℃，爆破压力为2.0-2.2MPa，保压时间为3.0-4.0min，卸压出料得苎麻爆破料；/nS2.将步骤S1所得苎麻爆破料置于碱性脱胶液中煮练15-30min，后经水洗、烘干得苎麻纤维；/nS3.将γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于乙醇水溶液中制成改性剂；向脱胶后的苎麻精干麻纤维喷洒所得改性剂并拌和均匀后，干燥除去乙醇即得改性苎麻纤维；其中，所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷的用量为苎麻精干麻纤维质量的1.2％-1.4％；/nS4.将步骤S3所得改性苎麻纤维加入水中分散得纤维混合液；取硅灰、偏高岭土和硫酸钾加入所得纤维混合液中，持续分散得纤维浆料；取消石灰、硅酸盐水泥、硅藻土、石英砂混合得干料；将所得干料与所得纤维浆料混合均匀，得混合浆料；/nS5.将步骤S4所得混合浆料注入模具中加压成型得板坯；所得板坯经预养护、蒸压养护、干燥，即得。/n

【技术特征摘要】
1.一种无石棉植物纤维增强硅酸钙板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.将苎麻原麻切成小段，用水浸渍软化12-16h，取出沥干后进行蒸汽爆破，蒸汽温度为190-200℃，爆破压力为2.0-2.2MPa，保压时间为3.0-4.0min，卸压出料得苎麻爆破料；
S2.将步骤S1所得苎麻爆破料置于碱性脱胶液中煮练15-30min，后经水洗、烘干得苎麻纤维；
S3.将γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于乙醇水溶液中制成改性剂；向脱胶后的苎麻精干麻纤维喷洒所得改性剂并拌和均匀后，干燥除去乙醇即得改性苎麻纤维；其中，所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷的用量为苎麻精干麻纤维质量的1.2％-1.4％；
S4.将步骤S3所得改性苎麻纤维加入水中分散得纤维混合液；取硅灰、偏高岭土和硫酸钾加入所得纤维混合液中，持续分散得纤维浆料；取消石灰、硅酸盐水泥、硅藻土、石英砂混合得干料；将所得干料与所得纤维浆料混合均匀，得混合浆料；
S5.将步骤S4所得混合浆料注入模具中加压成型得板坯；所得板坯经预养护、蒸压养护、干燥，即得。


2.根据权利要求1所述的无石棉植物纤维增强硅酸钙板的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述碱性脱胶液包含以下质量分数的组分：氢氧化钠0.8％-1.2％、硅酸钠0.2％-0.3％、亚硫酸钠0.35％-0.45％、焦磷酸钠0.15％-0.25％；所述煮练的浴比为1:18-22。


3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕春粉，
申请(专利权)人：郑州知淘信息科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南;41