一种无石棉复合纤维增强硅酸钙板及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种无石棉复合纤维增强硅酸钙板及其制备方法，该硅酸钙板主要由水和以下原料制成：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4.5‑5.5份、岩棉纤维2.5‑3.5份、硫酸钾1.6‑1.8份；所述改性苎麻纤维是将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改性剂并拌和均匀，干燥除去乙醇制得。该硅酸钙板以改性苎麻纤维、岩棉纤维复配作为增强纤维，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。

【技术实现步骤摘要】
一种无石棉复合纤维增强硅酸钙板及其制备方法
本专利技术属于无石棉硅酸钙板
，具体涉及一种无石棉复合纤维增强硅酸钙板及其制备方法。
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复合纤维增强硅酸钙板。本专利技术的第二个目的是提供一种无石棉复合纤维增强硅酸钙板的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种无石棉复合纤维增强硅酸钙板，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4.5-5.5份、岩棉纤维2.5-3.5份、硫酸钾1.6-1.8份；所述改性苎麻纤维是由以下方法制备的：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；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％。所述硅酸钙板在制备时，水的用量满足水灰比为0.3-0.35。所述苎麻精干麻纤维的长度不低于3mm，含胶量为4.0％-6.0％。进一步的，所述苎麻精干麻纤维的长度为3-8mm，直径为10-30μm。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％。一种上述的无石棉复合纤维增强硅酸钙板的制备方法，包括以下步骤：S1.取配方量的改性苎麻纤维、岩棉纤维加入水中进行分散，得纤维混合液；S2.将配方量的硅灰、偏高岭土和硫酸钾加入步骤S1所得纤维混合液中，持续分散得纤维浆料；S3.将配方量的消石灰、硅酸盐水泥、硅藻土、石英砂混合得干料；将所得干料与步骤S2所得纤维浆料混合均匀，得混合浆料；S4.将步骤S3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与S2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15-20min。步骤S4中，所述加压成型的压力为20-40MPa，保压时间为5-15min。步骤S4中，所述预养护是指室温条件下养护4-6h。步骤S4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S4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％。本专利技术的无石棉复合纤维增强硅酸钙板，主要由水和消石灰、硅酸盐水泥、硅藻土、石英砂、硅灰、偏高岭土、改性苎麻纤维、岩棉纤维、硫酸钾制成。其中，消石灰为主要的钙质材料，硅酸钙水泥为辅助的钙质材料，采用硅酸盐水泥辅助消石灰，有利于硅酸钙板的成型和提高强度；硅藻土和石英砂是主要的硅质材料，石英砂中SiO2含量高，主要用于提高强度等机械性能；硅藻土质轻多孔，一方面用于减轻硅酸钙板的质量，另一方面增强板材热阻效应，降低其导热系数，使板材具有良好的隔热保温性能。上述硅质材料与钙质材料协同作用，在蒸压过程中起化学反应生成托贝莫来石晶体，使板材具有良好的强度、力学性能和尺寸稳定性。本专利技术中，硅灰和偏高岭土作为掺合料使用，利用硅灰和偏高岭土这些超细颗粒的填充作用(尤其是硅灰的填充作用)，一方面填充了纤维与基体之间的孔隙，阻断孔隙结构，减少毛细管效应，增加了纤维与基材的接触面积，从而提高了基材对纤维的握裹力，增强了纤维与基材之间的界面结合力，降低缩胀、提高尺寸稳定性和力学性能。硅灰中非晶态、高活性的SiO2含量达95％以上，有利于增进板材成型过程中料层之间的黏结，并且在蒸压过程中促进托贝莫来石晶体的生成。偏高岭土含有的Al元素有利于硅酸钙水合物的形成和托贝莫来石片状结构的稳定性；偏高岭土还能迅速与水泥水化生成的氢氧化钙反应生成钙矾石和硅酸钙凝胶等黏性混合物，使不同位点的晶粒快速连接起来，形成骨架，填充于基料与纤维间，提高纤维与基材的界面结合强度。上述掺合料同时还能降低水泥基材的碱性，降低对纤维自身结构的破坏作用，提高纤维的增强效果。本专利技术采用改性苎麻纤维和岩棉纤维复配作为增强纤维材料，苎麻纤维采用脱胶处理后的苎麻精干麻，由于前期的脱胶处理已经经历了高温、碱处理等操作，苎麻精干麻纤维本身具有良好的耐碱、耐高温高压的性能。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，γ-氨丙基三乙氧基硅烷与苎麻纤维表面的亲水基团结合，在苎麻纤维表面形成一层硅烷偶联剂分子膜，使得苎麻纤维表面由亲水性向疏水性转变，提高纤维表面的拒水性和对纤维内部的保水性，从而把纤维保护起来，一方面提高纤维的抗碱性能，防止在板材成型过程中碱性环境对纤维的过度损害导致纤维增强作用减弱或消失；另一方面提高纤维的高温抗水性能，减少和阻挡后续蒸压养护时高温高压蒸汽对纤维的侵蚀和破坏，防止纤维对板材的增强能力受到损害；同时，纤维的回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无石棉复合纤维增强硅酸钙板，其特征在于：主要由水和以下重量份数的原料制成：/n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4.5-5.5份、岩棉纤维2.5-3.5份、硫酸钾1.6-1.8份；/n所述改性苎麻纤维是由以下方法制备的：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；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％。/n

【技术特征摘要】
1.一种无石棉复合纤维增强硅酸钙板，其特征在于：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4.5-5.5份、岩棉纤维2.5-3.5份、硫酸钾1.6-1.8份；
所述改性苎麻纤维是由以下方法制备的：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；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％。


2.根据权利要求1所述的无石棉复合纤维增强硅酸钙板，其特征在于：所述硅酸钙板在制备时，水的用量满足水灰比为0.3-0.35。


3.根据权利要求1所述的无石棉复合纤维增强硅酸钙板，其特征在于：所述苎麻精干麻纤维的长度不低于3mm，含胶量为4.0％-6.0％。


4.根据权利要求1所述的无石棉复合纤维增强硅酸钙板，其特征在于：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％。


5.一种如权利要求1-4中任一项所述的无石棉复合纤维增强硅酸钙板的制备方法，其特征在...

【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