一种高强度粉刷石膏的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高强度粉刷石膏的制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

石膏是一种古老的建筑材料，属于传统三大无机胶凝材料之一。石膏作为建筑材料，应用量越来越大。我国使用石膏胶凝材料的历史悠久，但应用范围有限，而随着生活水平的提高，人们对建筑材料节能、安全无毒害等方面意识的加强和要求的提高，石膏材料具有一系列技术优越性，使之成为国际上推崇发展的节能型绿色材料。

粉刷石膏是一种新型绿色环保型抹灰材料，不仅解决了传统水泥砂浆粘结性差、易空鼓开裂、操作时落地灰较多等问题，而且具有防火、保温隔热、吸声等优点。粉刷石膏主要以半水石膏、重钙粉、保水剂、缓凝剂、减水剂等组成，具有粘结性强、轻质、防火、保温隔热、吸声等功能，通透性良好，并能调节室内空气湿度，受到业内人士关注，是极具发展潜力的建筑新产品。利用脱硫半水石膏制备保温调湿功能型粉刷石膏，其本身具有较高的绝干强度，可代替现在紧缺的天然建筑石膏为内墙保温调湿砂浆。粉刷石膏存在材料性能不稳定、后期强度不高、材料制备成本高等技术问题。因此，关于粉刷石膏的技术研究和性能还是需要相关技术人员不断努力改善。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前的粉刷石膏力学强度低、性能不稳定的问题，提供了一种高强度粉刷石膏的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

（1）按重量份数计，分别称量100~200份脱硫石膏粉、20~40份改性增强粉料、30~60份硅酸盐水泥、20~40份火山灰、20~40份羟丙基甲基纤维素、10~20份聚乙烯醇、5~10份柠檬酸、40~80份松香乳液、60~120份去离子水；

（2）将脱硫石膏粉、改性增强粉料、硅酸盐水泥、火山灰置于高速搅拌机中，常温下以1000~2000r/min转速搅拌40~60min，得混合粉料；

（3）将羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、柠檬酸、松香乳液加入去离子水中，置于高剪切乳化机内，在60~80℃的水浴条件下以10000~12000r/min转速搅拌40~60min，得混合乳液；

（4）将混合粉料加入混合乳液中，置于混凝土搅拌机中，常温下以50~60r/min的转速搅拌2~4h，得高强度粉刷石膏。

步骤（1）所述的脱硫石膏粉的平均粒径为100~200μm，火山灰的平均粒径为80~120μm。

所述改性增强粉料的具体制备步骤为：

（1）按重量份数计，分别称量40~60份石膏晶须、20~30份碳纳米管、4~6份六甲基二硅氧烷、2~3份硬脂酸、200~300份无水乙醇；

（2）将六甲基二硅氧烷、硬脂酸加入无水乙醇中，在30~40℃的水浴条件下以200~240r/min转速搅拌20~30min，得改性液；

（3）将石膏晶须、碳纳米管加入改性液中，在30~40℃的水浴条件下以300~350r/min转速搅拌30~40min，再置于超声波分散机中，常温下超声处理20~30min，过滤，取滤饼，置于60~80℃的干燥箱中干燥40~60min，常温冷却，得改性增强粉料。

步骤（1）所述的碳纳米管的平均粒径为40~80nm。

步骤（3）所述的超声处理的功率为300~400W。

所述石膏晶须的具体制备步骤为：

（1）按重量份数计，分别称量40~50份脱硫石膏、16~20份乙二醇、8~10份丙三醇、120~160份去离子水；

（2）将脱硫石膏、乙二醇、丙三醇加入去离子水中，常温下以200~240r/min转速搅拌1~2h，得石膏悬浮液；

（3）将石膏悬浮液置于高温高压反应釜中以160~200r/min转速搅拌反应1~2h，得反应浆料；

（4）将反应浆料用80~90℃的去离子水洗涤3~5次，置于离心机中，常温下以4000~5000r/min转速离心分离15~20min，取下层固体，置于100~120℃的烘箱中干燥40~60min，常温冷却，得石膏晶须。

步骤（3）所述的反应条件为温度200~220℃、压力20~24MPa。

步骤（4）所述的石膏晶须的平均长度为120~240μm。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

本发明通过添加石膏晶须和碳纳米管，制备一种高强度粉刷石膏，石膏晶须尺寸均匀，结构稳定，外形完整，颗粒细小，分散度高，比表面积大，表面自由能高，具有耐高温、抗化学腐蚀、强度高、靭性、易进行表面处理等优点；由于晶须在结晶时原子结构排列高度有序，近乎完整晶体，致使晶须的强度接近材料原子间价键的理论强度，远远超过日前使用的各种增强剂，可以有效补强粉刷石膏的强度，石膏晶须具有优良的增强功能和一定的阻燃性，化学稳定性，而且绿色环保、无毒，是一种性价比很高的材料，由于石膏晶须的是纤维状晶体能吸收冲击能量，而且其机械强度大，在粉刷石膏破裂过程中能有效抑制裂纹扩展，可以有效提高粉刷石膏的抗疲劳性与抗缓冲性能，是一种良好的添加剂；碳纳米管能够使粉刷石膏的强度得到显著的提高，同时对于粉刷石膏的韧性和抗冲击疲劳性能都有很好的改善，在粉刷石膏加入一定量的碳纳米管可以预防粉刷石膏裂缝的出现和扩展，碳纳米管的掺入能有效的改善粉刷石膏的力学性能，使粉刷石膏的抗拉强度和抗折强度都得到不同程度的提高。

具体实施方式

按重量份数计，分别称量40~50份脱硫石膏、16~20份乙二醇、8~10份丙三醇、120~160份去离子水，将脱硫石膏、乙二醇、丙三醇加入去离子水中，常温下以200~240r/min转速搅拌1~2h，得石膏悬浮液，将石膏悬浮液置于高温高压反应釜中，在温度200~220℃、压力20~24MPa的条件下以160~200r/min转速搅拌反应1~2h，得反应浆料，将反应浆料用80~90℃的去离子水洗涤3~5次，置于离心机中，常温下以4000~5000r/min转速离心分离15~20min，取下层固体，置于100~120℃的烘箱中干燥40~60min，常温冷却，得平均长度120~240μm的石膏晶须；

再按重量份数计，分别称量40~60份石膏晶须、20~30份平均粒径40~80nm的碳纳米管、4~6份六甲基二硅氧烷、2~3份硬脂酸、200~300份无水乙醇，将六甲基二硅氧烷、硬脂酸加入无水乙醇中，在30~40℃的水浴条件下以200~240r/min转速搅拌20~30min，得改性液，将石膏晶须、碳纳米管加入改性液中，在30~40℃的水浴条件下以300~350r/min转速搅拌30~40min，再置于超声波分散机中，常温下以300~400W的功率超声处理20~30min，过滤，取滤饼，置于60~80℃的干燥箱中干燥40~60min，常温冷却，得改性增强粉料；

再按重量份数计，分别称量100~200份平均粒径100~200μm的脱硫石膏粉、20~40份改性增强粉料、30~60份硅酸盐水泥、20~40份平均粒径80~120μm的火山灰、20~40份羟丙基甲基纤维素、10~20份聚乙烯醇、5~10份柠檬酸、40~80份松香乳液、60~120份去离子水，将脱硫石膏粉、改性增强粉料、硅酸盐水泥、火山灰置于高速搅拌机中，常温下以1000~2000r/min转速搅拌40~60min，得混合粉料，将羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、柠檬酸、松香乳液加入去离子水中，置于高剪切乳化机内，在60~80℃的水浴条件下以10000~12000r/min转速搅拌40~60min，得混合乳液，将混合粉料加入混合乳液中，置于混凝土搅拌机中，常温下以50~60r/min的转速搅拌2~4h，得高强度粉刷石膏。

实施例1

按重量份数计，分别称量40份脱硫石膏、16份乙二醇、8份丙三醇、120份去离子水，将脱硫石膏、乙二醇、丙三醇加入去离子水中，常温下以200r/min转速搅拌1h，得石膏悬浮液，将石膏悬浮液置于高温高压反应釜中，在温度200℃、压力20MPa的条件下以160r/min转速搅拌反应1h，得反应浆料，将反应浆料用80℃的去离子水洗涤3次，置于离心机中，常温下以4000r/min转速离心分离15min，取下层固体，置于100℃的烘箱中干燥40min，常温冷却，得平均长度120μm的石膏晶须；

再按重量份数计，分别称量40份石膏晶须、20份平均粒径40nm的碳纳米管、4份六甲基二硅氧烷、2份硬脂酸、200份无水乙醇，将六甲基二硅氧烷、硬脂酸加入无水乙醇中，在30℃的水浴条件下以200r/min转速搅拌20min，得改性液，将石膏晶须、碳纳米管加入改性液中，在30℃的水浴条件下以300r/min转速搅拌30min，再置于超声波分散机中，常温下以300W的功率超声处理20min，过滤，取滤饼，置于60℃的干燥箱中干燥40min，常温冷却，得改性增强粉料；

再按重量份数计，分别称量100份平均粒径100μm的脱硫石膏粉、20份改性增强粉料、30份硅酸盐水泥、20份平均粒径80μm的火山灰、20份羟丙基甲基纤维素、10份聚乙烯醇、5份柠檬酸、40份松香乳液、60份去离子水，将脱硫石膏粉、改性增强粉料、硅酸盐水泥、火山灰置于高速搅拌机中，常温下以1000r/min转速搅拌40min，得混合粉料，将羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、柠檬酸、松香乳液加入去离子水中，置于高剪切乳化机内，在60℃的水浴条件下以10000r/min转速搅拌40min，得混合乳液，将混合粉料加入混合乳液中，置于混凝土搅拌机中，常温下以50r/min的转速搅拌2h，得高强度粉刷石膏。

实施例2

按重量份数计，分别称量40份脱硫石膏、20份乙二醇、8份丙三醇、160份去离子水，将脱硫石膏、乙二醇、丙三醇加入去离子水中，常温下以200r/min转速搅拌2h，得石膏悬浮液，将石膏悬浮液置于高温高压反应釜中，在温度200℃、压力24MPa的条件下以160r/min转速搅拌反应2h，得反应浆料，将反应浆料用80℃的去离子水洗涤5次，置于离心机中，常温下以4000r/min转速离心分离20min，取下层固体，置于100℃的烘箱中干燥60min，常温冷却，得平均长度180μm的石膏晶须；

再按重量份数计，分别称量40份石膏晶须、30份平均粒径60nm的碳纳米管、4份六甲基二硅氧烷、3份硬脂酸、200份无水乙醇，将六甲基二硅氧烷、硬脂酸加入无水乙醇中，在40℃的水浴条件下以200r/min转速搅拌30min，得改性液，将石膏晶须、碳纳米管加入改性液中，在30℃的水浴条件下以350r/min转速搅拌30min，再置于超声波分散机中，常温下以400W的功率超声处理20min，过滤，取滤饼，置于80℃的干燥箱中干燥40min，常温冷却，得改性增强粉料；

再按重量份数计，分别称量200份平均粒径150μm的脱硫石膏粉、20份改性增强粉料、60份硅酸盐水泥、20份平均粒径100μm的火山灰、40份羟丙基甲基纤维素、10份聚乙烯醇、10份柠檬酸、40份松香乳液、120份去离子水，将脱硫石膏粉、改性增强粉料、硅酸盐水泥、火山灰置于高速搅拌机中，常温下以1000r/min转速搅拌60min，得混合粉料，将羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、柠檬酸、松香乳液加入去离子水中，置于高剪切乳化机内，在60℃的水浴条件下以12000r/min转速搅拌40min，得混合乳液，将混合粉料加入混合乳液中，置于混凝土搅拌机中，常温下以60r/min的转速搅拌2h，得高强度粉刷石膏。

实施例3

按重量份数计，分别称量50份脱硫石膏、20份乙二醇、10份丙三醇、160份去离子水，将脱硫石膏、乙二醇、丙三醇加入去离子水中，常温下以240r/min转速搅拌2h，得石膏悬浮液，将石膏悬浮液置于高温高压反应釜中，在温度220℃、压力、24MPa的条件下以200r/min转速搅拌反应2h，得反应浆料，将反应浆料用90℃的去离子水洗涤5次，置于离心机中，常温下以5000r/min转速离心分离20min，取下层固体，置于120℃的烘箱中干燥60min，常温冷却，得平均长度240μm的石膏晶须；

再按重量份数计，分别称量60份石膏晶须、30份平均粒径80nm的碳纳米管、6份六甲基二硅氧烷、3份硬脂酸、300份无水乙醇，将六甲基二硅氧烷、硬脂酸加入无水乙醇中，在40℃的水浴条件下以240r/min转速搅拌30min，得改性液，将石膏晶须、碳纳米管加入改性液中，在40℃的水浴条件下以350r/min转速搅拌40min，再置于超声波分散机中，常温下以400W的功率超声处理30min，过滤，取滤饼，置于80℃的干燥箱中干燥60min，常温冷却，得改性增强粉料；

再按重量份数计，分别称量200份平均粒径200μm的脱硫石膏粉、40份改性增强粉料、60份硅酸盐水泥、40份平均粒径120μm的火山灰、40份羟丙基甲基纤维素、20份聚乙烯醇、10份柠檬酸、80份松香乳液、120份去离子水，将脱硫石膏粉、改性增强粉料、硅酸盐水泥、火山灰置于高速搅拌机中，常温下以2000r/min转速搅拌60min，得混合粉料，将羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、柠檬酸、松香乳液加入去离子水中，置于高剪切乳化机内，在80℃的水浴条件下以12000r/min转速搅拌60min，得混合乳液，将混合粉料加入混合乳液中，置于混凝土搅拌机中，常温下以60r/min的转速搅拌4h，得高强度粉刷石膏。

对照例：市售普通粉刷石膏

将本发明制备的高强度粉刷石膏及市售普通粉刷石膏进行性能检测，具体检测结果如下表表1。

性能检测：按照检测依据《JC/T517-2004粉刷石膏》对其进行测试。

表1高强度粉刷石膏性能表征

由表1可知，本发明制备的高强度粉刷石膏具有良好的抗压强度和抗折强度，力学性能优良。