技术摘要：
本发明提供了一种纸面石膏板及其制备方法，所述纸面石膏板包括板芯以及板芯外侧的护面纸，所述板芯的原料包括石膏熟料、碳纤维和胶乳。可选地，所述板芯原料还可以包括淀粉、发泡剂以及偶联剂。所述纸面石膏板的制备方法为，首先将偶联剂与料浆水搅拌混合均匀得到混合 全部
背景技术：
纸面石膏板是以建筑石膏为主要原料，加入少量添加剂与水搅拌后，连续浇注在 两层护面纸之间，再经封边、压平、凝固、切断、干燥而成的一种轻质建筑板材，具有平整度 好、质轻、防火性好及便于施工等诸多优点，是当前建筑室内装饰装修的主要材料之一。但 是，纸面石膏板是一种脆性材料，它的发展和使用受限于其较低的抗折强度和抗冲击性。针 对其质脆、韧性差的问题，人们通常用纤维对其进行增韧，从而制备出应用范围更广的石膏 板材。 纤维增韧石膏板不仅可保留石膏板质轻、隔声隔热、耐腐蚀等特点，又可提高石膏 板的力学性能和耐水性能，对石膏板的应用具有很大的意义。目前国内外常用的增韧纤维 材料有：玻璃纤维、植物纤维、碳纤维、维尼龙纤维、秸秆纤维、硅酸铝纤维、有机合成纤维 等。其中，碳纤维是纤维状碳材料，质轻高强，拉伸强度好，耐腐蚀性好，不溶于酸、碱，耐高 温、耐低温性能好，在-180℃以下，碳纤维仍可保持柔软性。相比于其它纤维，碳纤维在改善 材料性能上具有更大的潜力。虽然碳纤维在增强增韧材料方面性能显著，但其在石膏领域 的应用较为匮乏，目前相关研究仅局限于石膏模具和石膏电热套。 碳纤维虽然有出色的力学性能，但碳纤维表面光滑且含氧基团较少，与石膏晶体 结合的效果不理想，二者之间的结合界面较为脆弱；并且碳纤维的憎水性会使其在使用过 程中发生团聚，不利于在石膏板芯中的均匀分散，从而影响其性能的充分发挥；此外，目前 公布的有关纤维增韧石膏板的专利技术中，大多数采取单独添加纤维的方式。
技术实现要素：
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范 围。 本申请提供了一种高韧性的纸面石膏板及其制备方法，可以克服已有发明的缺 点，通过对碳纤维和石膏进行预处理，并引入天然胶乳，增强碳纤维与石膏晶体的截面的结 合强度，并与胶乳膜形成交联网状结构，进而有效增强石膏板的韧性。 为克服现有技术存在的缺点，本发明提供了一种工艺简便、效果良好的增韧纸面 石膏板的方法：以特效粘附剂对碳纤维进行一次预处理，以偶联剂对石膏进行改性预处理， 并对一次预处理后的碳纤维进行二次预处理，将预处理后的碳纤维掺入以预处理的石膏为 基料制备成的石膏板，增强石膏晶体与碳纤维间的界面结合强度；此外，本发明在石膏板制 备过程中加入天然胶乳，使石膏晶体、碳纤维与胶乳膜间相互交联，进一步增强板材韧性。 本申请提供了一种纸面石膏板，所述纸面石膏板包括板芯以及板芯外侧的护面 纸，所述板芯的原料按质量份计包括：100份石膏熟料、1-3份碳纤维和1-3份胶乳。可选地， 所述石膏板的板芯原料由100份石膏熟料、1-3份碳纤维和1-3份胶乳组成。 4 CN 111606679 A 说 明 书 2/9 页 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述板芯的原料按质量份计包括：100份石 膏熟料、1-3份碳纤维、1-3份胶乳、0.4-1份淀粉、0.01-1份发泡剂溶液、1-5份偶联剂以及 60-70份水。可选地，所述板芯原料由上述原料组成。 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述石膏熟料的比表面积为3200- 4800cm2/g。 所述石膏熟料主要成分为半水硫酸钙，由天然石膏或工业副产石膏制备而成，所 述熟料的制备方法可采用本领域常用的方法进行。 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述碳纤维的纤维长度为5-25mm。 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述碳纤维的抗拉强度3500-3850MPa，弹 性模量230-430GPa，延长率0.6-1.5％，密度为1.76-1.94g/cm3的纤维。 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述碳纤维为改性碳纤维，所述碳纤维的 改性方法为，将碳纤维浸泡在有粘附剂的碱性溶液中处理。 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述碳纤维的改性温度为40-80℃； 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述粘附剂为多巴或其衍生物(DOPAS)； 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，多巴其衍生物选自多巴醌、多巴胺、3,4-二 羟基丙烯酸、4-羟基丙烯酸和N-苄氧羰基-3,4-苄氧基苯丙氨酸的一种或几种； 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述粘附剂浓度为1.0-3.0g/L； 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述碱性溶液选自NaOH溶液、Na2CO3溶液和 Na3PO4溶液的一种或者多种； 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述碱性溶液的pH值为8-10； 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述胶乳的固含量为60-70％。 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述胶乳为经过预处理的胶乳，所述胶乳 的预处理方法为在20kHz下超声处理60-300s。 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述淀粉为改性淀粉； 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述淀粉选自改性玉米淀粉、改性高粱淀 粉、改性木薯淀粉和改性马铃薯淀粉中的一种或多种。可选地，其糊化温度为70-75℃。 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述发泡剂溶液为阴离子表面活性剂和稳 泡剂为溶质的溶液，可选地，发泡剂溶液的质量分数为0.2-0.6％。 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述阴离子表面活性剂和稳泡剂的质量比 为(7-9):(1-3)； 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸 钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或多种； 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述稳泡剂选自硅树脂聚醚乳液和聚乙烯 醇中的一种或两种； 优选地，采用以十二烷基硫酸钠和聚乙烯醇复配的发泡剂，发泡剂质量分数为 0.2-0.6％，转速为1500-2000r/min，搅拌时间为1-5min。 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述偶联剂为硅烷偶联剂。可选地，所述偶 联剂选自Si69、KH-550、KH-560和KH-570中的一种或多种。 另一方面，本发明提供了一种上述高韧性的纸面石膏板的制备方法，包括如下步 5 CN 111606679 A 说 明 书 3/9 页 骤： 1)将偶联剂与料浆水搅拌混合均匀得到混合物； 2)将石膏熟料、碳纤维、胶乳、淀粉和步骤1)得到的混合物混合均匀，形成料浆； 3)将料浆与发泡剂混合均匀，并浇筑在护面纸上，搭接粘牢成型，制成湿板； 4)待湿板凝固后，进入干燥机，经过干燥后的湿板即为纸面石膏板。 可选地，所述纸面石膏板的制备方法由上述步骤组成。 在本发明提供的高韧性的纸面石膏板的制备方法中，步骤4)中所述的干燥为干燥 温度递减的两个以上的干燥阶段。 在本发明提供的高韧性的纸面石膏板的制备方法中，步骤3)中所述的干燥共有三 个干燥阶段，第一干燥阶段的干燥时间为0.5-1h，干燥温度为150-200℃；第二干燥阶段的 干燥时间为0.5-1.5h，干燥温度为100-130℃；第三干燥阶段的干燥时间为12-36h，干燥温 度为45-60℃。 本发明通过各组分的协同作用，增加各原料间的界面粘合力，形成交联的网状结 构。当板材受到外力作用时，通过界面将载荷传递给断裂韧性优异的碳纤维和乳胶膜，碳纤 维和乳胶膜承受应力并消耗部分能量，抑制微裂纹的扩展，进而提高了石膏板韧性。 本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书、权利要求书 中所描述的方案来实现和获得。
本发明提供了一种纸面石膏板及其制备方法，所述纸面石膏板包括板芯以及板芯外侧的护面纸，所述板芯的原料包括石膏熟料、碳纤维和胶乳。可选地，所述板芯原料还可以包括淀粉、发泡剂以及偶联剂。所述纸面石膏板的制备方法为，首先将偶联剂与料浆水搅拌混合均匀得到混合 全部
背景技术：
纸面石膏板是以建筑石膏为主要原料，加入少量添加剂与水搅拌后，连续浇注在 两层护面纸之间，再经封边、压平、凝固、切断、干燥而成的一种轻质建筑板材，具有平整度 好、质轻、防火性好及便于施工等诸多优点，是当前建筑室内装饰装修的主要材料之一。但 是，纸面石膏板是一种脆性材料，它的发展和使用受限于其较低的抗折强度和抗冲击性。针 对其质脆、韧性差的问题，人们通常用纤维对其进行增韧，从而制备出应用范围更广的石膏 板材。 纤维增韧石膏板不仅可保留石膏板质轻、隔声隔热、耐腐蚀等特点，又可提高石膏 板的力学性能和耐水性能，对石膏板的应用具有很大的意义。目前国内外常用的增韧纤维 材料有：玻璃纤维、植物纤维、碳纤维、维尼龙纤维、秸秆纤维、硅酸铝纤维、有机合成纤维 等。其中，碳纤维是纤维状碳材料，质轻高强，拉伸强度好，耐腐蚀性好，不溶于酸、碱，耐高 温、耐低温性能好，在-180℃以下，碳纤维仍可保持柔软性。相比于其它纤维，碳纤维在改善 材料性能上具有更大的潜力。虽然碳纤维在增强增韧材料方面性能显著，但其在石膏领域 的应用较为匮乏，目前相关研究仅局限于石膏模具和石膏电热套。 碳纤维虽然有出色的力学性能，但碳纤维表面光滑且含氧基团较少，与石膏晶体 结合的效果不理想，二者之间的结合界面较为脆弱；并且碳纤维的憎水性会使其在使用过 程中发生团聚，不利于在石膏板芯中的均匀分散，从而影响其性能的充分发挥；此外，目前 公布的有关纤维增韧石膏板的专利技术中，大多数采取单独添加纤维的方式。
技术实现要素：
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范 围。 本申请提供了一种高韧性的纸面石膏板及其制备方法，可以克服已有发明的缺 点，通过对碳纤维和石膏进行预处理，并引入天然胶乳，增强碳纤维与石膏晶体的截面的结 合强度，并与胶乳膜形成交联网状结构，进而有效增强石膏板的韧性。 为克服现有技术存在的缺点，本发明提供了一种工艺简便、效果良好的增韧纸面 石膏板的方法：以特效粘附剂对碳纤维进行一次预处理，以偶联剂对石膏进行改性预处理， 并对一次预处理后的碳纤维进行二次预处理，将预处理后的碳纤维掺入以预处理的石膏为 基料制备成的石膏板，增强石膏晶体与碳纤维间的界面结合强度；此外，本发明在石膏板制 备过程中加入天然胶乳，使石膏晶体、碳纤维与胶乳膜间相互交联，进一步增强板材韧性。 本申请提供了一种纸面石膏板，所述纸面石膏板包括板芯以及板芯外侧的护面 纸，所述板芯的原料按质量份计包括：100份石膏熟料、1-3份碳纤维和1-3份胶乳。可选地， 所述石膏板的板芯原料由100份石膏熟料、1-3份碳纤维和1-3份胶乳组成。 4 CN 111606679 A 说 明 书 2/9 页 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述板芯的原料按质量份计包括：100份石 膏熟料、1-3份碳纤维、1-3份胶乳、0.4-1份淀粉、0.01-1份发泡剂溶液、1-5份偶联剂以及 60-70份水。可选地，所述板芯原料由上述原料组成。 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述石膏熟料的比表面积为3200- 4800cm2/g。 所述石膏熟料主要成分为半水硫酸钙，由天然石膏或工业副产石膏制备而成，所 述熟料的制备方法可采用本领域常用的方法进行。 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述碳纤维的纤维长度为5-25mm。 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述碳纤维的抗拉强度3500-3850MPa，弹 性模量230-430GPa，延长率0.6-1.5％，密度为1.76-1.94g/cm3的纤维。 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述碳纤维为改性碳纤维，所述碳纤维的 改性方法为，将碳纤维浸泡在有粘附剂的碱性溶液中处理。 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述碳纤维的改性温度为40-80℃； 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述粘附剂为多巴或其衍生物(DOPAS)； 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，多巴其衍生物选自多巴醌、多巴胺、3,4-二 羟基丙烯酸、4-羟基丙烯酸和N-苄氧羰基-3,4-苄氧基苯丙氨酸的一种或几种； 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述粘附剂浓度为1.0-3.0g/L； 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述碱性溶液选自NaOH溶液、Na2CO3溶液和 Na3PO4溶液的一种或者多种； 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述碱性溶液的pH值为8-10； 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述胶乳的固含量为60-70％。 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述胶乳为经过预处理的胶乳，所述胶乳 的预处理方法为在20kHz下超声处理60-300s。 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述淀粉为改性淀粉； 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述淀粉选自改性玉米淀粉、改性高粱淀 粉、改性木薯淀粉和改性马铃薯淀粉中的一种或多种。可选地，其糊化温度为70-75℃。 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述发泡剂溶液为阴离子表面活性剂和稳 泡剂为溶质的溶液，可选地，发泡剂溶液的质量分数为0.2-0.6％。 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述阴离子表面活性剂和稳泡剂的质量比 为(7-9):(1-3)； 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸 钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或多种； 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述稳泡剂选自硅树脂聚醚乳液和聚乙烯 醇中的一种或两种； 优选地，采用以十二烷基硫酸钠和聚乙烯醇复配的发泡剂，发泡剂质量分数为 0.2-0.6％，转速为1500-2000r/min，搅拌时间为1-5min。 在本发明提供高韧性的纸面石膏板中，所述偶联剂为硅烷偶联剂。可选地，所述偶 联剂选自Si69、KH-550、KH-560和KH-570中的一种或多种。 另一方面，本发明提供了一种上述高韧性的纸面石膏板的制备方法，包括如下步 5 CN 111606679 A 说 明 书 3/9 页 骤： 1)将偶联剂与料浆水搅拌混合均匀得到混合物； 2)将石膏熟料、碳纤维、胶乳、淀粉和步骤1)得到的混合物混合均匀，形成料浆； 3)将料浆与发泡剂混合均匀，并浇筑在护面纸上，搭接粘牢成型，制成湿板； 4)待湿板凝固后，进入干燥机，经过干燥后的湿板即为纸面石膏板。 可选地，所述纸面石膏板的制备方法由上述步骤组成。 在本发明提供的高韧性的纸面石膏板的制备方法中，步骤4)中所述的干燥为干燥 温度递减的两个以上的干燥阶段。 在本发明提供的高韧性的纸面石膏板的制备方法中，步骤3)中所述的干燥共有三 个干燥阶段，第一干燥阶段的干燥时间为0.5-1h，干燥温度为150-200℃；第二干燥阶段的 干燥时间为0.5-1.5h，干燥温度为100-130℃；第三干燥阶段的干燥时间为12-36h，干燥温 度为45-60℃。 本发明通过各组分的协同作用，增加各原料间的界面粘合力，形成交联的网状结 构。当板材受到外力作用时，通过界面将载荷传递给断裂韧性优异的碳纤维和乳胶膜，碳纤 维和乳胶膜承受应力并消耗部分能量，抑制微裂纹的扩展，进而提高了石膏板韧性。 本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书、权利要求书 中所描述的方案来实现和获得。
