一种高强硬石膏材料及其生产工艺的制作方法

本发明属于建筑材料，具体涉及一种高强硬石膏材料及其生产工艺。

背景技术：

1、石膏是一种主要化学成分为硫酸钙的水合物，具有良好的保温隔热、防火、降噪和调湿等优点，广泛应用于建筑、雕塑、模型制作及医疗领域等无机非金属材料。以其为主要原料制备的石膏制品，凭借其优良的加工性能、成型便利性以及经济性，长期以来深受各行业青睐，特别是β型半水石膏，在硬化过程中能形成坚固的晶格结构，表现出较高的机械强度和耐久性，成为建筑和装饰材料领域的重要选择。

2、目前，石膏材料在使用时为了保证石膏材料浆料的分散性和流动性，需要掺入远高于理论上半水石膏转变为二水石膏的需水量，在石膏材料浆体硬化过程中，多余的水分会以水汽的形式逃离石膏材料硬化体，使得石膏材料硬化体结构中生成大量的空隙，石膏材料因此变得疏松多孔，强度和硬度大大降低，此外，石膏材料在水化过程中产生的二水硫酸钙有较大的溶解度，使石膏材料在水中很容易溶蚀，损坏石膏晶体的结构，导致石膏材料的强度大幅度下降，因此，如何提高石膏材料的强硬性能是目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高强硬石膏材料及其生产工艺，以解决背景技术中的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种高强硬石膏材料的生产工艺，包括以下步骤：

4、s1、向硅酸盐水泥浆中加入改性纤维，混合均匀后，得到增强水泥浆；

5、s2、将硬石膏研磨成粉，加入水和改性减水剂，同时加入缓凝剂，搅拌均匀，得到混料；

6、s3、向混料中加入增强水泥浆，搅拌混合后，在150-180℃条件下煅烧4-6h，得到高强硬石膏材料。

7、进一步地，所述硅酸盐水泥浆和改性纤维的重量比为70：0.5-1；所述硬石膏、水、改性减水剂和缓凝剂的重量比为100-120：30-40：0.5-1：0.3；所述混料和增强水泥浆的用量比为90-110：10。

8、进一步地，所述改性纤维通过以下步骤制得：

9、a1、向甲苯中加入纳米二氧化硅，常温下超声分散2h，加入硅烷偶联剂水解液，在40-55℃条件下回流反应5-6h，冷却后，再经过滤、洗涤、干燥后，得到改性纳米二氧化硅；通过硅烷偶联剂与纳米二氧化硅表面的羟基发生消去反应，得到接枝有硅烷偶联剂的纳米二氧化硅；

10、a2、向甲苯中加入改性纳米二氧化硅，搅拌混合，加入三亚乙基二胺，混合均匀后，加入聚乙烯醇纤维，再在100-110℃条件下反应2-3h，冷却后，再经过滤、去离子水洗涤、干燥后，得到改性纤维；以三亚乙基二胺为催化剂，通过改性纳米二氧化硅表面的环氧基与聚乙烯醇纤维表面的羟基发生反应，得到接枝有纳米二氧化硅的聚乙烯醇纤维。

11、进一步地，所述甲苯、纳米二氧化硅、硅烷偶联剂水解液的用量比为40ml：1.5-4g：2ml；所述硅烷偶联剂水解液为0.5-2g硅烷偶联剂kh-560溶解在5ml水中制得。

12、进一步地，所述甲苯、改性纳米二氧化硅、三亚乙基二胺和聚乙烯醇纤维的用量比为60ml：1.5-2g：0.4g：8-14g。

13、进一步地，所述聚乙烯醇纤维的长径比为800-900。

14、进一步地，所述改性减水剂通过以下步骤制得：

15、b1、向环氧丙醇中加入顺丁烯二酸酐，搅拌混合后，加入对甲苯磺酸，在70-75℃条件下搅拌反应0.5-1h，再降温至60℃，加入多聚磷酸，继续搅拌反应1-2h，冷却后，得到改性甘油磷酸酯；以对甲苯磺酸为催化剂，通过环氧丙醇的羟基与顺丁二酸酐的酸酐发生开环反应，得到甘油单酯，进而与多聚磷酸进行聚合，得到含有马来酸的改性甘油磷酸酯；

16、b2、向蒸馏水中加入异丁烯醇聚氧乙烯醚，在25-35℃条件下搅拌溶解，再加入改性甘油磷酸酯和丙烯酸，混合均匀后，滴加巯基乙酸和抗坏血酸，搅拌溶解，再在50-60℃条件下边搅拌边滴加浓度为30wt％的双氧水，滴加完毕后停止搅拌，并继续反应5-6h，冷却后，用浓度为20wt％的氢氧化钠溶液调节ph值至6-7，得到改性减水剂；以抗坏血酸和双氧水为引发剂，巯基乙酸为链转移剂，将大单体异丁烯醇聚氧乙烯醚与丙烯酸反应合成聚羧酸中间体，进而与改性甘油磷酸酯聚合，得到主链含有改性甘油磷酸酯的改性减水剂。

17、进一步地，所述环氧丙醇、顺丁烯二酸酐、对甲苯磺酸和多聚磷酸的用量比为20ml：10-15g：1-5g：15-20ml。

18、进一步地，所述蒸馏水、异丁烯醇聚氧乙烯醚、改性甘油磷酸酯、丙烯酸、巯基乙酸、抗坏血酸和双氧水的用量比为100ml：20-30ml：0.5ml：50-55ml：0.5ml：0.2g：4-8ml。

19、一种高强硬石膏材料，由以上生产工艺制得。

20、本发明的有益效果：

21、本发明的改性纤维表面接枝有纳米二氧化硅，在改性纤维表面形成微观纳米级凸起，提高了改性纤维表面的粗糙程度，在与硅酸盐水泥浆共混时，增强了改性纤维与硅酸盐水泥浆的机械互锁作用，提高了改性纤维与硅酸盐水泥浆的界面结合力，使得改性纤维均匀地分散在硅酸盐水泥浆中，进而使硅酸盐水泥浆得到增强；

22、本发明的改性减水剂的主链上引入了改性甘油磷酸酯，在与水化条件下的硬石膏共混时，可以产生大量的羧基，并与硬石膏表面的钙离子通过络合作用，将改性减水剂分子吸附在硬石膏表面，使得改性减水剂均匀地分散在硬石膏基体中，通过静电斥力和空间位阻效应提高硬石膏颗粒之间的分散作用，从而使得硬石膏在用少量的水时，即可获得良好的分散性，进而减少了制得的石膏材料的用水量，同时改性甘油磷酸酯中的酯基水解后产生的甘油，可以在硬石膏水化初期与水分子竞争水合位点，降低水分子与硬石膏的水合作用，从而提高了硬石膏水化时的缓凝效果；

23、本发明以硬石膏为基体，通过改性减水剂的引入，提高了硬石膏颗粒之间的分散性，降低了制得的石膏材料的用水量，从而减少了石膏材料在硬化过程中产生的空隙，使石膏材料硬化体内部结构变得更加紧密，增强了石膏材料的强度和硬度，同时引入的增强水泥浆，在水化过程中能够产生大量的c-s-h凝胶填充在硬石膏的空隙内，形成内部结构更加紧密结实的石膏材料，此外增强水泥浆也能够在硬石膏颗粒表面形成一层c-s-h凝胶覆盖层，进而降低了硬石膏在水化过程中的溶解，因此，通过改性减水剂和增强水泥浆的协同作用下，能够进一步提高了制得的石膏材料的强硬程度。

技术特征：

1.一种高强硬石膏材料的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高强硬石膏材料的生产工艺，其特征在于，所述硅酸盐水泥浆和改性纤维的重量比为70：0.5-1；所述硬石膏、水、改性减水剂和缓凝剂的重量比为100-120：30-40：0.5-1：0.3；所述混料和增强水泥浆的用量比为90-110：10。

3.根据权利要求1所述的一种高强硬石膏材料的生产工艺，其特征在于，所述改性纤维通过以下步骤制得：

4.根据权利要求3所述的一种高强硬石膏材料的生产工艺，其特征在于，所述甲苯、纳米二氧化硅、硅烷偶联剂水解液的用量比为40ml：1.5-4g：2ml；所述硅烷偶联剂水解液为0.5-2g硅烷偶联剂kh-560溶解在5ml水中制得。

5.根据权利要求3所述的一种高强硬石膏材料的生产工艺，其特征在于，所述甲苯、改性纳米二氧化硅、三亚乙基二胺和聚乙烯醇纤维的用量比为60ml：1.5-2g：0.4g：8-14g。

6.根据权利要求3所述的一种高强硬石膏材料的生产工艺，其特征在于，所述聚乙烯醇纤维的长径比为800-900。

7.根据权利要求1所述的一种高强硬石膏材料的生产工艺，其特征在于，所述改性减水剂通过以下步骤制得：

8.根据权利要求7所述的一种高强硬石膏材料的生产工艺，其特征在于，所述环氧丙醇、顺丁烯二酸酐、对甲苯磺酸和多聚磷酸的用量比为20ml：10-15g：1-5g：15-20ml。

9.根据权利要求7所述的一种高强硬石膏材料的生产工艺，其特征在于，所述蒸馏水、异丁烯醇聚氧乙烯醚、改性甘油磷酸酯、丙烯酸、巯基乙酸、抗坏血酸和双氧水的用量比为100ml：20-30ml：0.5ml：50-55ml：0.5ml：0.2g：4-8ml。

10.一种高强硬石膏材料，其特征在于，根据权利要求1-9任意一项所述的生产工艺制得。

技术总结本发明公开了一种高强硬石膏材料及其生产工艺，属于建筑材料技术领域，包括以下步骤：S1、向硅酸盐水泥浆中加入改性纤维，混合均匀后，得到增强水泥浆；S2、将硬石膏研磨成粉，加入水和改性减水剂，同时加入缓凝剂，搅拌均匀，得到混料；S3、向混料中加入增强水泥浆，搅拌混合后，在150‑180℃条件下煅烧4‑6h，得到高强硬石膏材料；本发明以硬石膏为基体，通过改性减水剂的引入，降低了制得的石膏材料的用水量，减少了石膏材料在硬化过程中产生的空隙，同时引入的增强水泥浆，在水化过程中能够产生大量的C‑S‑H凝胶填充在硬石膏的空隙和覆盖在硬石膏颗粒表面，通过二者的协同作用，进一步提高了制得的石膏材料的强硬程度。技术研发人员：李祥飞,张言语,钱逸群,张青莉,钱叶继,晏升霞,朱玲受保护的技术使用者：安徽省恒泰新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17