一种碳纤维废料为增强项的发泡石膏复合保温材料制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高性能发泡石膏复合保温材料的生产技术，可用于节能建筑的外墙保温，属于建筑材料领域。
【背景技术】
[0002]随着能源危机的降临以及人们对绿色发展观念的转变，节能建筑技术成为新型建筑技术的发展方向。有机及无机墙体保温材料是节能建筑重要的材料之一，然而近几年因有机墙体保温材料燃烧引发火灾的接连发生，致使防火型墙体保温材料成为保温材料的新宠儿。无机保温材料较有机保温材料而言，具有防火性好、阻燃性强、与基层墙体粘结强度高等优点，可很好的满足墙体保温材料的要求，具有广阔的应用发展前景；
发泡石膏复合保温材料本身有大量气孔的存在，因此具有良好的保温效果和隔音效果。经测定，石膏的保温特性比砖瓦、砂浆抹面、混凝土等建筑材料优越很多。容重为300g/cm3的石膏板隔音效果能达到20dB，因此，石膏砲块广泛引用于高度公路、地下建筑物等的隔音板；
另外，由于石膏制品本身还有将近20%左右的水，在遇火情可以形成水雾延缓火势的蔓延，且经国家对空心石膏砲块的检测表明，该材料作为墙体保温材料的耐火性能为A级，隔热能力也都比一般的建筑材料优异。可以作为具有良好防火性能的墙体材料；
发泡石膏保温材料的一个缺点是力学强度较低。为提高其力学强度，现在建筑上一般是添加各种纤维作为增强材料制成发泡石膏复合保温材料，目前研宄的增强纤维包括植物纤维，玻璃纤维，玄武岩纤维，化学纤维等；
碳纤维具有极好的力学性能、抗疲劳性、耐腐蚀性等，并且其导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，纤维的密度低，具备优良的化学和物理性质，使其很多复合材料中充当增强体，改变材料的各项性能。碳纤维增强复合材料在航空航天、交通运输、电子工业、土木建筑等领域都得到了广泛的应用；
然而，直接使用碳纤维作为发泡石膏复合保温材料的增强纤维由于价格原因致使复合材料成本过高，限制了其使用范围；
在碳纤维生产过程中，不可避免地要出现性能指标达不到要求的不合格产品，这些残次品不能进入正常的市场，一般都是作为废物堆积在仓库或者以极低的价格用于其他领域。碳纤维生产过程中产生的不合格产品的处理问题是每一个碳纤维生产企业急需解决的问题之一；
本发明给出的就是一种把碳纤维生产企业废弃的不合格碳纤维经适当的表面处理后用于发泡石膏复合保温材料的技术。其特点是以低廉的成本生产用于建筑材料的高性能发泡石膏复合保温材料。
【发明内容】
[0003]本发明是一种将碳纤维生产过程产生的不合格碳纤维经表面处理后用于发泡石膏复合保温材料的技术；
未经表面处理的不合格碳纤维一般与石膏的相容性不好，直接使用导致碳纤维不能与石膏很好结合，不能充分发挥碳纤维的性能。所以本发明首先要对碳纤维进行表面处理；本发明的具体方法是:首先将碳纤维生产中碳化过程产生的不合格碳丝切割成长度2-5mm的短丝，加入5%的碱液洗涤。洗涤后的废碳丝加入反应釜中，按1:5的比例加入20%硝酸，100°C下处理4小时。离心脱除处理液，用水洗涤至中性后加入5%氨水溶液中搅拌I小时，离心除去氨水溶液，用水洗涤至中性即得表面处理后的废碳丝；
取一定量的经表面处理后的废碳丝(8份)，石膏粉90份，硫酸铝(8份)，碳酸钙(6份)，硬脂酸钙(2份)，柠檬酸混合(0.05份)，然后加入一定量的水搅拌均匀后注入模具中，加温至一定温度固化I小时，室温放置12小时后脱模，室温条件下养护7天后即得到可用于外墙保温材料的发泡石膏复合保温板。这种保温板的容重可达150-400Kg/m3，导热系数为0.045ff/m.k左右，可以取代现在广泛使用的苯板保温材料；
本发明的优点是通过利用碳纤维生产中的不合格产品，得到一种力学性能优良、价格低廉的石膏复合材料，同时解决了碳纤维生产中不合格产品的综合利用问题。
【具体实施方式】
[0004]【具体实施方式】一
首先将碳纤维生产中碳化过程产生的不合格碳丝切割成长度2-5mm的短丝，加入5%的碱液洗涤。洗涤后的废碳丝加入反应釜中，按1:5的比例加入20%硝酸，100 °C下处理4小时。离心脱除处理液，用水洗涤至中性后加入5%氨水溶液中搅拌I小时，离心除去氨水溶液，用水洗涤至中性即得表面处理后的废碳丝；
取经表面处理后的废碳丝10份，与石膏粉90份，硫酸铝8份，碳酸钙6份，硬脂酸钙2份，柠檬酸0.05份混合，然后加入70份水搅拌均匀后注入模具中，加温至40°C固化I小时，室温放置12小时后脱模，室温条件下养护7天后测定其容重，导热系数和力学性能；
按上述条件制得的试样容重为300kg/m3，导热系数为0.045ff/m.k，抗折强度1.25MPa，抗压强度1.8MPa ；
【具体实施方式】二
按实施方式一所述方法，只是将废碳丝的用量改为2份，其余操作条件与实施方式一相同。按上述条件制得的试样容重为340kg/m3，抗折强度0.65MPa，抗压强度1.0MPa ；
【具体实施方式】三
按实施方式一所述方法，只是将废碳丝的用量改为5份，其余操作条件与实施方式一相同。按上述条件制得的试样容重为360kg/m3，抗折强度0.88MPa，抗压强度1.2MPa ；
【具体实施方式】四
按实施方式一所述方法，只是将废碳丝的用量改为8份，其余操作条件与实施方式一相同。按上述条件制得的试样容重为320kg/m3，抗折强度0.96MPa，抗压强度1.6MPa ；
【具体实施方式】五
按实施方式一所述方法，只是将废碳丝的用量改为15份，其余操作条件与实施方式一相同。按上述条件制得的试样容重为280kg/m3，抗折强度1.3MPa，抗压强度1.6MPa ； 【具体实施方式】六
按实施方式一所述方法，只是将硫酸铝的用量改为4份，其余操作条件与实施方式一相同。按上述条件制得的试样容重为460kg/m3，抗折强度0.98MPa，抗压强度1.6MPa ；
【具体实施方式】七
按实施方式一所述方法，只是将硫酸铝的用量改为6份，其余操作条件与实施方式一相同。按上述条件制得的试样容重为380kg/m3，抗折强度1.1MPa，抗压强度1.5MPa ；
【具体实施方式】八
按实施方式一所述方法，只是将硫酸铝的用量改为12份，其余操作条件与实施方式一相同。按上述条件制得的试样容重为260kg/m3，抗折强度0.92MPa，抗压强度1.4MPa ；
【具体实施方式】九
按实施方式一所述方法，只是将碳酸钙的用量改为2份，其余操作条件与实施方式一相同。按上述条件制得的试样容重为430kg/m3，抗折强度1.2MPa，抗压强度1.7MPa ；
【具体实施方式】十
按实施方式一所述方法，只是将碳酸钙的用量改为4份，其余操作条件与实施方式一相同。按上述条件制得的试样容重为390kg/m3，抗折强度1.0MPa，抗压强度1.4MPa ；【具体实施方式】^
按实施方式一所述方法，只是将碳酸钙的用量改为8份，其余操作条件与实施方式一相同。按上述条件制得的试样容重为