一种含稀土催化剂的轻质吸音板及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种建筑装潢材料， 特别涉及一种用于安装在墙体上的吸音板材。背景技术 吸音板是指板状的具有吸音减噪作用的材料， 主要应用于影剧院、 音乐厅、 博物 馆、 展览馆、 图书馆、 审讯室、 画廊、 拍卖厅、 体育馆、 报告厅、 多功能厅、 酒店大堂、 医院、 商 场、 学校、 琴房、 会议室、 演播室、 录音室、 KTV 包房、 酒吧、 工业厂房、 机房、 家庭降噪等对声学 环境要求较高及高档装修的场所。
吸音板按照制作材料分为木质吸音板、 矿棉吸音板、 布艺吸音板、 聚酯纤维吸音 板、 金属吸音板五大类。其中， 木质吸音板根据声学原理加工而成 ； 矿棉吸音板的表面布满 深浅、 形状、 孔径各不相同的孔洞 ； 布艺吸音板的核心材料是离心玻璃棉 ； 聚酯纤维吸音板 是一种理想的吸声装饰材料。其原料是 100％的聚酯纤维， 具有吸音、 环保、 阻燃、 隔热、 保 温、 防潮、 防霉变、 易除尘、 易切割、 可拼花、 施工简便、 稳定性好、 抗冲击能力强 ； 金属吸音板 是在一金属板体的底面密布凹设诸多锥底具有一椭圆形微细孔的三角锥， 又在金属板体的 顶面设具成形为微细波浪型表面， 且于波浪型表面上对应椭圆形微细孔处上方周围也凹设 成形三角锥， 反射的声波相互碰撞干扰而产生衰减， 同时， 即使部分声波将穿透三角锥锥底 的椭圆形微细孔， 也会造成声波穿透损失， 达到吸音效果。
吸音板的研究众多， 主要如下， 例如授权公告号为 CN201037234Y 的实用新型专利 公开了一种高强水泥基轻质复合吸声板单元构件， 主要由吸声板壁及袋装吸声材料构成 ； 复合吸声板壁上方设有与上方复合吸声板单元构件配装的凸筋， 吸声板壁下方有与下方一 块复合吸声板单元构件配装的凹槽， 在吸声板壁的两大空腔中间部位外侧面设有装配时与 结构钢梁用钢件固定用的凹槽， 吸声板壁朝向噪音源的一面开有吸声孔， 每个大空腔底部 开有排水孔， 应为吸声板的板壁上具有吸声孔， 导致吸声板的强度低。
又例如公开号为 CN1296876 的发明专利申请公开了一种木材泡沫水泥吸声板的 制造方法， 该方法将水泥发泡剂和水泥混匀后再与木屑混匀， 放入模具中加压、 发泡、 固化， 在室温下固化 12 ～ 48 小时后脱模， 然后在室温下继续固化一至二周得木材泡沫水泥吸声 板产品， 发泡剂为含异氰酸酯基团的有机物或铝粉， 发泡剂的用量为 2 ～ 50 公斤 / 米 3， 该 制备方法工艺繁杂， 生产时间长， 生产成本高， 吸声板由木材与水泥制备而成， 由于木材与 水泥的膨胀系数不同， 导致制成的吸声板的强度低， 容易变形。
再如授权公告号为 CN1308551C 的发明专利公开了水泥基复合吸声材料、 其制造 方法及一种声屏障吸声板。 该水泥基复合吸声材料由纤维质多孔吸波材料、 表面改性剂、 水 泥和水混合分层布料压制而成， 其中纤维质多孔吸波材料为木梗、 植物秸秆或棒状材料， 其 分层布料、 截面尺寸为 0.5 ～ 6mm×0.5 ～ 6mm， 长度为 30mm ～ 150mm。本发明经原料搅拌、 合模加压、 养护、 切割等步骤加工水泥基复合吸声材料， 虽然该吸声材料的降噪系数高、 防 火防腐， 可直接用作吸声型声屏障， 但是该声屏障吸声板的物理性能质量重， 强度低， 抗压 强度和抗弯曲断裂荷载强度低。
发明内容 本发明的目的是针对以上现有技术的问题， 提供一种轻质吸音板及其制备方法， 该轻质吸音板质轻、 强度高， 吸声效果好， 制备的吸音板的吸声系数高， 达到国家标准一级 标准， 能够起到优异的吸音效果。
为实现本发明的目的， 本发明一方面提供一种含稀土催化剂的轻质吸音板， 包括 如下原料 ： 水泥、 粉煤灰、 石膏粉、 聚丙烯纤维、 可再分散性乳胶粉、 膨胀珍珠岩、 发泡剂、 稀 土催化剂。
其中， 组成吸音板的原料的重量份配比为 ：
特别是， 原料的重量份配比优选为 ：其中， 所述的水泥选择为硅酸盐水泥 ； 所述石膏粉为熟石膏， 其化学分子式为 CaSO4·1/2H2O ； 所述聚丙烯纤维选择单丝状聚丙烯纤维 ； 所述的可再分散性乳胶粉为醋酸 乙烯酯 (VAC) 与叔碳酸乙烯酯 (VeoVa) 共聚的可再分散性乳胶粉 ； 所述膨胀珍珠岩的直径 为 1-3mm ； 所述发泡剂为阴离子表面活性剂类的发泡剂 ； 所述的稀土催化剂为氯化镧。
尤其是， 可在分散性乳胶粉的 50％水溶液粘度为 0.5 ～ 2.0Pa·s。
特别是， 聚丙烯纤维的密度为 0.85-0.91g/cm3， 当量直径为 18-48um。
本发明另一方面提供一种上述含稀土催化剂的轻质吸音板的制备方法， 包括如下
顺序进行的步骤 ：
1) 将膨胀珍珠岩、 水泥、 粉煤灰、 石膏、 聚丙烯纤维、 可再分散性乳胶粉、 稀土催化 剂依次加入搅拌机中， 进行搅拌， 并向原料中加入水， 制成搅拌均匀的混合物料 ；
2) 将发泡剂和水置于制泡机中， 制成泡沫后送入搅拌机中， 与混合物料搅拌均匀， 制得吸音板砂浆 ；
3) 将吸音板砂浆通过注浆机加入到模具中， 静置， 形成吸音板板坯 ；
4) 将吸音板板坯送入养护区进行养护处理。
其中， 步骤 1) 中所述原料的重量份配比为 ：
特别是， 所述原料的重量份配比优选为 ：特别是， 所述的水泥选择为硅酸盐水泥 ； 所述石膏粉为熟石膏， 其化学分子式为 CaSO4·1/2H2O ； 所述聚丙烯纤维选择单丝状聚丙烯纤维 ； 所述的可再分散性乳胶粉为醋酸 乙烯酯 (VAC) 与叔碳酸乙烯酯 (VeoVa) 共聚的可再分散性乳胶粉 ； 所述膨胀珍珠岩的直径 为 1-3mm ； 所述发泡剂为阴离子表面活性剂类的发泡剂 ； 所述的稀土催化剂为氯化镧。
尤其是， 可在分散性乳胶粉的 50％水溶液粘度 (Pas) 为 0.5 ～ 2.0 ； 聚丙烯纤维的 3 密度为 0.85-0.91g/cm ， 当量直径为 18-48um。
其中， 步骤 1) 中所述的混合物料的含水率为 20-30％， 优选为 22-25％； 步骤 3) 中 2 2 -3 所述制成的泡沫的气泡比表面积为 250-254cm /cm ， 表面粘度为 50-55×10 Pa·s， 泡沫的
高度为 181-190mm(0min)、 178-180mm(5min)， 消泡时间≥ 5100min， pH 值为 7-11， 空气量为 4.0-4.2％。
其中， 在步骤 4) 中静置的时间为 5-6 小时 ； 步骤 5) 中所述的养护处理的温度为 60-80℃， 相对湿度为 50％ -100％， 养护时间为 8-24 小时。
本发明制备的轻质吸音板体具有如下的优点 ：
1、 本发明制备的轻质吸音板质量轻， 面密度低于 88.5Kg/m2， 节约了原材料， 降低 了生产成本。
2、 本发明制备的轻质吸音板强度高， 吸音板的表面抗压强度高， 达到 5.1MPa 以 上； 抗弯曲断裂荷载达到 1.8KPa 以上， 制备的轻质吸音板的物理性能符合建筑工业行业标 准 JG/T169-2005《建筑隔墙用轻质条板》 的要求。
3、 本发明制备的轻质吸音板的吸声效果好， 隔声效率高， 隔声量达到 32dB 以上， 吸声系数达到 0.79-0.82， 表面轻质吸音板的声学性能符合国家标准 GB/T20247-2006《声 学混响室吸声测量》 、 GB/T16731-1997《建筑吸声产品的吸声性能分级》 的要求， 达到国家标 准 GBJ121-88《建筑隔声评价标准》 的一级要求。
4、 本发明制备的轻质吸音板的制备过程中采用氯化镧作为稀土催化剂进行催化 作用， 与原料水泥， 粉煤灰， 石膏粉， 发泡剂， 发生加气催化反应， 放出氢气， 使得无机材料充 分加气并且相互充分反应， 加快了制备速度， 缩短了生产时间， 提高了生产效率。 5、 本发明轻质吸音板在制备过程中由于稀土催化剂氯化镧的催化作用， 产生的氢 气在板坯的硬化过程中在吸音板内部形成大量的孔隙， 不仅使得制备的吸音板质轻， 强度 高， 不扭曲变型， 而且还由于吸音板内的孔隙， 提高了吸音板的吸音效果。
具体实施方式
实施例 1
1、 按照如下重量份配比备料
其中， 所述的水泥为标号为 42.5R 的硅酸盐水泥 ； 所述粉煤灰购自福州华能火力 发电厂的一级粉煤灰 ； 所述聚丙烯纤维为单丝状聚丙烯纤维， 其密度为 0.91g/cm3， 其当量 直径为 18-48um ； 所述可再分散性乳胶粉为 VAC/VeoVa 共聚的可在分散性乳胶粉 ( 山西三 维集团股份有限公司生产， 型号 ： SWF-04)， 其中固含量≥ 98 ％， 灰分为 8-12 ％， 堆密度为
300-500g， 50％水溶液粘度为 0.5-2.0Pa·s ； 所述膨胀珍珠岩的直径为 1-3mm ； 发泡剂购自 江苏清婷洗涤品有限公司的阴离子表面活性剂类发泡剂， 型号为 HF ； 所述的稀土催化剂为 氯化镧。
2、 制备砂浆
1) 将膨胀珍珠岩加入搅拌机中， 启动搅拌机， 然后在搅拌状态下依次加入水泥， 粉 煤灰， 熟石膏， 聚丙烯纤维， 可再分散性乳胶粉， 稀土催化剂， 水， 搅拌均匀， 制得混合物料， 其中， 混合物料的含水率为 22.88％。
2) 将发泡剂和 10kg 的水加入到发泡机 ( 烟台金特通用设备制造有限公司 ) 中进 行制泡， 然后将制成的泡沫送入搅拌站 ( 青州泰华工程机械有限公司 ) 中， 与混合物料搅拌 2 均匀， 制得吸音板砂浆， 其中， 发泡机制成的泡沫的气泡比表面积为 254cm /cm2， 表面粘度为 -3 50×10 Pa·s， 泡沫的高度在 0 分钟时为 181mm， 即 181mm(0min)、 放置 5 分钟后的高度为 178mm， 即 178mm(5min)， 消泡时间≥ 5100min， 制得的吸音板砂浆。
3、 灌浆处理
将吸音板砂浆通过注浆机加入到吸音墙板模具中， 待模具上方的排气孔全部有吸 音板砂浆排出时， 停止灌浆处理， 吸音墙板模具静置放置 5 小时， 形成吸音板板坯， 其中模 具的大小尺寸为 3960*500*90mm ；
吸音板板坯的大小尺寸还可以是其他尺寸， 例如可以是实际设计的任意尺寸大小。 4、 养护及成型处理
将吸音墙板模具拉开， 取出吸音板板坯后， 并送入养护区进行养护处理， 得到成品 吸音板， 其中， 养护区的养护温度 60℃， 相对湿度 90％， 养护时间 12 小时。
制成的吸音板切割成所需规格的板材。
按照建筑工业行业标准 JG/T169-2005《建筑隔墙用轻质条板》 检测制备的轻质吸 音板的面密度、 表面抗压强度、 抗弯曲断裂荷载， 检测结果见表 1。
按国家标准 GB/T20247-2006《声学混响室吸声测量》 、 GB/T16731-1997《建筑吸声 产品的吸声性能分级》 方法测试制备的轻质吸音板的吸声系数、 测试结果见表 1。
实施例 2
1、 按照如下重量份配比备料
其中， 所述的水泥为标号为 52.5R 的硅酸盐水泥 ； 所述粉煤灰购自福州华能发电 厂， 的一级粉煤灰 ； 所述聚丙烯纤维为单丝状聚丙烯纤维， 其密度为 0.85g/cm3， 其当量直径 为 18-48um ； 所述可再分散性乳胶粉是 VAC/VeoVa 共聚的可在分散性乳胶粉 ( 山西三维集 团股份有限公司生产， 型号 ： SWF-04)， 其 50％水溶液粘度为 0.5-2.0Pa· s； 所述发泡剂购自 江苏清婷洗涤品有限公司的阴离子表面活性剂类发泡剂， 型号为 HF ； 所述的稀土催化剂为 氯化镧。
2、 制备砂浆
1) 将膨胀珍珠岩加入搅拌机中， 启动搅拌机， 然后在搅拌状态下依次加入水泥， 粉 煤灰， 熟石膏， 聚丙烯纤维， 可再分散性乳胶粉， 稀土催化剂， 水， 搅拌均匀， 制得混合物料， 其中， 混合物料的含水率为 20％。
2) 将发泡剂和 10kg 的水加入到发泡机中进行制泡， 然后将制成的泡沫送入搅拌 机中， 与混合物料搅拌均匀， 制得吸音板砂浆， 其中， 发泡机制成的泡沫的气泡比表面积为 2 2 -3 252cm /cm ， 表面粘度为 52×10 Pa·s， 泡沫的高度在 0 分钟时为 187mm， 即 187mm(0min)、 放置 5 分钟后的高度为 179mm， 即 179mm(5min)， 消泡时间≥ 5100min， 制得的吸音板砂浆。
3、 灌浆处理 将吸音板砂浆通过注浆机加入到模具中， 待模具上方的排气孔全部有吸音板砂浆 排出时， 停止灌浆处理， 吸音墙板模具静置放置 5-6 小时， 形成吸音板板坯， 其中模具的大 小尺寸为 3960*500*90mm。
4、 养护及成型处理
将吸音墙板模具拉开， 取出吸音板板坯后， 并送入养护区进行养护处理， 其中， 养 护区的养护温度 80℃， 相对湿度 50％， 养护时间 8 小时。
制成的吸音板切割成所需规格的板材。
按照建筑工业行业标准 JG/T169-2005《建筑隔墙用轻质条板》 检测制备的轻质吸 音板的面密度、 表面抗压强度、 抗弯曲断裂荷载， 检测结果见表 1。
按国家标准 GB/T20247-2006《声学混响室吸声测量》 、 GB/T16731-1997《建筑吸声 产品的吸声性能分级》 方法测试制备的轻质吸音板的吸声系数、 隔声量， 测试结果见表 1。
实施例 3
1、 按照如下重量份配比备料
其中， 所述的水泥为标号为 42.5R 的硅酸盐水泥 ； 所述粉煤灰购自福州华能发电 厂， 的一级粉煤灰 ； 所述聚丙烯纤维为单丝状聚丙烯纤维， 其密度为 0.91g/cm3， 其当量直径 为 18-48um ； 所述可再分散性乳胶粉是 VAC/VeoVa 共聚的可在分散性乳胶粉 ( 山西三维集 团股份有限公司生产， 型号 ： SWF-04)， 其 50％水溶液粘度为 0.5-2.0Pa· s； 所述发泡剂购自 江苏清婷洗涤品有限公司的阴离子表面活性剂类发泡剂， 型号为 HF ；； 所述的稀土催化剂 为氯化镧。
2、 制备砂浆
1) 将膨胀珍珠岩加入搅拌机中， 启动搅拌机， 然后在搅拌状态下依次加入水泥， 粉 煤灰， 熟石膏， 聚丙烯纤维， 可再分散性乳胶粉， 稀土催化剂， 水， 搅拌均匀， 制得混合物料， 其中， 混合物料的含水率为 20％。
2) 将发泡剂和 10kg 的水加入到发泡机中进行制泡， 然后将制成的泡沫送入搅拌 机中， 与混合物料搅拌均匀， 制得吸音板砂浆， 其中， 制成的泡沫的气泡比表面积为 250cm2/ cm2， 表面粘度为 55×10-3Pa· s， 泡沫的高度在 0 分钟时为 185mm， 即 185mm(0min)、 放置 5 分 钟后的高度为 178mm， 即 178mm(5min)， 消泡时间≥ 5100min， 制得的吸音板砂浆。
3、 灌浆处理
将吸音板砂浆通过注浆机加入到模具中， 待模具上方的排气孔全部有吸音板砂浆 排出时， 停止灌浆处理， 吸音墙板模具静置放置 5.5 小时， 形成吸音板板坯， 其中模具的大 小尺寸为 3960*500*90mm.
4、 养护及成型处理
将吸音墙板模具拉开， 取出吸音板板坯后， 并送入养护区进行养护处理， 其中， 养 护区的养护温度 70℃， 相对湿度 80％， 养护时间 24 小时 ；
制成的吸音板切割成所需规格的板材。
按照建筑工业行业标准 JG/T169-2005《建筑隔墙用轻质条板》 检测制备的轻质吸 音板的面密度、 表面抗压强度、 抗弯曲断裂荷载， 检测结果见表 1。
按国家标准 GB/T20247-2006《声学混响室吸声测量》 、 GB/T16731-1997《建筑吸声 产品的吸声性能分级》 方法测试制备的轻质吸音板的吸声系数、 隔声量， 测试结果见表 1。
实施例 4
1、 按照如下重量份配比备料
其中， 所述的水泥为标号为 42.5R 的硅酸盐水泥 ； 所述粉煤灰购自福州华能发电 厂的一级粉煤灰 ； 所述聚丙烯纤维为单丝状聚丙烯纤维， 其密度为 0.91g/cm3， 其当量直径 为 18-48um ； 所述可再分散性乳胶粉为 VAC/VeoVa 共聚的可在分散性乳胶粉 ( 山西三维集 团股份有限公司生产， 型号 ： SWF-04)， 其 50％水溶液粘度为 0.5-2.0Pa·s ； 所述膨胀珍珠 岩的直径为 1-3mm ； 所述发泡剂购自江苏清婷洗涤品有限公司的阴离子表面活性剂类发泡 剂， 型号为 HF ； 所述的稀土催化剂为氯化镧。
2、 制备砂浆
1) 将膨胀珍珠岩加入搅拌机中， 启动搅拌机， 然后在搅拌状态下依次加入水泥， 粉 煤灰， 熟石膏， 聚丙烯纤维， 可再分散性乳胶粉， 稀土催化剂， 水， 搅拌均匀， 制得混合物料， 其中， 混合物料的含水率为 22％。
2) 将发泡剂和 10kg 的水加入到发泡机中进行制泡， 然后将制成的泡沫送入搅拌 机中， 与混合物料搅拌均匀， 制得吸音板砂浆， 其中， 发泡机制成的泡沫的气泡比表面积为 2 2 -3 254cm /cm ， 表面粘度为 50×10 Pa·s， 泡沫的高度在 0 分钟时为 181mm， 即 181mm(0min)、 放置 5 分钟后的高度为 178mm， 即 178mm(5min)， 消泡时间≥ 5100min， 制得的吸音板砂浆。
3、 灌浆处理 将吸音板砂浆通过注浆机加入到模具中， 待模具上方的排气孔全部有吸音板砂浆 排出时， 停止灌浆处理， 吸音墙板模具静置放置 6 小时， 形成吸音板板坯， 其中模具的大小 尺寸为 3960*500*90mm。
4、 养护及成型处理
将吸音墙板模具拉开， 取出吸音板板坯后， 并送入养护区进行养护处理， 其中， 养 护区的养护温度 60℃， 相对湿度 90％， 养护时间 12 小时 ；
制成的吸音板切割成所需规格的板材。
按照建筑工业行业标准 JG/T169-2005《建筑隔墙用轻质条板》检测制备的轻 质吸音板的面密度、 表面抗压强度、 抗弯曲断裂荷载， 检测结果见表 1。按国家标准 GB/ T20247-2006《声学混响室吸声测量》 、 GB/T16731-1997《建筑吸声产品的吸声性能分级》 方 法测试制备的轻质吸音板的吸声系数、 隔声量， 测试结果见表 1。
实施例 5
1、 按照如下重量份配比备料
其中， 所述的水泥为标号为 42.5R 的硅酸盐水泥 ； 所述粉煤灰购自福州华能发电 厂的一级粉煤灰 ； 所述聚丙烯纤维为单丝状聚丙烯纤维， 其密度为 0.85g/cm3， 其当量直径 为 18-48um ； 所述可再分散性乳胶粉为 VAC/VeoVa 共聚的可在分散性乳胶粉 ( 山西三维集 团股份有限公司生产， 型号 ： SWF-04)， 其 50％水溶液粘度为 0.5-2.0Pa·s ； 所述膨胀珍珠 岩的直径为 1-3mm ； 所述发泡剂购自江苏清婷洗涤品有限公司的阴离子表面活性剂类发泡 剂， 型号为 HF ； 所述的稀土催化剂为氯化镧。
2、 制备砂浆
1) 将膨胀珍珠岩加入搅拌机中， 启动搅拌机， 然后在搅拌状态下依次加入水泥， 粉 煤灰， 熟石膏， 聚丙烯纤维， 可再分散性乳胶粉， 稀土催化剂， 水， 搅拌均匀， 制得混合物料， 其中， 混合物料的含水率为 25％。
2) 将发泡剂和 10kg 的水加入到发泡机中进行制泡， 然后将制成的泡沫送入搅拌 机中， 与混合物料搅拌均匀， 制得吸音板砂浆， 其中， 发泡机制成的泡沫的气泡比表面积为 2 2 -3 254cm /cm ， 表面粘度为 55×10 Pa·s， 泡沫的高度在 0 分钟时为 190mm， 即 190mm(0min)、 放置 5 分钟后的高度为 180mm， 即 180mm(5min)， 消泡时间≥ 5100min， 制得的吸音板砂浆。
3、 灌浆处理 将吸音板砂浆通过注浆机加入到吸音墙板模具中， 待模具上方的排气孔全部有吸 音板砂浆排出时， 停止灌浆处理， 吸音墙板模具静置放置 5 小时， 形成吸音板板坯， 其中模 具的大小尺寸为 3960*500*90mm。
4、 养护及成型处理
将吸音墙板模具拉开， 取出吸音板板坯后， 并送入养护区进行养护处理， 其中， 养 护区的养护温度 70℃， 相对湿度 70％， 养护时间 16 小时。
制成的吸音板切割成所需规格的板材。
按照建筑工业行业标准 JG/T169-2005《建筑隔墙用轻质条板》 检测制备的轻质吸 音板的面密度、 表面抗压强度、 抗弯曲断裂荷载， 检测结果见表 1。
按国家标准 GB/T20247-2006《声学混响室吸声测量》 、 GB/T16731-1997《建筑吸声 产品的吸声性能分级》 方法测试制备的轻质吸音板的吸声系数、 测试结果见表 1。
表 1 轻质吸音板的性能检测结果
检测结果表明 ：1、 本发明制备的轻质吸音板的表面抗压强度高， 达到 5.1MPa 以上， 远远高于国家 标准的 3.5Mpa ； 轻质吸音板的抗弯曲断裂荷载达到 1.8KPa 以上 ； 面密度低于 88.5Kg/m2， 制 备的轻质吸音板的物理性能符合建筑工业行业标准 JG/T169-2005《建筑隔墙用轻质条板》 的要求。
2、 本发明制备的轻质吸声系数达到 0.79-0.82， 说明本发明制备的轻质吸音板的 声学性能符合国家标准 GB/T20247-2006《声学混响室吸声测量》 、 GB/T16731-1997《建筑吸 声产品的吸声性能分级》 的要求。13