CN101234881B

CN101234881B - 一种可自动调节室内湿度的调湿建筑材料

Info

Publication number: CN101234881B
Application number: CN200810017527XA
Authority: CN
Inventors: 闫增峰; 尚建丽; 马斌齐; 黄沛增
Original assignee: Xian University of Architecture and Technology
Current assignee: Xian University of Architecture and Technology
Priority date: 2008-02-20
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2028-02-20
Also published as: CN101234881A

Abstract

本发明公开了一种可自动调节室内湿度的调湿建筑材料，该建筑材料的原料组成及重量百分比含量为：60％～80％的建筑石膏，8％～15％的植物纤维，5％～15％的氯化锂溶胶，3％～8％的石膏缓凝剂，4％～9％的白水泥。该建筑材料调湿能力强、放湿效果明显、造价较低、原材料获取容易。

Description

一种可自动调节室内湿度的调湿建筑材料

技术领域

本发明涉及一种可自动调节室内湿度的调湿建筑材料。

背景技术

居住环境的热舒适感取决于室内空气温度和空气相对湿度的影响。空气的含湿量过高，使人产生潮湿、胸闷等不适感，诱发关节炎等疾病；助长各种霉菌病毒大量繁殖发育，影响食品加工和保存。但空气含湿量过低，又会使人产生皮肤过敏、眼鼻干燥，呼吸系统抵抗能力下降，致使呼吸到感染和气喘等疾病侵入，另外湿度过低还会引起静电现象，不利于身体健康。室内湿环境的大小会影响到围护结构的湿状况与结构安全性、建筑寿命；以及建筑围护结构的热工性能。

利用自然能源改善建筑室内环境，创造具有生态环境的低能耗健康节能建筑，开展绿色建筑等研究，世界各国学者普遍关注。特别是近几年来，我国能源形势紧张，使得建筑节能工作备受重视，研究如何利用“被动式”手段调节和改善室内物理环境成为我国当前建筑物理环境研究领域亟待开展的研究课题。

1、国外研究现状

日本在调湿建筑材料研究方面远远领先于国内。从1980年开始至1987年，日本在博物馆、历史资料馆、纪念馆、寺庙、图书馆、美术馆以及书库等建筑中，大约近百项工程中使用了调湿材料，对文物及重要的美术书刊的保护与保管起了很大的作用。1993年岩佐宏，船崎镬等人利用硅藻土制造出既简单又价廉的调湿材料但是调湿性能有待提高。1995年Yoshida Takayuki等利用酸处理过的硅酸盐混合吸水物质制成湿度控制材料控制室内湿度，但是材料调节湿度范围仅可控制50％～60％内。2000年Kobayashi Etsuo发明了可以抗菌的调湿材料及建筑材料，在具备一定室内调湿能力的同时增加了材料的抗菌性能。2001年Hanada Kozo利用400℃～1300℃高温炭化，50-200目标准筛得到的炭化物颗粒通过加入粘结剂加热压制成炭化物调湿材料，可安装在床板下产生调湿作用，但制作工艺复杂，造价较高。2001年Yoshida Shigeo等人研制出墙体调湿材料解决了普通可调湿建筑石膏的在绝热高湿度下不能调节湿度的难题。此外，日本还申请了多项关于湿度调节或控制材料的专利，奠定了日本作为调湿材料研究领域的主导。目前在日本，具有调节湿度的建筑材料种类有地板、墙体隔板、天花板、墙体材料等。

2、国内研究现状

1994冯乃谦以沸石为原材料制成的调湿材料，可使容器内湿度稳定在60％-70％之间，而作参照的没有放置调湿材料样品的容器内部湿度在50％-90％之间浮动，但本材料的调湿幅度较小。1997年上海博物馆开发了以硅胶为主的调湿材料的。1999年王新江与日本名古屋工业技术研究所渡村信泊利用煤系高岭土制备自律型调湿材料。2001年华侨大学建筑系冉茂宇研究了硅胶的吸放湿性能，硅胶具有较好的吸湿能力，但其放湿效果不好且价格较高。2002年中国科学院过程研究所杜尚丰等人进行了智能型调湿陶瓷材料的研究与开发，对高岭石硬质矿进行粉碎、高温焙烧、碱溶解处理后加压成型，其最大水蒸气吸附量高达18％，调湿陶瓷材料虽然具有较好的调适能力，但制作工艺复杂，不适合工业化大量生产。2004年北京工业大学环能学院研制出新型调湿涂料可使密闭空间内的相对湿度在40分钟内由92.5％降低到97.5％，存在调湿效果不明显的缺点。

总的来说，国内研究中目前被用做湿度调节的材料有海泡石、高岭土、蒙脱土、沸石等，但都没有形成较大的研究气候和成熟的建材产品。这不仅和我国的研究和技术水平有关，也和社会的发展水平有关。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可自动调节室内湿度的调湿建筑材料，该建筑材料调湿能力强、放湿效果明显、造价较低、原材料获取容易。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

本发明可自动调节室内湿度的调湿建筑材料的原料组成及重量百分比含量为：60％～80％的建筑石膏，8％～15％的植物纤维，5％～15％的氯化锂溶胶，3％～8％的石膏缓凝剂，4％～9％的白水泥。

所述建筑石膏化学成份包含有：以β半水石膏(βCaSO₄·1/2H₂O)为主要成分，不预加任何外加剂的粉状胶结料。

所述植物纤维为将稻草或麦秸杆或稻草与麦秸杆相混合，粉碎成小于5mm的粉状。

所述氯化锂溶胶的原料组成及重量百分比含量为：5％～15％的LiCl与80％～95％聚丙烯酸系高吸水树脂溶胶。聚丙烯酸系高吸水树脂溶胶是采用高吸水树脂与蒸馏水按1∶99(质量比)混合成溶胶。

所述石膏缓凝剂为柠檬酸或酒石酸。

所述白水泥为白色硅酸盐水泥熟料。

所述白水泥制作过程为：白水泥加入石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料。

本发明的有益效果是：

本发明与国内外现有的调湿材料调湿性能以及制作工艺相比，具有以下优点：

1、调湿效果明显，吸放湿速度快。使用本材料的房间与不使用本材料的房间相比相对湿度平均降低5％左右。在实际应用中，当室内相对湿度在30％～60％范围内波动时，1m²的调湿板材，可使10m³左右的空间的相对湿度降低8％左右。在吸湿阶段，当室内门窗的透气量为3.9～11.72m³/h时，1m²的调湿板材，最大可降低空气含湿量0.30g/kg左右。

本发明在循环试验中，试样的吸放湿量有一定的衰减，但衰减幅度较小，且衰减幅度逐渐减小；得出的试样的循环吸放湿衰减系数比较小，说明本调湿材料的调湿性能比较稳定，具有持续的调湿能力。

2、价格低廉。本发明的造价仅为海泡石、高岭土类调湿材料的50％左右，是硅胶类调湿材料的30％左右。

3、材料易获取。植物纤维采用稻草、麦秸农作物秸秆粉碎成粉料，在农村极易获取，而且价格很低。

4、制作工艺简单。制作机械仅需要一台搅拌机以及制作板材的模具，适合不同类型的工厂加工制作。

具体实施方式

本发明以建筑石膏作为主要基体胶结材料，在其中加入具有较好吸湿能力的植物纤维和氯化锂溶胶，同时加入提高材料强度的白水泥和延长材料凝固时间的石膏缓凝剂加工而成。

本发明氯化锂溶胶的制备过程如下：

1、将含量为8％的LiCl与含量为92％的聚丙烯酸系高吸水树脂溶胶混合而成。聚丙烯酸系高吸水树脂溶胶是采用高吸水树脂与蒸馏水按1∶99(质量比)混合成溶胶。

2、将含量为12％的LiCl与含量为88％的聚丙烯酸系高吸水树脂溶胶混合而成。聚丙烯酸系高吸水树脂溶胶是采用高吸水树脂与蒸馏水按1∶99(质量比)混合成溶胶。

实施例：

各种原料的化学成分如下：

原料	成分(化学分子式)
		建筑石膏	以β半水石膏(βCaSO<sub>4</sub>·1/2H<sub>2</sub>O)为主要成分
植物纤维	稻草或麦秸杆或稻草与麦秸杆相混合，粉碎成小于5mm的粉状
		氯化锂溶胶	LiCl+聚丙烯酸系高吸水树脂溶胶
石膏缓凝剂	柠檬酸或酒石酸
		白水泥	白色硅酸盐水泥熟料加入石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料

各种原料的配料范围如下(重量百分比)：

60％～80％的建筑石膏，8％～15％的植物纤维，5％～15％的氯化锂溶胶，3％～8％的石膏缓凝剂，4％～9％的白水泥。

将上述配料加入小型搅拌机中搅拌5～10分钟，然后加水搅拌10～20分钟。

下面是本发明的具体的生产操作实例，通过实例可以进一步详细了解本发明。

实例一：

本发明可制成粘稠均匀的料浆应用于住宅室内湿度的自动调节。

(1)备料：准备好生产制作所需的原料。

(2)配料：70％的建筑石膏，9％的植物纤维，10％的氯化锂溶胶，6％的石膏缓凝剂和5％的白水泥。

(3)搅拌：将上述配料加入小型搅拌机中搅拌5～10分钟，然后加水搅拌10～20分钟，制成粘稠均匀的料浆。

(4)粉刷：施工工艺为：基层处理-墙面贴饼冲筋-墙面均匀洒水-制备料浆(复合调湿墙体材料)-料浆刮抹上墙-刮平-压实压光-检查验收。复合调湿建筑材料在刮抹上墙时首先用5mm厚粉刷石膏打底，再分层施工，每层厚度控制在8mm左右，待上一层料浆终凝后再抹下一层。用手指轻压无明显痕迹表示已终凝。

实例二：

本发明可制成粘稠均匀的料浆应用于博物馆室内湿度的自动调节。

(1)同实例一。

(2)配料：60％的建筑石膏，13％的植物纤维，12％的氯化锂溶胶，7％的石膏缓凝剂和8％的白水泥。

(3)同实例一。

(4)同实例一。

实例三：

本发明可制成粘稠均匀的料浆应用于办公室内湿度的自动调节。

(1)同实例一至二。

(2)配料：75％的建筑石膏，8％的植物纤维，7％的氯化锂溶胶，4％的石膏缓凝剂和6％的白水泥。

(3)同实例一至二。

(4)同实例一至二。

实例四：

本发明可以制成建筑装饰板材应用于住宅室内湿度的自动调节。

(1)同实例一至三。

(2)配料：66％的建筑石膏，9％的植物纤维，13％的氯化锂溶胶，4％的石膏缓凝剂和8％的白水泥。

(3)同实例一至三。

(4)干燥成型：将搅拌好的料浆装入模具，制成规格不小于500mm×500mm×20mm的板材(制作板材的标准参照《普通纸面石膏板标准》(GB/T 9775-88))，将板材放在50°左右的烘箱当中烘干5～10小时。

(5)在板材上绘制各种图案制作成精美装饰品悬挂在室内。

实例五：

本发明可以制成建筑装饰板材应用于博物馆室内湿度的自动调节。

(1)同实例一至四。

(2)配料：72％的建筑石膏，11％的植物纤维，6％的氯化锂溶胶，4％的石膏缓凝剂和7％的白水泥。

(3)同实例一至四。

(4)同实例四。

(5)同实例四。

在本发明的组配成分中，当植物纤维的含量占16％～30％时，材料的吸湿能力比植物纤维含量占8％～15％的配方提高2％～3％左右。但当加水混合搅拌而成作为复合调湿建筑材料涂抹在墙体上时，墙体表面易产生裂纹，表面光洁度和色泽较差。植物纤维含量占16％～30％的复合调湿建筑材料经加水搅拌制成板材时，其纵向断裂荷载和横向断裂荷载均不符合《普通纸面石膏板标准》。

因此，我们采用配比为60％～80％的建筑石膏，8％～15％的植物纤维，5％～15％的氯化锂溶胶，3％～8％的石膏缓凝剂，4％～9％的白水泥的调湿材料作为本发明的配方。

本发明在使用当中具有循环吸放湿能力，调湿性能比较稳定，具有持续的调湿能力。

本发明在实际推广使用中，住户普遍反映室内湿度控制在了一个较舒适的范围内，室内无异味，墙面较光滑，无裂纹。施工方便，便于冬季施工。本发明不论是在墙体上的粉刷施工、还是制作的板材都达到了设计要求，而且制作成本低廉，吸放湿效果明显，材料的寿命长。

Claims

1.一种可自动调节室内湿度的调湿建筑材料，其特征是：该建筑材料原料组成及重量百分比含量为：60％～80％的建筑石膏，8％～15％的植物纤维，5％～15％的氯化锂溶胶，3％～8％的石膏缓凝剂，4％～9％的白色硅酸盐水泥熟料；上述建筑石膏的化学成份以β半水石膏为主要成分，不预加任何外加剂的粉状胶结料，β半水石膏分子式为βCaSO₄·1/2H₂O；上述氯化锂溶胶的原料组成及重量百分比含量为：5％～15％的LiCl与80％～95％的聚丙烯酸系高吸水树脂溶胶。

2.根据权利要求1所述的一种可自动调节室内湿度的调湿建筑材料，其特征是：所述植物纤维为将稻草或麦秸杆或稻草与麦秸杆相混合，粉碎成小于5mm的粉状。

3.根据权利要求1所述的一种可自动调节室内湿度的调湿建筑材料，其特征是：所述聚丙烯酸系高吸水树脂溶胶是采用高吸水树脂与蒸馏水按质量比为1∶99混合成溶胶。

4.根据权利要求1所述的一种可自动调节室内湿度的调湿建筑材料，其特征是：所述石膏缓凝剂为柠檬酸或酒石酸。