CN103146264A

CN103146264A - 一种多功能硅藻泥

Info

Publication number: CN103146264A
Application number: CN2013100688252A
Authority: CN
Inventors: 刘成楼; 唐国军
Original assignee: BEIJING GUOTAI RUIHUA FINE ALGAE SILICON SPECIAL MATERIALS CO LTD
Current assignee: BEIJING GUOTAI RUIHUA FINE ALGAE SILICON SPECIAL MATERIALS CO LTD
Priority date: 2013-03-05
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2033-03-05
Also published as: CN103146264B

Abstract

本发明公开了一种多功能硅藻泥，以醋酸乙烯酯一乙烯共聚乳液(VAE)与硅溶胶按质量比1∶1复配乳液为成膜物，以硅藻土为调湿填料，以高分子吸水性树脂为调湿剂，以相变储能微胶囊为蓄能调温填料，以负离子抗菌添加剂为抗菌防霉材料，在多种助剂的配合下，用常规涂料生产设备搅拌混合制备而成，本发明具有自动调温控温、吸湿放湿、抗菌防霉、清新空气、去除有害气体、释放负离子、隔音降噪及生态环保的多种功能，夏季降低室内温度3℃左右，冬季可提高室内温度2℃左右，夏季节省空调电能30％，冬季节省采暖能耗20％。具有良好的推广应用前景。

Description

一种多功能硅藻泥

所属技术领域

本发明涉及建筑涂料技术领域，具体说是涉及到一种建筑物内墙装饰用多功能硅藻泥。

背景技术

当今，低碳环保、节能减排是世界各个国家经济可持续发展的基本准则。随着社会的发展及生活水平的提高，人们的环保和健康意识明显增强，对居住环境的舒适度和安全性要求越来越高。室内温度、空气相对湿度、空气质量是居住舒适度的重要环境参数。当室内温度为20-23℃、相对湿度为50-60％、VOC含量低、负离子含量高时，人体感觉舒适，有益健康。为了实现建筑节能，利用相变潜热来实现能量的储存和利用，有利于开发环保节能型的相变复合材料，是近年来材料科学和能源利用领域一个十分活跃的科学前沿。

相变储能微胶囊是一种定形相变材料，对太阳能、工业废热、生活余热具有吸收-储存-释放功能，从而达到调控周围环境温度的目的。调湿材料具有自律性调节湿度功能，开发应用调湿材料对节约能源、改善环境舒适性、促进生态环境具有重要意义。目前在建筑领域中应用的硅藻泥，一般都具有调湿、净化空气、隔音等性能，但不具备抗菌防霉和自动调温性能。尽快研制出一种自动调温、控温、吸湿放湿、抗菌防霉、释放负离子、去除有害气体、生态环保等多功能的硅藻泥涂料，是本技术领域中当前急需研究解决的重要任务。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动调温控温、吸湿放湿、抗菌防霉、清新空气、释放负离子、隔音降噪、生态环保的多功能硅藻泥。

本发明的另一个目的是提供多功能硅藻泥的制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种多功能硅藻泥，是以醋酸乙烯酯一乙烯共聚乳液(VAE)与硅溶胶按质量比1∶1混合复配物为基料成膜物，以硅藻土为调湿填料，以高分子吸水性树脂为调湿剂，以相变储能微胶囊为蓄能调温填料，以负离子抗菌添加剂为抗菌防霉材料，在多种助剂的配合下，用常规涂料生产设备搅拌混合制备而成；

多功能硅藻泥中的各组分构成如下：

以上各组分计量单位以质量分数/％计；

多功能硅藻泥制备工艺如下：

A.硅溶胶/VAE复配乳液的制备：

a.将醋酸乙烯酯一乙烯共聚乳液(VAE)用AMP-95调pH值至9-9.5；

b.硅溶胶改性：将硅溶胶加入搅拌罐中，中速搅拌下加入0.15份十二烷基磺酸钠和0.15份润湿剂X-405，再加0.5份硅烷偶联剂及消泡剂，搅拌分散30min，再静置24h；

c.按质量比1∶1的比例，在搅拌下将改性硅溶胶加入VAE乳液中，搅拌混合均匀，调体系pH值＝9-9.5，制成硅溶胶/VAE乳液复合成膜物；

B.相变储能微胶囊的制备：

d.将50份水加入反应釜中，搅拌中加入9份海藻酸钠和2.4份壳聚糖，逐渐升温至60℃，溶解后保温待用；

e.将相变温度为23℃的石蜡39份加入反应釜中，升温至60-70℃搅拌熔融成液体，保温待用；

f.氯化钙1.5份加入5份水中溶解成溶液，待用；

将第d步骤制备成的海藻酸钠和壳聚糖混合水溶液加入分散罐中，在1500r/min搅拌下，徐徐加入第e步骤制成的熔融石蜡，高速分散15min，变慢速搅拌，在500r/min下缓慢加入氯化钙水溶液，搅拌中交联6h，滤去水分成滤饼，在60℃下烘干成相变储能微胶囊粉体，平均粒径0.3mm，相变潜热103.1J/g；

C.多功能硅藻泥的制备

将去离子水加入分散罐中，搅拌中加入高吸水性树脂、增稠剂溶解均匀，加入分散剂、润湿剂、消泡剂等助剂，再加入复合乳液成膜物搅拌混合均匀，加入硅藻土、相变储能微胶囊粉体搅拌均匀成稠浆状硅藻泥，经振动筛过滤、装桶，制成多功能硅藻泥。

本发明配方中原材料的选择及其机理：

1.成膜物的选择：

成膜物是影响硅藻泥涂层物理性能和环保性能的首要因素。用作硅藻泥的成膜物，其涂膜要求有较高的透气性、粘结强度、耐水性、柔韧性和低VOC含量。聚合物与水接触时，水分子与聚合物中的-O-、-S-、-N-等形成氢键，增强了吸湿能力。聚合物的极性越大，吸水能力越强，而非极性聚合物吸湿量几乎为零，分子链上极性基团的种类和数量决定了吸湿能力；吸湿强度也与聚合物结构有关，分子越规整越不利于吸湿；膜的致密程度也会影响涂膜的吸湿能力，连续性越好，膜越致密，越不利于水分渗透，连续性越差，毛细作用越强，越利于水分子渗透。醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液(VAE)，具有极性强、粘结强度高、吸湿性好、耐水性优、柔性佳等特点，由于不含APEO和甲醛，醋酸乙烯残留单体极低(＜0.05％)，Tg和MFFT低，无需添加成膜助剂可自行成膜，并且具有极低VOC含量，适于作硅藻泥的成膜物。单纯乳液型涂料的调湿性不是很理想，在VAE乳液中加入无机成膜物硅溶胶，二者质量比为1∶1时，涂膜的附着力和吸湿量均提高1倍。这是因为调湿涂料中添加适量硅溶胶，改善了涂膜的透水透气、防腐、耐水性。由于VAE乳液与硅溶胶相容性较差，二者直接混合复配易出现相分离和后增稠现象，因此必须对二者分别进行改性处理。首先将VAE乳液的PH值由6调至9-9.5，使其与硅溶胶的PH值接近；其次用表面活性剂和硅烷偶联剂对硅溶胶的细粒子进行包覆处理，使硅烷偶联剂中的无机偶联基团(RO)m-与硅溶胶中带羟基SiO₂胶粒表面产生交联或吸附，使偶联剂和表面活性剂以单分子层或多分子层的形式在SiO₂粒子表面形成保护膜，从而消弱了纳米SiO₂粒子的表面能和吸附力，改善二者混合后的相容性、亲合性及稳定性。

2.相变储能材料的选择

相变储能材料，是指在一定的温度范围内，利用材料本身的相变或者结构变化，向环境自动吸收或释放潜热，从而达到调节环境温度的一类物质，目前，常用的相变储能材料有无机物和有机物两大类，本发明制备的相变储能微胶囊粉体为有机物材料，是利用海藻酸钠和壳聚糖为复合载体材料(壁材)、复配石蜡(熔点23℃)为相变材料(芯材)、氯化钙为交联剂，通过海藻酸钠阴离子和二价钙离子螯合物形成空间网络大分子，将石蜡固定在三维网络中，形成密封性好、内部为空间网状结构的核-壳相变储能微珠，其芯壁质量比为3∶1，具有蓄能性能好、物化性能稳定、热工性能好、相变温度可调节、可加工成定形相变材料等优点。其调温机理是：当室内温度高于相变储能材料的相变温度(23℃)时，相变材料由固态转变为液态的过程中，吸收空气传导热和基层的蓄热，并将热能储存起来，由此降低室内温度，同时减少热能通过墙体向外传导，具有等效热阻作用；当环境温度低于相变材料的相对温度(23℃)时，相变材料由液态转变为固态，又将吸收储存的热能释放出来，从而调节室内温度，减少温差变化的幅度。

3.调湿材料的选择

调湿材料是一种依靠自身的吸放湿性能，感应所调空间空气湿度的变化，通过对空气中水分的吸附与解吸来自动调节密闭空间的湿度，目前开发的调湿材料有：硅胶、无机盐类、有机高分子类和复合型调湿材料。本发明选用无机矿物硅藻土和有机高分子吸水性树脂复合作吸湿材料。硅藻土是单细胞低等水生植物硅藻的遗骸堆积而成的，是一种含水二氧化硅矿物，经特殊处理提纯、磨细后，成为一种密度小，质轻松散、多微孔结构粉末，孔隙率达85％以上，比表面积达53.8万/(cm²/g)，饱和吸湿量达16％，具有较大的孔容(1.34mg/g)和内比表面积。高吸水性树脂由丙烯酸、丙烯酰胺、交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺经引发剂过硫酸钾引发反应而成，具有吸湿膨胀、放湿还原、高吸水、高放水、高增稠和水分迁移等性能。

4.抗菌剂的选择

在硅藻泥制备的过程中，加入适量抗菌剂，便成为抗菌防霉硅藻泥。本发明选用的是负离子抗菌添加剂，是一种含负离子的晶体物质与无机抗霉剂相结合的功能型材料。其晶体所带的负离子与空气中带正电荷的有毒有害气体及细菌等相遇时便发生中和、包覆沉降；分散在涂膜中的负离子素晶体，每个颗粒周围都形成一个微电场，细菌、微生物在电场电流作用下进行分解；分散在涂膜中的无机抗菌剂，在水和光的作用下溶出金属离子或产生强氧化和分解能力的超氧离子自由基和羟基自由基，将细菌中的有机物氧化成CO₂、H₂O等，起到杀菌作用。将1％质量份负离子抗菌添加剂添加到蓄能调湿硅藻泥中，使其即具有调温调湿性能，又具有杀菌防霉、释放负离子、祛除有害气体、清新空气等性能。

本发明经过检测，其性能如下表：

多功能硅藻泥的性能表

从测试结果可看出，本发明的各项性能符合本领域国家标准。

由于采用了上述以以醋酸乙烯酯一乙烯共聚乳液(VAE)与硅溶胶按质量比1∶1混合复配物为成膜物，以硅藻土为调湿填料，以高分子吸水性树脂为调湿剂，以相变储能微胶囊粉体为蓄能调温填料，以负离子抗菌添加剂为抗菌防霉材料，在多种助剂的配合下，用常规涂料生产设备搅拌混合制备而成的技术方案，使得本发明具有自动调温控温、吸湿放湿、抗菌防霉、清新空气、祛除有害气体、释放负离子、隔音降噪及生态环保的多种功能，夏季降低室内温度3℃左右，冬季可提高室内温度2℃左右，按每升降1℃能耗增减10％计算，夏季节省空调电能30％，冬季节省采暖能耗20％。达到了发明目的。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细描述本发明：一种多功能硅藻泥，是以醋酸乙烯酯一乙烯共聚乳液(VAE)与硅溶胶按质量比1∶1混合复配物为成膜物，以硅藻土为调湿填料，以高分子吸水性树脂为调湿剂，以相变储能微胶囊粉体为蓄能调温填料，以负离子抗菌添加剂为抗菌防霉材料，在多种助剂的配合下，用常规涂料生产设备搅拌混合制备而成；

多功能硅藻泥中的各组分构成如下：

以上各组分计量单位以质量分数/％计；

多功能硅藻泥制备工艺如下：

A.硅溶胶/VAE复配乳液的制备：

a.将醋酸乙烯酯一乙烯共聚乳液(VAE)用AMP-95调pH值至9-9.5；

c.按质量比1∶1的比例，在搅拌下将改性硅溶胶加入VAE乳液中，搅拌混合均匀，调体系pH值＝9-9.5，制成硅溶胶乳液成膜物；

B.相变储能微胶囊粉体的制备：

f.氯化钙1.5份加入5份水中溶解成溶液，待用；

C.多功能硅藻泥的制备

g将去离子水加入分散罐中，搅拌中加入高吸水性树脂、增稠剂溶解均匀，加入分散剂、润湿剂、消泡剂等助剂，再加入硅溶胶/VAE复合乳液搅拌混合均匀，加入硅藻土、相变储能微胶囊粉体搅拌均匀成稠浆状硅藻泥，经振动筛过滤、装桶，制成多功能硅藻泥。

Claims

1.一种多功能硅藻泥，以醋酸乙烯酯一乙烯共聚乳液(VAE)与硅溶胶按质量比1∶1混合复配物为成膜物，以硅藻土为调湿填料，以高分子吸水性树脂为调湿剂，以相变储能微胶囊粉体为蓄能调温填料，以负离子抗菌添加剂为抗菌防霉材料，在多种助剂的配合下，用常规涂料生产设备搅拌混合制备而成；

多功能硅藻泥中的各组分构成如下：

以上各组分计量单位以质量分数/％计。

2.如权利要求1所述多功能硅藻泥的制备方法：其工艺步骤如下：

多功能硅藻泥制备工艺如下：

硅溶胶/VAE复配乳液的制备：

a.将醋酸乙烯酯一乙烯共聚乳液用AMP-95调pH值至9-9.5；

c.按质量比1∶1的比例，在搅拌下将改性硅溶胶加入醋酸乙烯酯一乙烯共聚乳液中，搅拌混合均匀，调体系pH值＝9-9.5，制成硅溶胶乳液成膜物；

相变储能微胶囊粉体的制备：

f.氯化钙1.5份加入5份水中溶解成溶液，待用；将第d步骤制备成的海藻酸钠和壳聚糖混合水溶液加入分散罐中，在1500r/min搅拌下，徐徐加入第e步骤制成的熔融石蜡，高速分散15min，变慢速搅拌，在500r/min下缓慢加入氯化钙水溶液，搅拌中交联6h，滤去水分成滤饼，在60℃下烘干成相变储能微胶囊粉体，平均粒径0.3mm，相变潜热103.1J/g；

多功能硅藻泥的制备：

G.将去离子水加入分散罐中，搅拌中加入高吸水性树脂、增稠剂溶解均匀，加入分散剂、润湿剂、消泡剂等助剂，再加入硅溶胶/VAE复配乳液搅拌混合均匀，加入硅藻土、相变储能微胶囊粉体搅拌均匀成稠浆状硅藻泥，经振动筛过滤、装桶，制成多功能硅藻泥。