CN104310942A - 一种零甲醛二氧化碳吸收功能复合板材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种零甲醛且具有二氧化碳吸收功能的复合板材，所述复合板材的主要原材料包括：活性氧化镁、氯化镁溶液、木屑或刨花、微/纳米矿物掺和料、磷酸、超塑化剂、矿物颜料等。其制备方法为：按重量称取活性氧化镁、氯化镁溶液、和/或木屑或刨花、和/或微/纳米矿物掺和料、和/或磷酸、超塑化剂、和/或矿物颜料置于搅拌机中强制搅拌，采用维卡仪判断材料的稠度，当试锥的下沉深度为34-38mm时浇筑成型，常温养护或热压处理后，拆模即得。所述复合板材性能优，成本低，无甲醛等有毒气体的排放，在成型和服役期间持续吸收空气中的二氧化碳，环境和经济效益显著，应用前景广阔。

Description

一种零甲醛二氧化碳吸收功能复合板材及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，特别是涉及一种零甲醛二氧化碳吸收功能复合板材及其制备方法。 
背景技术
温室气体CO2给人类的生存和可持续发展带来了严峻挑战。目前，我国是世界第二大CO2排放国，2005年全球CO2排放总量中,我国占到约18.9%,仅次于美国。此外，我国还要承受国内经济发展带来的巨大减排压力。据预测，2020年我国GDP总量将达到51.9万亿元，如果维持目前的CO2排放强度，按照目前欧盟倡导的减排目标，到2020年我国可能面临47亿吨的CO2排放缺口。因此，为了应对CO2的减排压力，我国“十二五规划”中明确提出要加快低碳技术研发以控制温室气体排放。研发可以大量消纳CO2功能的复合材料，是经济发展和环境保护的一个双赢选择，具有十分重要的理论意义和应用价值。 
此外，在诸多的室内污染物中, 甲醛以其来源广、毒性大、污染时间长等特点, 已成为主要的室内空气污染物之一，室内空气中甲醛的主要来源是木质人造板材及其产品。虽然国内外均制定了木质板材甲醛释放量的标准，但是市场上现有的木质板材依然严重地危害着人们的健康。因此，在装修材料的选择上, 应注意严格选用环保安全型材料, 如不含甲醛的黏胶剂、大芯板、贴面板等, 从而提高装修后的空气质量。 
综上，市场上亟需一种具有CO2吸收功能同时零甲醛等有害气体释放的高性能复合板材。 
  
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种零甲醛二氧化碳吸收功能复合板材及其制备方法。本发明的板材性能优，成本低，无甲醛排放，可持续吸收空气中的二氧化碳。 
其具体技术方案如下： 
一种零甲醛二氧化碳吸收功能复合板材，包括如下组分：活性氧化镁、氯化镁溶液、木屑或刨花、微/纳米矿物掺和料、磷酸、超塑化剂。
所述复合板材中还包括矿物颜料。 
所述活性氧化镁为轻烧氧化镁，其矿物组成主要为氧化镁和碳酸镁。 
所述氯化镁溶液的波美度为28°Bé~30°Bé其用量采用维卡仪（代用法，GB/T 1346-2011）判断新拌材料的稠度，当试锥的下沉深度为36mm时材料便于浇筑成型，此时加入系统中氯化镁溶液的质量即为氯化镁溶液的用量； 
所述微/纳米矿物掺和料为球状SiO2，其粒径<400nm。
所述超塑化剂为甲基丙烯酸为主链接枝EO或PO支链聚羧酸。 
所述矿物颜料为氧化铁或氧化锰或氧化铬，用于零甲醛二氧化碳吸收功能复合板材表面形成纹理或图案。 
所述木屑或刨花与活性氧化镁的质量比为：0~1:4.5，木屑或刨花为木头加工时留下的锯末、刨花粉料。 
所述微/纳米矿物掺和料的掺量为活性氧化镁质量的0~4%； 
所述超塑化剂为甲基丙烯酸的掺量为活性氧化镁质量的1.0%；
所述磷酸的掺量为活性氧化镁质量的0~1.0%。
  
本发明还提供一种制备上述的零甲醛二氧化碳吸收功能复合板材的方法，步骤如下：按重量称取活性氧化镁、氯化镁溶液、和/或木屑或刨花、和/或微/纳米矿物掺和料、和/或磷酸、超塑化剂和矿物颜料置于搅拌机中强制搅拌，采用维卡仪判断材料的稠度，当试锥的下沉深度为34-38mm时浇筑成型，常温养护或热压处理后，拆模即得。
所述试锥的下沉深度为36mm。 
与现有技术相比，本发明具有如下的优点和有益效果： 
1、本发明所述板材中含有大量的氧化镁，可持续吸收空气中的CO2，即MgO+CO2→MgCO3，从而净化空气，降低温室效应对环境的负荷。
2、本发明所述板材所用原材料活性氧化镁、氯化镁、木屑或刨花、微/纳米矿物掺和料、磷酸、超塑化剂和矿物颜料均不含甲醛等有毒物质，有利于人们的身体健康。 
3、本发明所述板的微观结构赋予了材料优异的宏观性能。如图3a所示，针状5·1·8相相互搭接并穿插于未水化的活性氧化镁颗粒之间，并包裹于木屑周围，将木屑粘结成一个整体，从而赋予了材料优异的力学性能。从图3b中可以看到5·1·8相与木屑之间的界面，两者结合紧密，这也是材料具有优异力学性能的微观基础。磷酸外加剂改善了5·1·8相的稳定性，微/纳米矿物掺和料与系统中的OH-离子反应生成类似于水泥水化产物的凝胶因此也显著提高了材料的耐水性。 
4、本发明所述板材原材料来源广泛，生产工艺简单，成本低廉。 
  
附图说明
图1：本发明中活性氧化镁的X-射线衍射图谱； 
图2：本发明制备的零甲醛二氧化碳吸收功能复合板材外观图。
图3：3a、3b均为本发明制备的零甲醛二氧化碳吸收功能复合板材的微观结构。 
具体实施方式
以下结合具体实施例来对本发明做进一步的说明。 
实施例1 
按重量称取活性氧化镁100份，超塑化剂1份，加入波美度为28°Bé的氯化镁溶液，强制搅拌，采用维卡仪判断新拌材料的稠度，当试锥的下沉深度为34mm时浇筑成型（模具预先涂刷脱模剂，并用矿物颜料绘制图案），自然养护8小时后拆模即得。
制得的复合板材1d时抗折强度为20.4MPa，抗压强度为68.4MPa，21d时抗压强度为91.3MPa。 
  
实施例2
按重量称取活性氧化镁100份，超塑化剂1份，加入波美度为30°Bé的氯化镁溶液，强制搅拌，采用维卡仪判断新拌材料的稠度，当试锥的下沉深度为38mm时浇筑成型（模具预先涂刷脱模剂，并用矿物颜料绘制图案），自然养护8小时后拆模即得。
制得的复合板材1d时抗折强度为20.2MPa，抗压强度为76.8MPa，21d时抗压强度为104.1MPa。 
  
实施例3
按重量称取活性氧化镁100份，木屑22.2份，微纳米活性矿物掺和料4份，磷酸0.5份，超塑化剂1份，加入波美度为29°Bé的氯化镁溶液，强制搅拌，采用维卡仪判断新拌材料的稠度，当试锥的下沉深度为36mm时浇筑成型（模具预先涂刷脱模剂，并用矿物颜料绘制图案），自然养护24小时后拆模即得。
制得的复合板材3d时抗折强度为3.3MPa，抗压强度为9.6MPa，21d时抗折强度为4.0MPa,抗压强度为11.9MPa。 
  
实施例4
按重量称取活性氧化镁100份，木屑28.6份，微纳米活性矿物掺和料4份，磷酸0.5份，超塑化剂1份，加入波美度为29°Bé的氯化镁溶液，强制搅拌，采用维卡仪判断新拌材料的稠度，当试锥的下沉深度为36mm时浇筑成型（模具预先涂刷脱模剂，并用矿物颜料绘制图案），自然养护24小时后拆模即得。
制得的复合板材3d时抗折强度为2.6MPa，抗压强度为8.8MPa，21d时抗折强度为2.9MPa,抗压强度为9.0MPa。 
  
实施例5
按重量称取活性氧化镁100份，木屑22.2份，微纳米活性矿物掺和料3.5份，磷酸1.0份，超塑化剂1份，加入波美度为28°Bé的氯化镁溶液，强制搅拌，采用维卡仪判断新拌材料的稠度，当试锥的下沉深度为35mm时浇筑成型（模具预先涂刷脱模剂，并用矿物颜料绘制图案），自然养护24小时后拆模即得。
制得的复合板材养护3d，然后置于水中浸泡1d，测得其软化系数为1.16；制得的复合板材养护14d，然后置于水中浸泡3d，测得其软化系数为1.03。 
  
凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种零甲醛二氧化碳吸收功能复合板材，其特征在于：包括如下组分：活性氧化镁、氯化镁溶液、木屑或刨花、微/纳米矿物掺和料、磷酸、超塑化剂。
2.如权利要求1所述的零甲醛二氧化碳吸收功能复合板材，其特征在于：所述复合板材中还包括矿物颜料。
3.如权利要求1或2所述的零甲醛二氧化碳吸收功能复合板材，其特征在于：所述活性氧化镁为轻烧氧化镁。
4.如权利要求1或2所述的零甲醛二氧化碳吸收功能复合板材，其特征在于：所述氯化镁溶液的波美度为28°Bé~30°Bé。
5.如权利要求1或2所述的零甲醛二氧化碳吸收功能复合板材，其特征在于：所述微/纳米矿物掺和料为球状SiO2，其粒径<400nm。
6.如权利要求1或2所述的零甲醛二氧化碳吸收功能复合板材，其特征在于：所述超塑化剂为甲基丙烯酸为主链接枝EO或PO支链聚羧酸。
7.如权利要求2所述的零甲醛二氧化碳吸收功能复合板材，其特征在于：所述矿物颜料为氧化铁或氧化锰或氧化铬。
8.如权利要求1或2所述的零甲醛二氧化碳吸收功能复合板材，其特征在于：
（1）所述木屑或刨花与活性氧化镁的质量比为：0~1:4.5；
（2）所述微/纳米矿物掺和料的掺量为活性氧化镁质量的0~4%；
（3）所述超塑化剂为甲基丙烯酸的掺量为活性氧化镁质量的1.0%；
（4）所述磷酸的掺量为活性氧化镁质量的0~1.0%。
9.一种制备如权利要求1所述的零甲醛二氧化碳吸收功能复合板材的方法，其特征在于：步骤如下：按重量称取活性氧化镁、氯化镁溶液、和/或木屑或刨花、和/或微/纳米矿物掺和料、和/或磷酸、超塑化剂、和/或矿物颜料置于搅拌机中强制搅拌，采用维卡仪判断材料的稠度，当试锥的下沉深度为34-38mm时浇筑成型，常温养护或热压处理后，拆模即得。
10.如权利要求9所述的制备零甲醛二氧化碳吸收功能复合板材的方法，其特征在于：所述试锥的下沉深度为36mm。
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