CN104446283B - 高效净化空气/抗菌/自动调湿硅藻泥壁材及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高效净化空气/抗菌/自动调湿硅藻泥壁材及制备方法，其原料成分与质量组分为：硅藻土30‑50份、海泡石粉10‑20份、重钙粉1‑3份、氢氧化钙5‑15份、生石灰1‑3份、石英砂5‑15份、硅灰石粉15‑25份、羟丙基甲基纤维素1‑5份、EVA柔性胶粉2‑5份、二氧化钛介孔分子筛1‑3份、纳米氧化锌1‑5份、有机硅消泡剂1‑3份。本发明所制备的硅藻泥壁材其效果是吸附分解有害物质能力强、抗菌能力强、环保无污染、自动调湿、耐温防火，制备工艺简单。

Description

高效净化空气/抗菌/自动调湿硅藻泥壁材及制备方法

技术领域

本发明涉及一种以硅藻土为主要原材料具有装饰性和功能性的新型室内装饰材料，特别是一种高效净化空气/抗菌/自动调湿硅藻泥壁材及制备方法。

背景技术

传统的家庭装饰壁材主要分为漆类、壁纸类两种，这两种壁材在使用过程中，均存在不同程度的VOC排放，严重威胁人们的健康。随着社会发展、经济进步，人们更加注重室内装饰壁材的健康性、舒适性、环保性、美观性等功能性。硅藻土具有密度低、比表面积大、孔隙率高、吸附液体能力强、化学稳定性高、熔点高、质软、隔音、耐磨、耐热等诸多优异性能，将硅藻土制备成室内装饰材料可满足人们对于功能性室内装饰材料的要求，相比传统室内装饰材料具有广阔的发展前景。

而目前，市场上大部分硅藻泥壁材中均以纳米二氧化钛作为光催化剂，在光照条件下催化分解吸附在内的有害物质，但二氧化钛存在光催化效率低、仅在紫外光条件下发挥光催化作用，对可见光的光谱响应差、对有害物质的吸附性也较差等缺点，导致硅藻泥壁材净化空气效果无法保证，因此大多数此类硅藻泥壁材只能达到部分吸附有害物质，分解有害物质能力弱，抗菌能力也较弱，自动调湿能力不理想，难以满足人们对于持久高效吸附分解甲醛等有害物质的迫切需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种吸附分解有害物质能力强、抗菌能力强、自动调湿、耐温防火、环保无污染、制备方法简单的高效净化空气/抗菌/自动调湿硅藻泥壁材及制备方法。

本发明的技术方案是以硅藻土为主要原材料，配合硅灰石粉、海泡石粉、氢氧化钙、生石灰、石英砂、重钙粉等原材料，加入胶粉、消泡剂、漂白剂、保水材料等辅助材料制备而成的一种不开裂、不剥落、不起泡的高效净化空气/抗菌/自动调湿硅藻泥壁材。

本发明的原料以质量份数计，有如下组分：硅藻土 30-50份、海泡石粉10-20份、重钙粉1-3份、氢氧化钙5-15份、生石灰1-3份、石英砂5-15份、硅灰石粉15-25份、羟丙基甲基纤维素 1-5份、EVA柔性胶粉2-5份、二氧化钛介孔分子筛1-3份、纳米氧化锌1-5份、有机硅消泡剂1-3份。

本发明的原料最优质量比例为：硅藻土42份、海泡石粉14份、重钙粉 1份、氢氧化钙 10份、生石灰 1份、石英砂10份、硅灰石粉 22份、羟丙基甲基纤维素 3份、EVA柔性胶粉5份、二氧化钛介孔分子筛 3份、纳米氧化锌 5份、有机硅消泡剂2份。

根据以上所述的高效净化空气/抗菌/自动调湿硅藻泥壁材，其制备方法包括如下步骤：

（1）将各组分材料按质量比例称取，然后放入高速分散机，转速为300-850r/min，搅拌4-8min，使干粉材料混合均匀。

（2）按照水与壁材粉的质量比为1: 0.8-1.2称取一定量的水后，一次性缓慢加入到混合好的壁材粉中；用搅拌机搅拌8-10min至糊状，包装得到成品。

本发明的主要原料的功用：

硅藻土具有吸附能力强、吸放湿能力强、比表面积高、孔隙度大等优点，当室内湿度上升时，硅藻土壁材能够自动吸附空气中多余的水分，当室内湿度下降时，硅藻土壁材能够将储存的水分释放出来，达到调节空气湿度的作用。

二氧化钛介孔分子筛是将二氧化钛修饰于介孔分子筛的孔道内表面，合成具有光催化活性的二氧化钛修饰的介孔分子筛。介孔分子筛的高比表面积，催化反应活性中心大幅增多，大大提高了二氧化钛光催化剂的光催化效率，因此，相比单纯添加二氧化钛，负载在介孔分子筛上的二氧化钛的催化活性大幅提高。

介孔分子筛其显著特性表现在规则的孔道结构、狭窄的孔径分布、极高的比表面积以及较强的吸附性、较高的化学稳定性和水热稳定性等优异性能。

纳米氧化锌粒径在几十纳米时，其光催化性能最佳，吸附能力最强，自身性能稳定，无需紫外光照射，在常温和可见光条件下，就能进行光催化分解。在吸收太阳光线或照明光源后，可迅速分解空气中的甲醛、甲苯、VOC等有害气体。纳米氧化锌光催化剂对有机物的氧化分解过程类似于植物的光合作用，能够把空气中的有害有机物质完全分解为CO₂和H₂O，从而达到彻底清除，不会带来二次污染，并且纳米氧化锌可以破坏细菌中的细胞膜，使细菌质流失、固化病毒蛋白质，在杀毒灭菌的同时，还能分解菌毒残体上释放的有害复合物，因此，纳米氧化锌对细菌、霉菌具有很强的杀灭作用，达到抗菌的作用。

海泡石粉具有极强的吸附和分散功效，以及优异的热稳定性，耐高温可达1500-1700℃，可塑性、绝缘性等性能都非常优异。

本发明的有益效果是：

1、采用硅藻土为主要原料，海泡石粉为辅助吸附材料，使硅藻泥壁材具有极强的吸附能力，在吸附有害物质的同时，还能吸附水分，达到自动调节空气湿度的目的。此外介孔分子筛本身具有较大的比表面积，大小均匀的孔道结构使其也具有较强的吸附能力，达到辅助吸附有害物质的功效。

2、与传统的二氧化钛作为光催化剂分解有害物质制备硅藻泥相比，二氧化钛介孔分子筛及纳米氧化锌的光催化效率更高，作为高效光催化剂，可将吸附在硅藻土及海泡石粉孔道内部的有害物质，例如甲醛、甲苯等彻底氧化分解为二氧化碳和水，反应活性高，分解彻底。

3、二氧化钛介孔分子筛主要在紫外光作用下催化分解有害物质，而纳米氧化锌在紫外光及可见光作用下均能发挥光催化功能，在白天紫外光条件下，二者可共同发挥光催化功能，在夜晚白炽灯等可见光条件下纳米氧化锌也可实现光催化效应分解甲醛、甲苯等有害物质，彻底实现长期有效净化空气的效果，同时纳米氧化锌具有抗菌作用，能够有效延长硅藻泥壁材的使用寿命。

4、硅藻土、海泡石粉、二氧化钛介孔分子筛均具有高比表面积、吸附能力强、耐高温等特性，三种组分复配，在大幅度增强硅藻泥壁材吸附性的同时，吸放湿性能也得到一定提高，此外，三种组分均为耐高温材料，使得硅藻泥壁材具有优异的防火阻燃性能。

5、硅藻泥壁材制备方法简单，配方环保无污染，无毒无味，有益身体健康。

具体实施方式

现结合具体实施例，对本发明的技术内容做进一步的描述。

实施例1：

高效净化空气/抗菌/自动调湿硅藻泥壁材各成分质量组分为：硅藻土 34份、海泡石粉 14份、重钙粉 1份、氢氧化钙 8份、生石灰 1份、石英砂10份、硅灰石粉 22份、羟丙基甲基纤维素 2份、EVA柔性胶粉 4份、二氧化钛介孔分子筛 2.5份、纳米氧化锌3份、有机硅消泡剂 2份。

上述的二氧化钛介孔分子筛，是采用二氧化硅对介孔分子筛修饰改性而成（以下相同），具体步骤如下：

分别将0.12mol二乙酰丙酮合钛酸丁酯和140mL溶剂正己烷置于500mL圆底烧瓶中，加入4.0g锻烧过的介孔分子筛MCM-41，在氮气保护下于70℃搅拌回流反应24h，此时二乙酰丙酮合钛酸丁酯在孔道中的负载达到饱和，反应结束后，利用转速为5000r/min的高速离心机离心分离固体，以无水乙醇反复洗涤固体4-5次直至孔道中无未反应的二乙酰丙酮合钛酸丁酯为止，取出固体加入蒸馏水搅拌充分水解，过滤，洗涤，干燥。于50℃锻烧2h即得白色的二氧化钛修饰的介孔分子筛。

高效净化空气/抗菌/自动调湿硅藻泥壁材制备方法包括如下步骤：

（1）将各组分材料按质量比例称取，然后放入高速分散机进行均匀分散，转速为400r/min，均匀分散4分钟，成混合好的壁材粉。

（2）按照水与壁材粉的质量比为1:0.9，将水加入缓慢一次性加入到混合好的壁材粉中；用搅拌机搅拌8分钟至糊状，包装得到成品。

实施例2：

高效净化空气/抗菌/自动调湿硅藻泥壁材各组分质量比例为：硅藻土42份、海泡石粉14份、重钙粉1份、氢氧化钙10份、生石灰1份、石英砂10份、硅灰石粉22份、羟丙基甲基纤维素3份、EVA柔性胶粉5份、二氧化钛介孔分子筛3份、纳米氧化锌5份、有机硅消泡剂2份。

高效净化空气/抗菌/自动调湿硅藻泥壁材制备方法包括如下步骤：

（1）将各组分材料按质量比例称取，然后放入高速分散机进行均匀分散，转速为500转/分钟，均匀分散5分钟，成混合好的壁材粉。

（2）按照水与壁材粉的质量比为1:1，将水加入到混合好的壁材粉中；用搅拌机搅拌9分钟至糊状，包装得到成品。

实施例3：

高效净化空气/抗菌/自动调湿硅藻泥壁材各组分质量比例为：硅藻土 50份、海泡石粉 18份、重钙粉 3份、氢氧化钙 13份、生石灰 2份、石英砂13份、硅灰石粉 25份、羟丙基甲基纤维素 4份、EVA柔性胶粉 5份、二氧化钛介孔分子筛 3份、纳米氧化锌4份、有机硅消泡剂 3份。

高效净化空气/抗菌/自动调湿硅藻泥壁材制备方法包括如下步骤：

（1）将各组分材料按质量比例称取，然后放入高速分散机进行均匀分散，转速为600转/分钟，均匀分散5分钟，成混合好的壁材粉。

（2）按照水与壁材粉的质量比为1:1。1，将水加入到混合好的壁材粉中；用搅拌机搅拌10分钟至糊状，包装得到成品。

实施例1-3的硅藻泥壁材性能检测结果如下表1及表2所示：

表1 净化性能

表2 净化效果持久性

Claims (5)

1.一种高效净化空气/抗菌/自动调湿硅藻泥壁材，其特征是原料组分以质量计为：硅藻土30-50份、海泡石粉10-20份、重钙粉1-3份、氢氧化钙5-15份、生石灰1-3份、石英砂5-15份、硅灰石粉15-25份、羟丙基甲基纤维素1-5份、EVA柔性胶粉2-5份、二氧化钛介孔分子筛1-3份、纳米氧化锌1-5份、有机硅消泡剂1-3份。

2.根据权利要求1所述的一种高效净化空气/抗菌/自动调湿硅藻泥壁材，其特征是：硅藻土含水率<5%。

3.根据权利要求1所述的一种高效净化空气/抗菌/自动调湿硅藻泥壁材，其特征是：石英砂选用粒度为400目以上；海泡石粉选用粒度为200-400目；纳米氧化锌粒径为10-50nm。

4.根据权利要求1所述的一种高效净化空气/抗菌/自动调湿硅藻泥壁材，其特征是：所述的二氧化钛介孔分子筛和纳米氧化锌为光催化剂，二氧化钛介孔分子筛采用二氧化钛对介孔分子筛修饰改性而成。

5.一种如权利要求1所述高效净化空气/抗菌/自动调湿硅藻泥壁材的制备方法，其特征是包括如下步骤：

（1）按质量比例称取各组分原材料，然后放入高速分散机，转速为300-850r/min，搅拌4-8min，使干粉材料混合均匀；

（2）按照水与壁材粉的质量比为1: 0.8-1.2称取一定量的水后，一次性缓慢加入到混合好的壁材粉中；用搅拌机搅拌8-10min至糊状，包装得到成品。