CN104499678B - 表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖及其制备方法。表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖包括硅藻土素面饰砖和附着在硅藻土素面饰砖表面的聚碳酸酯薄膜。本发明表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖配方科学、合理，在保证水分子进出的同时，能按照设计增加硅藻土饰砖作为室内建筑材料的装饰艺术效果。该表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖的制备方法简单、易行，能实现工业化批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及硅藻土装饰建材技术，尤其涉及一种表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖及其制备方法。
背景技术
空气湿度影响建筑物质量、居住者舒适度和呼吸系统健康，是一项重要的环境参数。将空气湿度控制在合适的水平是提高人居条件的一个重要途径。除了采用空气加湿器外，还可以使用具备湿度调节功能的多孔矿物材料如硅藻土等作为建筑装修用材料将室内湿度控制在合适的水平。如日本专利P2001-219059A和P2012-149392A公开的利用硅藻页岩制备的建筑材料可将空气湿度调节在相对湿度50-70％的舒适范围。这种多孔结构可以调节室内湿度的原理是硅藻土等多孔矿物即使经过烧结工艺也保留大量的微孔，在毛细现象的作用下改变水蒸汽的饱和蒸气压。当空气湿度过大时可以从空气中吸收水分子以降低空气湿度；而且吸收的水分子在空气干燥时还可以从孔结构中蒸发出来，从而起到湿度缓冲和调节的功能。这种采用多孔矿物材料控制环境湿度的优点是避免使用电力等能源、且温和无噪声，符合节能环保的要求。
以硅藻土为原料制备具有吸放湿功能的建筑装修用功能饰砖通过烧结工艺制备。为保留水分子进出的通道，硅藻土饰砖的表面不可以施釉而保留为素面特征。根据使用硅藻土产地的不同，通过烧结获得的多孔饰砖的颜色为白色或淡红色。尽管不影响室内湿度控制功能的发挥，但所得的硅藻土饰砖颜色单调而枯燥，装饰的观感效果不良。但如果采用传统饰砖的工艺在表面施釉又会导致水分子扩散进出多孔结构的通道被堵塞，使其失去调湿功能。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有硅藻土饰砖颜色单调而枯燥的问题，提出一种表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖，砖在保证水分子进出的同时，能按照设计增加硅藻土饰砖作为室内建筑材料的装饰艺术效果。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖，包括硅藻土素面饰砖和附着在硅藻土素面饰砖表面的聚碳酸酯薄膜。
进一步地，所述硅藻土素面饰砖为以硅藻土为主要原料经过压力成型和高温烧结获得的多孔陶瓷制品，具有湿度调节功能。
进一步地，所述聚碳酸酯薄膜为经过染色的聚碳酸酯薄膜。
进一步地，所述聚碳酸酯薄膜厚度为2-100μm，优选为20-50μm。
进一步地，所述聚碳酸酯薄膜孔径尺寸分布在0.2-6μm。
进一步地，所述聚碳酸酯薄膜采用的聚碳酸酯分子量为5-10万。
本发明所述硅藻土素面饰砖为未经施釉的硅藻土砖，这种硅藻土素面饰砖暴露的是陶瓷本体。
本发明的另一个目的还提供了一种表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)配置聚碳酸酯的氯甲烷溶剂2wt％-10wt％；
(2)将硅藻土素面饰砖在水中浸泡2-30分钟后取出，优选为浸泡5-10分钟取出，将聚碳酸酯的氯甲烷溶剂喷涂在硅藻土素面饰砖表面，喷涂量控制在0.04-4kg/m2，优选0.2-1.0kg/m2；
(3)将上述饰砖在80％-95％相对湿度、23-35℃条件下处理直至干燥，处理时间不短于36小时；
(4)将步骤(3)得到的样品转移至45℃-60℃烘干箱处理2-24小时得到表面覆有多孔有机膜的硅藻土素面饰砖。
进一步地，将聚碳酸酯的氯甲烷溶剂透过图案模板的镂空区喷涂在硅藻土素面饰砖表面。所获得的表面覆有多孔有机膜的硅藻土素面饰砖图案形状由喷涂时使用的图案模板决定。
进一步地，步骤(2)中的喷涂速率为0.1-1.2m/s。
进一步地，所述聚碳酸酯为经过染色的聚碳酸酯。
进一步地，所述图案模板厚度不超过2mm。
本发明表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖结构科学、合理，其制备方法简单、易行，与现有技术相比较具有以下优点：
(1)本发明采用的覆膜前的硅藻土饰砖为未经施釉的素面饰砖，具备调节空气湿度的功能。附着在硅藻土素面饰砖表面的聚碳酸酯薄膜为孔径分布为0.2-6μm的多孔结构，能作为水分子在硅藻土饰砖与环境空气之间扩散的通道，使硅藻土饰砖保持了吸放湿的功能。本发明可以利用表面覆膜改善硅藻土素面饰砖的装饰效果，同时不影响其吸放湿性能的发挥。
(2)采用图案模板喷涂聚碳酸酯的氯甲烷溶剂，所得的有机聚合物膜图案与喷涂时使用的模板形状一致，从而增强饰砖的装饰效果。
综上，本发明得到的表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖易于生产、方便表面美术设计，同时不影响吸放湿功能的发挥。
附图说明
图1为实施例1表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖的扫描电镜图；
图2为实施例1未图案化硅藻土素面饰砖的吸放湿曲线；
图3为实施例1表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖的吸放湿曲线；
图4为实施例1面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖的剖面示意图。
其中：1-硅藻土素面饰砖；2-聚碳酸酯薄膜。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明：
实施例1
本实施例公开了一种表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖，其结构如图4所示：包括硅藻土素面饰砖1和附着在硅藻土素面饰砖表面的聚碳酸酯薄膜2。其中所述硅藻土素面饰砖1为以硅藻土为主要原料经过压力成型和高温烧结获得的多孔陶瓷制品，具有湿度调节功能。所述聚碳酸酯薄膜2厚度为10μm，孔径尺寸分布在2-5μm。
所述表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖的吸放湿性能不受表面图案化的影响，其制备方法步骤如下：
取一块900℃下烧结制备的硅藻土素面饰砖，其规格为10cm×15cm×8mm。
将上述硅藻土饰砖于室温下在水中浸泡5分钟后取出，取一块面积足以覆盖该饰砖的1mm厚聚乙烯薄板作为图案模板，图案为6cm×12cm的对称菱形，将图案模板覆盖于硅藻土饰砖表面。
以分子量为5万的聚碳酸酯(PC)为原料，配置质量分数3％的二氯甲烷溶液。将该溶液以0.2m/s的速度喷涂于饰砖表面菱形模板的空心区域，喷涂量约为1.5g。
将上述饰砖在室温25℃和91％相对湿度下保持3天。
取下图案模板后将表面涂有有机物的硅藻土饰砖置于50℃干燥箱中处理5小时得到表面覆盖菱形结构聚合物膜的硅藻土饰砖。聚合物覆盖的面积占总面积的48％。表面覆盖有机物的扫描电镜形貌如图1所示。
分别测试表面覆膜前后同样表面积(10cm×15cm)硅藻土饰砖的吸放湿性能，测试前除上表面外其余五面以不透气的铝箔包覆。在室温和83RH％湿度条件下放置24小时测试质量变化为吸湿量，吸湿24小时候在33RH％下放置24小时的质量变化为放湿量。吸放湿量与饰砖质量的比值为吸放湿比。未图案化硅藻土素面饰砖的吸放湿曲线如图2所示。按照上述方法测试，覆有菱形图案前后分别经过24小时和24小时放湿的质量变化如图3所示。其中，未覆盖菱形图案的硅藻土饰砖吸放湿比分别为6.1％和5.3％；48％面积覆盖菱形图案的硅藻土饰砖吸放湿比例粉笔为6.0％和5.3％。综上，图案化前后的硅藻土素面饰砖吸放湿性能几乎没有发生变化。
实施例2
本实施例公开了一种表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖，包括硅藻土素面饰砖和附着在硅藻土素面饰砖表面的聚碳酸酯薄膜。其中所述硅藻土素面饰砖为以硅藻土为主要原料经过压力成型和高温烧结获得的多孔陶瓷制品，具有湿度调节功能。所述聚碳酸酯薄膜为经过染色的聚碳酸酯薄膜，厚度为25μm，孔径尺寸分布在0.5-2μm。该聚碳酸酯薄膜采用的聚碳酸酯分子量为8万。
表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖的制备方法，即硅藻土素面饰砖的图案化，包括以下步骤：
(1)配置聚碳酸酯的氯甲烷溶剂10wt％；
(2)将硅藻土素面饰砖在水中浸泡30分钟后取出，将聚碳酸酯的氯甲烷溶剂透过图案模板的镂空区喷涂在硅藻土素面饰砖表面。喷涂速率为0.8m/s，喷涂量控制在0.3kg/m2；所获得的表面覆有多孔有机膜的硅藻土素面饰砖图案形状由喷涂时使用的图案模板决定。图案模板厚度约为25μm。
(3)将上述饰砖在95％相对湿度、35℃条件下处理直至干燥，处理时间36小时；
(4)将步骤(3)得到的样品转移至60℃烘干箱处理2小时得到表面覆有多孔有机膜的硅藻土素面饰砖。
经检测图案化前后的硅藻土素面饰砖吸放湿性能几乎没有发生变化。
实施例3
本实施例公开了一种表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖，包括硅藻土素面饰砖和附着在硅藻土素面饰砖表面的聚碳酸酯薄膜。其中所述硅藻土素面饰砖为以硅藻土为主要原料经过压力成型和高温烧结获得的多孔陶瓷制品，具有湿度调节功能。所述聚碳酸酯薄膜为经过染色的聚碳酸酯薄膜，厚度为50μm，孔径尺寸分布在3-6μm。该聚碳酸酯薄膜采用的聚碳酸酯分子量为8万。
本实施例表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖的制备方法，即硅藻土素面饰砖的图案化，包括以下步骤：
(1)配置聚碳酸酯的氯甲烷溶剂2wt％；
(2)将硅藻土素面饰砖在水中浸泡10分钟后取出，将聚碳酸酯的氯甲烷溶剂喷涂在硅藻土素面饰砖表面，喷涂速率为0.5m/s，喷涂量控制在2kg/m2；
(3)将上述饰砖在85％相对湿度、35℃条件下处理直至干燥，处理48小时；
(4)将步骤(3)得到的样品转移至45℃烘干箱处理24小时得到表面覆有多孔有机膜的硅藻土素面饰砖。
经检测，图案化前后的硅藻土素面饰砖吸放湿性能几乎没有发生变化。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖，其特征在于，包括硅藻土素面饰砖和附着在硅藻土素面饰砖表面的聚碳酸酯薄膜；
表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖的制备方法包括以下步骤：
(1)配置聚碳酸酯的氯甲烷溶剂2wt％-10wt％；
(2)将硅藻土素面饰砖在水中浸泡2-30分钟后取出，将聚碳酸酯的氯甲烷溶剂喷涂在硅藻土素面饰砖表面，喷涂量控制在0.04-4kg/m2；
(3)将上述饰砖在80％-95％相对湿度、23-35℃条件下处理直至干燥，处理时间不短于36小时；
(4)将步骤(3)得到的样品转移至45℃-60℃烘干箱处理2-24小时得到表面覆有多孔有机膜的硅藻土素面饰砖。
2.根据权利要求1所述表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖，其特征在于，所述硅藻土素面饰砖为以硅藻土为主要原料经过压力成型和高温烧结获得的多孔陶瓷制品。
3.根据权利要求1所述表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖，其特征在于，所述聚碳酸酯薄膜为经过染色的聚碳酸酯薄膜。
4.根据权利要求1或3所述表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖，其特征在于，所述聚碳酸酯薄膜厚度为2-100μm。
5.根据权利要求1或3所述表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖，其特征在于，所述聚碳酸酯薄膜孔径尺寸分布在0.2-6μm。
6.根据权利要求1所述表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖，其特征在于，所述聚碳酸酯薄膜采用的聚碳酸酯分子量为5-10万。
7.根据权利要求1所述表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖，其特征在于，将聚碳酸酯的氯甲烷溶剂透过图案模板的镂空区喷涂在硅藻土素面饰砖表面。
8.根据权利要求1所述表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖，其特征在于，步骤(2)中的喷涂速率为0.1-1.2m/s。
9.根据权利要求7所述表面覆有多孔有机膜图案的硅藻土素面饰砖，其特征在于，所述图案模板厚度不超过2mm。
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