CN104671738B - 一种页岩硅藻泥壁材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种页岩硅藻泥壁材及其制备方法。本页岩硅藻泥壁材由以下原料组分，按所示重量份比例配制而成，硅藻页岩10～50份、氧化石墨烯1～10份、石墨烯专用分散剂0.5～5份、硅酸钠5～30份、磷硅酸0.5～5份、触媒级纳米氧化锌1～5份、膨润土1～5份、纤维素0.01～0.1份。其制备方法为，按照上述重量份比例称取各原料组分，投入到混合机中混合2小时，各原料组分相互混合均匀后即得本页岩硅藻泥壁材。本发明一种页岩硅藻泥壁材，通过合理的原料选材和组分配比，是的本壁材具有开放时间长、粘结强度高、抗菌性强和净化率高的优点；同时，本发明还提供了该页岩硅藻泥壁材工艺简单易行的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种页岩硅藻泥壁材及其制备方法。
背景技术
现在随着环境污染越来越严重，空气中甲醛和TVOC等污染物越来越多，特别是室内装修越来越复杂，其相应使用的木质复合材料和粘结材料越来越多，因为复合材料粘结材料里大多数的甲醛、苯和TVOC等含量严重超标，新房装修污染物超标的达到7成以上，部分严重的超标达8倍以上。严重着影响居住者的身心健康，有的甚至因为装修污染导致全家住院者有之，林患绝症者有之，因此现在室内装修污染成为危害人类健康的头号杀手。
现在市面上对付装修污染用的主要材料为活性炭和硅藻土，主要是应用其纳米微孔对甲醛、苯、TVOC等的吸附性来达到治理的目的。而甲醛分子粒径0.45nm、苯粒径0.60nm、水分子粒径0.324nm，而活性炭的微孔孔径主要分布在100～10000nm、硅藻土的纳米孔径分布范围为50～3000nm，一般说来，当吸附材料的孔隙半径比吸附质分子的半径大2～4倍时，最有利于吸附。因此以活性炭和硅藻土为主要材料制得的吸附材料容易造成脱附现象。即因为吸附材料的孔径过大，导致吸附进去的有害物质又跑了出来。因此最适合作为治理装修污染的吸附材料的纳米孔径分布范围为1～2nm最佳，该材料可以对甲醛、苯、TVOC等有害物质做到针对性的靶向主动吸附。用开尔文关于毛细血管凝聚理论，要使毛细血管在(40～70％)RH内产生水分凝聚，孔直径应为1.16～2.96nm，要使毛细血管在(40～70％)RH内产生放湿，孔直径应为2.32～5.92nm之间，考虑水分在吸防湿之前毛细血管表面已有一层或者多层分子吸附，最后得出孔径在3～7.4nm之间其且分布均匀的材料在(40～70％)RH之间可以自主的调节空气湿度，具有最佳的调湿性能。另外，现在的室内壁材通常使用熟石灰和可再分散乳胶粉作为其粘合剂，由于熟石灰的粘结是通过为与空气中的二氧化碳反应形成碳酸钙来粘结的，因此壁材成型后部分未完全反应的熟石灰会返碱造成花色现象，并且熟石灰加水后强碱会灼伤施工师傅的双手，对环境不友好。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种页岩硅藻泥壁材及其制备方法。
为解决上述技术问题，本页岩硅藻泥壁材由以下原料组分，按所示重量份比例配制而成，硅藻页岩10～50份、氧化石墨烯1～10份、石墨烯专用分散剂0.5～5份、硅酸钠5～30份、磷硅酸0.5～5份、触媒级纳米氧化锌1～5份、膨润土1～5份、纤维素0.01～0.1份。
上述原料组分中，所述硅藻页岩产自山东临朐山旺化石层，形成于1800万年前的中新世，主要成分是硅藻壳和粘土，硅藻壳表面聚集着丰富的纳米孔隙，其中1～10nm范围内的数量为主，比表面积达到110m2/g，细孔容积0.58cm3/g.是硅藻土的4-8倍，制作的功能性壁材具有更强的吸附性和自主调节湿度的能力；所述氧化石墨烯由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，层间具有二维平面晶体结构孔结构，比表面积高达206m2/g，纳米孔隙分布在0.1～100nm的范围，具有丰富的含氧官能团，可以吸附和脱附各种原子和分子，对造成室内装修污染的甲醛苯等有害物质有很强的吸附性，石墨烯是世上最薄也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2～3％的光，可以将照射到页岩硅藻泥表面的光线传到到页岩硅藻泥内部，增加了纳米材料的利用率，并且石墨烯作为纳米片状结构可以均匀的分散在页岩硅藻泥体系内，对纳米氧化锌等材料具有分散隔绝作用，阻止纳米氧化锌材料的再次团聚发挥最佳功能；所述硅酸钠为一种无机矿黏合剂，主要成分为二氧化硅，粘结力强、强度较高，耐酸性、耐热性好，硬化后形成的二氧化硅网状骨架，没有连续成膜，所以保留了页岩硅藻泥的孔隙，使页岩硅藻泥保持有良好的呼吸性；所述磷酸硅为一种硅酸钠新型固化剂，遇水缓慢的溶解，逐步释放出磷酸和硅酸，磷酸继续水解形成磷酸根离子和氢离子，氢离子代替易引起水解的钠离子，使硅胶形成链状聚合物起到固化的作用，磷酸硅作为新型固化剂比氟硅酸钠固化剂相比，凝固速度慢，硅胶的析出更加均匀，页岩硅藻泥的开放时间长，更利于师傅的施工，氟硅酸有低毒，不适合作为内墙原料使用，磷酸硅无毒无味，更加环保；所述触媒级纳米氧化锌可以利用光谱中的远红外光和可见光产生电解反应，生成氢氧根离子和氧根离子，释放出天然的负氧离子，将甲醛分解成水和二氧化碳，起到净化空气的作用，并且纳米氧化锌析出锌离子破坏霉菌的细胞壁，因此可以起到抑制霉菌生长的效果，达到防霉抗霉的目的，是一种天然的无机抗菌材料；所述膨润土：具有吸水膨胀的效果，可以增加涂料的稠度和施工性。本发明原料组分中所述的再分散乳胶粉容易成膜，造成吸附孔隙的堵塞，影响壁材对有害物质的吸附。为保护其吸附性，本发明采用天然二氧化硅作为粘结剂，二氧化硅在干燥时失水形成一层网状的保护膜，保证了吸附材料的呼吸性。硅藻页岩对湿度具有调节能力，因此会有部分的水分残留，因此页岩硅藻泥的防霉抗菌性也是必须考虑的问题。氧化石墨烯作为新型的抗菌材料对大肠杆菌的抑制率达到了90％，氧化石墨烯的抗菌性源于对大肠杆菌细胞膜的破坏，是一种天然的无机抗菌材料。因此添加了氧化石墨烯的壁材可以达到防霉抗菌的效果。氧化石墨作为二联层状结构，拥有很高的比表面积(高达206㎡/g)和广泛的纳米孔隙分布(0.1nm—100nm)，因此对室内装修污染中的甲醛等有害物质有较强的吸附能力。并且石墨烯有很高的离子交换能力和高导电性，形成高效导电网络，使墙面不易产生静电，有效的防止页岩硅藻泥壁材表面对灰尘的吸附。
进一步的，作为优选配比方案，本页岩硅藻泥壁材由以下原料组分，按所示重量份比例配制而成，硅藻页岩30份、氧化石墨烯5份、石墨烯专用分散剂2份、硅酸钠20份、磷硅酸2份、触媒级纳米氧化锌3份、膨润土3份、纤维素0.15份。
进一步的，作为优选配比方案，本页岩硅藻泥壁材由以下原料组分，硅藻页岩30份、氧化石墨烯3份、石墨烯专用分散剂1份、硅酸钠25份、磷硅酸4份、触媒级纳米氧化锌4份、膨润土2份、纤维素0.3份。
本页岩硅藻泥壁材的制备方法为，按照上述重量份比例称取各原料组分，投入到混合机中混合2小时，各原料组分相互混合均匀后即得本页岩硅藻泥壁材。
本发明一种页岩硅藻泥壁材，通过合理的原料选材和组分配比，是的本壁材具有开放时间长、粘结强度高、抗菌性强和净化率高的优点；同时，本发明还提供了该页岩硅藻泥壁材工艺简单易行的制备方法。
具体实施方式
实施例1：分别称取硅藻页岩30份、氧化石墨烯5份、石墨烯专用分散剂2份、硅酸钠20份、磷硅酸2份、触媒级纳米氧化锌3份、膨润土3份、纤维素0.15份,将上述原料分别投入到混合机中混合2小时，各原料组分相互混合均匀后即得本页岩硅藻泥壁材A。
实施例2：分别称取硅藻页岩30份、氧化石墨烯3份、石墨烯专用分散剂1份、硅酸钠25份、磷硅酸4份、触媒级纳米氧化锌4份、膨润土2份、纤维素0.3份,将上述原料分别投入到混合机中混合2小时，各原料组分相互混合均匀后即得本页岩硅藻泥壁材B。
实施例3：分别称取硅藻页岩10份、氧化石墨烯10份、石墨烯专用分散剂5份、硅酸钠5份、磷硅酸0.5份、触媒级纳米氧化锌1份、膨润土5份、纤维素0.01份,将上述原料分别投入到混合机中混合2小时，各原料组分相互混合均匀后即得本页岩硅藻泥壁材C。
实施例4：分别称取硅藻页岩20份、氧化石墨烯8份、石墨烯专用分散剂3份、硅酸钠15份、磷硅酸1份、触媒级纳米氧化锌2份、膨润土4份、纤维素0.05份,将上述原料分别投入到混合机中混合2小时，各原料组分相互混合均匀后即得本页岩硅藻泥壁材D。
实施例5：分别称取硅藻页岩50份、氧化石墨烯1份、石墨烯专用分散剂0.5份、硅酸钠30份、磷硅酸5份、触媒级纳米氧化锌5份、膨润土1份、纤维素0.5份,将上述原料分别投入到混合机中混合2小时，各原料组分相互混合均匀后即得本页岩硅藻泥壁材E。
将上述实施例取相同分量的页岩硅藻泥分别加入等量份数的水搅拌均匀涂抹在石膏板上观察表干时间、粘结强度、抗菌性能以及甲醛分解能力测的数据与市面上取得的一般硅藻泥做对比，结果如下表所示：
从上表对比数据可以看出，实施例3、4制得的页岩硅藻泥壁材C、D的粘结强度低有脱粉现象，实施例5制得的页岩硅藻泥壁材E虽然无脱粉现象，但甲醛净化效果最高，但是抗菌性无法达到1级的标准因此也。实施例1和2制得的制得的页岩硅藻泥壁材A、B具有开放时间长、粘结强度高、抗菌性强和净化率高的优点，因此，实施例1、2为本发明最佳实施例。
上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种页岩硅藻泥壁材，其特征是：本页岩硅藻泥壁材由以下原料，按所示重量份比例配制而成，硅藻页岩30份、氧化石墨烯5份、石墨烯专用分散剂2份、硅酸钠20份、磷硅酸2份、触媒级纳米氧化锌3份、膨润土3份、纤维素0.15份；
所述页岩硅藻泥壁材的制备方法为，按照上述重量份比例称取各原料组分，投入到混合机中混合2小时，各原料组分相互混合均匀后即得本页岩硅藻泥壁材。
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