CN104725068B

CN104725068B - 一种硅藻调湿板材及其制备方法

Info

Publication number: CN104725068B
Application number: CN201510102027.6A
Authority: CN
Inventors: 佟钰; 王琳; 张君男; 王晴
Original assignee: Shenyang Jianzhu University
Current assignee: Shanghai Huiyu Industrial Development Co., Ltd.
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2035-03-09
Also published as: CN104725068A

Abstract

本发明公开一种硅藻调湿板材及其制备方法。它包括以下固态原料并按下述质量份数比组成：硅藻土：石灰质原料：水泥：纤维：流化剂=（80～100）：（10～50）：（20~60）：（5～10）：（0.5～5.0）；水与所述的固态原料比为1.2~2.0，首先将将流化剂溶解到水中待用，其余固态原料加入到搅拌机容器中混合均匀，同时；将待用的流化剂溶液分三次加入到正在运转的搅拌机容器中，每次加入流化剂溶液间隔为5~10分钟，且保证满足料浆的流动性，将所得料浆倒入备好的模具内，在自重作用下流动并充满模具的各个角落，模具内的料浆自然缓慢干燥，或将模具转移到30~60^oC通风环境；经表面修整后脱模，即得到需成品。

Description

一种硅藻调湿板材及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑功能板材及其制备方法，尤其涉及一种适用于建筑内部装修装饰材料的硅藻调湿板材及其制备方法。

背景技术

硅藻土是由远古单细胞生物——硅藻的矿物质遗骸沉积而成的轻质岩石，其基本化学成分为无定型SiO₂，主要以蛋白石矿物形式存在。从结构上，硅藻土的形态决定于硅藻源细胞，完整状态下可呈现轴对称（中心纲）或镜像对称（羽纹纲）的特征，此外也会受到成岩环境条件的影响。硅藻土典型可呈现出规则有序的层次孔结构特征，因此具有比表面积大、吸附能力强、化学性质相对稳定的特点。用途上，国外主要是将硅藻土用作催化剂载体、助滤剂等。我国的硅藻土资源丰富，远景蕴藏量达3.2亿吨，居世界第二位，仅次于美国（吨），但大多为硅藻壳含量低、杂质含量较大的中、低品位矿藏，只有吉林长白等地的高品位硅藻土矿可直接加工后用作助滤剂、脱色剂等，其他硅藻土资源的用途则局限于污水处理、农肥拌制、水泥/混凝土生产、轻质填料等技术附加值相对较低的领域，无法充分发挥硅藻土的性能和价值。

近年来，随着国民经济的飞速发展和生活水平的不断提高，城乡居民对人居环境质量特别是居室空间的舒适性和安全性提出了越来越高的要求；而另一方面，人们又要直面雾霾、PM2.5、甲醛超标、二手烟、干湿失调等各种各样难以回避的环境问题。为此，人们利用硅藻土独特的孔隙结构和强大的吸附能力，开发出以硅藻泥为代表的功能性室内建筑装修材料，预期实现呼吸调湿、净化空气、吸音降噪、防火阻燃、保温隔热等多种功效。产品推出后受到广泛关注，目前已形成一定的市场规模。据不完全统计，截止2014年11月，我国的硅藻泥供应商已达500余家，发展态势良好。但不可否认的是，当前的硅藻建材行业仍存在产品品种单一、技术含量低、质量波动大等明显缺陷，亟需开发出更高档次、更佳性能的建材产品，满足各层次消费人群的需要。

2014年10月，本发明人在大量实验基础上成功制备出以硅藻土为主要原料的新型建筑板材，并申请了申请号：201410591673.9的专利，其具体是将硅藻土、消石灰、纤维、水等按一定比例均匀混合成潮湿粉料（含水10%-50%），经模压成型后，采用压蒸反应工艺获得具有规整外形的硅藻壁材，特点是密度小、比强度高、防火保温，还具有其它材料所不具备的特殊孔结构，对环境湿度的调节和周边空气的净化有显著的作用。此外，也有采用类似于硅酸钙板生产的技术，经配料、混匀、流浆（或抄取）、挤压脱水、压蒸等工艺流程，制备出具有较高表观密度和力学强度的板材，此类板材原料中可引入一定比例的硅藻土，因此也表现出一定的吸放湿能力。需要指出的是，上述制备工艺皆需要特定的成型设备，特别是大型的压力施加装置，设备投资高、占地大，影响了整条生产线的投资回报周期，因此不利于推广。

发明内容

本发明针对上述问题提供一种简便、经济的自流平成型工艺方法，在不使用大型成型设备的情况下，就可获取具有规整外形的板状坯体，其力学强度、尺寸稳定性符合自然养护或蒸养/蒸压过程的需要，同时具有轻质、多孔的结构、湿度调节、甲醛吸附的使用功能，适用于建筑室内天花板、装饰板、轻质隔墙板的一种硅藻调湿板材的制备方法。

为实现上述目的本发明解决技术问题的技术方案是：

一种硅藻调湿板材，它包括以下固态原料并按下述质量份数比组成：硅藻土：石灰质原料：水泥：纤维：流化剂 =（80～100）：（10～50）：（20~60）：（5～10）：（0.5～5.0）；水与所述的固态原料比为1.2~2.0。

所述的一种硅藻调湿板材，它包括以下固态原料并按下述质量份数比组成：硅藻土：石灰质原料：水泥：纤维：流化剂 =（85～95）：（20～40）：（30~50）：（6～8）：（1.5～4.0）；水与所述的固态原料比为1.3~1.8。

所述的一种硅藻调湿板材，它包括以下固态原料并按下述质量份数比组成：硅藻土：石灰质原料：水泥：纤维：流化剂 =90：30：40：7：3；水与所述的固态原料比为1.5。

所述的流化剂为磺酸盐聚合物或羧酸盐聚合物。

所述的硅藻土采用硅藻壳含量不低于30%，SiO₂含量不低于50%，比表面积不小于25m²/g。

所述的石灰质原料，可提供固化过程所需的Ca(OH)₂，主要成分为生石灰、消石灰、电石泥、煅烧白云石中的一种或一种以上任意组分的混合物。

所述的纤维采用纸纤维或废纸加水打碎而成的纸浆。

所述固态原料中还可加入轻质填料，轻质填料掺量不超过硅藻土质量的40%，轻质填料是采用膨胀珍珠岩、空心玻化微珠、轻质陶砂中的一种或一种以上轻质颗粒的混合物。

制备所述的一种硅藻调湿板材的方法，包括以下步骤：

（a）、混合、溶解，按配方配比选取硅藻土、石灰质原料、水泥、纤维、流化剂及水，将硅藻土、石灰质原料、水泥、纤维加入到机械式搅拌机容器中混合均匀，同时将流化剂溶解到水中待用；

（b）、制料浆，将待用的流化剂溶液分三次加入到正在运转的搅拌机容器中，每次加入流化剂溶液间隔为5~10分钟，且保证满足料浆的流动性，即得到均匀连续、可塑性好的料浆；

（c）、振动密实，将步骤（b）所得料浆倒入备好的模具内，使其在自重作用下流动并充满模具的各个角落，轻轻振动模具外侧促使内部气泡上浮，至表面平整、各点高度一致、无可见气泡为止；

（d）、脱水干燥，将模具内的料浆自然缓慢干燥，至料浆坯体含水率降低至20%～30%，或将模具转移到30~60^oC通风环境中，干燥6~12小时；

（e）、修面脱模，脱水干燥后坯体已经具有一定的强度，经表面修整后脱模，即可得到所需的成品。

步骤（b）所述的料浆流动性，其测试方法及指标要求为，采用体积111ml的料浆试锥，料浆在自重作用下沿光滑不吸水平板自由流动，即料浆试锥水平流动度为150~180 mm，同时不出现明显的组分分离现象。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

(1) 本发明提供了一种板材的成型方法，在不使用任何成型设备的情况下，即可获得外形规整、密度适宜、具有一定力学强度的板材坯体，适合用于硅藻调湿建筑板材的成型，设备投资少、占地面积小、经济效果显著。

(2) 本发明所提供成型工艺方法所获得的规整坯体，经自然养护或蒸养、蒸压养护工艺处理后，可获得一种具有独特孔隙结构的硅藻土基建筑板材，有利于水分子的快速吸/放过程，可用于环境湿度的有效调控；同时也赋予最终制品比重小达到0.6～0.9；保温隔热性能好导热系数0.08 ～ 0.20W/(m·K)）；耐水性强软化系数大于0.7的优异性能，适合用作建筑室内天花板、装饰板、轻质隔墙板等，可显著改善室内人居环境、提高人群生活质量。

(3) 本发明可充分利用我国的硅藻土优势资源，特别是中低品位硅藻土矿，将其转化为具有更高使用价值和商业价值的高科技产品，有利于改变现有硅藻土工业化应用领域中产品品种单一、科技含量小、附加值低的状况，为硅藻土及类似天然矿物的应用开发提供新的方向。

附图说明

图1是用于对比的硅藻土原矿中硅藻壳形态扫描电镜照片；

图2是用于对比的硅藻土原矿中硅藻壳形态扫描电镜照片；

图3是本发明板材中硅藻壳形态的扫描电镜照片；

图4是本发明板材中硅藻壳形态的扫描电镜照片；

图5是本发明板材的吸放湿曲线示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明的保护范围不受具体的实施例所限制，以权利要求书为准。另外，以不违背本发明技术方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。

实施例1

原料：硅藻土采用吉林某矿，其硅藻壳含量44%，SiO₂含量61%，比表面积86m²/g；石灰质原料采用浅灰色消石灰粉，纯度95%，细度200目；水泥采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥；流化剂采用羧酸盐聚合物；轻质填料采用不超过硅藻土质量40%的膨胀珍珠岩颗粒，细度200目；纤维采用纸纤维；水采用自来水。

制备本发明一种硅藻调湿板材的方法：（a）、混合、溶解，按质量份数选取固态原料：硅藻土90份；石灰质原料30份；水泥40份；纤维7份；流化剂3份；膨胀珍珠岩35份；水与所述的固态原料比为1.5，将硅藻土、石灰质原料、水泥、纤维加入到机械式搅拌机容器中混合均匀，同时将流化剂溶解到水中待用；（b）、制料浆，将待用的流化剂溶液分三次加入到正在运转的搅拌机容器中，每次加入流化剂溶液间隔为7分钟，相应的采用体积111ml料浆试锥，上径36mm，下径60mm，高度60mm的截头圆锥体，在自重作用下沿光滑不吸水平板自由流动，料浆试锥水平流动度为165mm，即得到均匀连续、可塑性好的料浆；（c）、振动密实，将步骤（b）所得料浆倒入备好的模具内，使其在自重作用下流动并充满模具的各个角落，轻轻振动模具外侧促使内部气泡上浮，至表面平整、各点高度一致、无可见气泡为止；（d）、脱水干燥，将模具内的料浆自然缓慢干燥，至料浆坯体含水率降低至25%；（e）、修面脱模，脱水干燥后坯体已经具有一定的强度，经表面修整后脱模，即可得到所需的成品。

实施例2

原料：石灰质原料采用生石灰粉，细度200目；流化剂采用磺酸盐聚合物；轻质填料采用不超过硅藻土质量40%的轻质陶砂颗粒，细度200目。

制备本发明一种硅藻调湿板材的方法：（a）、混合、溶解，按质量份数选取固态原料：硅藻土100份；石灰质原料10份；水泥20份；纤维5份；流化剂0.5份；轻质填料30份；水与所述的固态原料比为1.2；（b）、制料浆，将待用的流化剂溶液分三次加入到正在运转的搅拌机容器中，每次加入流化剂溶液间隔为10分钟，相应的采用体积111ml料浆试锥，料浆试锥水平流动度为180mm；（d）、脱水干燥，将模具转移到45^oC通风环境中，干燥10小时；其它同实施例1，不再赘述。

实施例3

原料：石灰质原料采用煅烧白云石粉，细度200目；轻质填料采用不超过硅藻土质量40%的空心玻化微珠颗粒，细度200目；纤维采用废纸加水打碎而成的纸浆。

制备本发明一种硅藻调湿板材的方法：（a）、混合、溶解，按质量份数选取固态原料：硅藻土80份；石灰质原料50份；水泥60份；纤维10份；流化剂5.0份；轻质填料30份；水与所述的固态原料比为2.0；（b）、制料浆，将待用的流化剂溶液分三次加入到正在运转的搅拌机容器中，每次加入流化剂溶液间隔为5分钟，相应的采用体积111ml料浆试锥，料浆试锥水平流动度为150mm；（d）、脱水干燥，将模具转移到60^oC通风环境中，干燥6小时；其它同实施例1，不再赘述。

实施例4

原料：石灰质原料采用电石泥粉，细度200目；流化剂采用磺酸盐聚合物；轻质填料采用不超过硅藻土质量40%的空心玻化微珠和空心玻化微珠任意比例混合颗粒，细度200目。

制备本发明一种硅藻调湿板材的方法：（a）、混合、溶解，按质量份数选取固态原料：硅藻土85份；石灰质原料40份；水泥50份；纤维8份；流化剂4.0份；轻质填料32份；水与所述的固态原料比为1.8；（b）、制料浆，将待用的流化剂溶液分三次加入到正在运转的搅拌机容器中，每次加入流化剂溶液间隔为8分钟，相应的采用体积111ml料浆试锥，料浆试锥水平流动度为160mm；（d）、脱水干燥，将模具转移到35^oC通风环境中，干燥12小时；其它同实施例1，不再赘述。

实施例5

原料：石灰质原料采用消石灰粉、电石泥粉和煅烧白云石粉任意比例混合，细度200目；轻质填料采用不超过硅藻土质量40%的空心玻化微珠和空心玻化微珠任意比例混合颗粒，细度200目。

制备本发明一种硅藻调湿板材的方法：（a）、混合、溶解，按质量份数选取固态原料：硅藻土95份；石灰质原料20份；水泥30份；纤维6份；流化剂1.5份；轻质填料37份；水与所述的固态原料比为1.3；（b）、制料浆，将待用的流化剂溶液分三次加入到正在运转的搅拌机容器中，每次加入流化剂溶液间隔为6分钟，相应的采用体积111ml料浆试锥，料浆试锥水平流动度为170 mm；（d）、脱水干燥，将模具转移到50^oC通风环境中，干燥8小时；其它同实施例1，不再赘述。

实施例6

原料：石灰质原料采用生石灰粉、电石泥粉和煅烧白云石粉任意比例混合，细度200目；轻质填料采用不超过硅藻土质量40%的膨胀珍珠岩、空心玻化微珠和空心玻化微珠任意比例混合颗粒，细度200目。

制备本发明一种硅藻调湿板材的方法：（a）、混合、溶解，按质量份数选取固态原料：硅藻土80份；石灰质原料10份；水泥60份；纤维5份；流化剂2.5份；轻质填料31份；水与所述的固态原料比为1.3；（b）、制料浆，将待用的流化剂溶液分三次加入到正在运转的搅拌机容器中，每次加入流化剂溶液间隔为5分钟，相应的采用体积111ml料浆试锥，料浆试锥水平流动度为180mm；其它同实施例1，不再赘述。

实施例7

原料：石灰质原料采用生石灰粉、电石泥粉和煅烧白云石粉任意比例混合，细度200目；轻质填料采用不超过硅藻土质量40%的空心玻化微珠和轻质陶砂任意比例混合颗粒，细度200目。

按质量份数选取固态原料：硅藻土90份；石灰质原料40份；水泥20份；纤维5份；流化剂1.0份；轻质填料34份；水与所述的固态原料比为1.6；其它同实施例1，不再赘述。

本发明通过试验测试的效果：本发明各实施例板材脱模后，置于表1环境中扫描电镜观察，本发明板材中硅藻壳发生物相转换，但仍在一定程度上保持原始硅藻土形貌，如图1、图2、图3及图4；相应吸放湿曲线表面呈现快速水分吸放特征，如图5，测试结果表明75%及33%湿度条件的吸放湿过程在变换后6小时内完成，达到了在不使用大型成型设备的情况下，就可获取具有规整外形的板状坯体，其力学强度、尺寸稳定性符合自然养护或蒸养/蒸压过程的需要，同时具有轻质、多孔的结构、湿度调节、甲醛吸附的使用功能。

Claims

1.一种硅藻调湿板材，其特征在于它包括以下固态原料并按下述质量份数比组成：硅藻土：石灰质原料：水泥：纤维：流化剂 =（80～100）：（10～50）：（20~60）：（5～10）：（0.5～5.0）；水与所述的固态原料比为1.2~2.0，所述的流化剂为磺酸盐聚合物或羧酸盐聚合物，制备所述的一种硅藻调湿板材的方法，包括以下步骤：

（a）、混合、溶解，按上述配方配比选取硅藻土、石灰质原料、水泥、纤维、流化剂及水，将硅藻土、石灰质原料、水泥、纤维加入到机械式搅拌机容器中混合均匀，同时将流化剂溶解到水中待用；

（e）、修面脱模，脱水干燥后坯体已经具有一定的强度，经表面修整后脱模，即可得到所需的成品；

2.根据权利要求1所述的一种硅藻调湿板材，其特征在于它包括以下固态原料并按下述质量份数比组成：硅藻土：石灰质原料：水泥：纤维：流化剂 =（85～95）：（20～40）：（30~50）：（6～8）：（1.5～4.0）；水与所述的固态原料比为1.3~1.8。

3.根据权利要求1所述的一种硅藻调湿板材，其特征在于它包括以下固态原料并按下述质量份数比组成：硅藻土：石灰质原料：水泥：纤维：流化剂 =90：30：40：7：3；水与所述的固态原料比为1.5。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种硅藻调湿板材，其特征在于所述的硅藻土采用硅藻壳含量不低于30%，SiO₂含量不低于50%，比表面积不小于25m²/g。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种硅藻调湿板材，其特征在于所述的纤维采用纸纤维或废纸加水打碎而成的纸浆。

6.根据权利要求1、2或3所述的一种硅藻调湿板材，其特征在于所述固态原料中还可加入轻质填料，轻质填料掺量不超过硅藻土质量的40%，轻质填料是采用膨胀珍珠岩、空心玻化微珠、轻质陶砂中的一种或一种以上轻质颗粒的混合物。

7.根据权利要求1所述的制备一种硅藻调湿板材的方法，其特征在于：步骤（b）所述的料浆流动性，其测试方法及指标要求为，采用体积111ml的料浆试锥，料浆在自重作用下沿光滑不吸水平板自由流动，即料浆试锥水平流动度为150~180 mm，同时不出现明显的组分分离现象。