CN105601219B - 古建筑材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供古建筑材料及其制备方法。所述古建筑材料是将骨料和浆料交替铺设在成型模具中固化得到的；按质量百分数，所述浆料包括氧化镁、锯末和木蜡油；所述骨料采用纤维布。本发明古建筑材料中纤维布骨料作为载体，含有氧化镁和氢氧化铝的浆料连续分布在纤维布骨料周围，固化成型后的骨料和浆料相互交织在一起，形成一个有机的整体，得到力学性能优异的古建筑材料。同时，浆料中采用木蜡油作为粘合剂，使得纤维布与浆料的结合强度高。本发明古建筑材料集合了纤维布、氧化镁、氢氧化铝无机材料和木蜡油的四者的综合性能，且相互协同，使得古建筑材料还具有防火、防腐、防潮、耐候和环保节能的优点。

Description

古建筑材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种古建筑材料及其制备工艺。

背景技术

目前，建筑风格逐步出现返古倾向，市面上出现了各种用于仿古建筑的古建筑材料。目前的用于仿古建筑的古建筑材料大多采用水泥或者采用木质材料等材料进行制造。水泥材料的单位体积的重量大，在建筑过程中给施工带来很大的挑战。而木质材料也存在受环境影响大，需要作大量的表面处理以延长木质材料的寿命。而且采用纯木的成本高，无形中提高了建筑成本。而采用复合木材，其需要采用粘合剂粘合成型，而粘合剂中含有大量有机物，对人体有一定的伤害，不环保。因此，亟需研发了一种新型的古建筑材料，解决现有古建筑材料存在的单位体积的重量大，不环保的技术问题。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明实施例的目的是提供古建筑材料及其制备方法。解决现有古建筑材料存在的单位体积的重量大，不环保的技术问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的古建筑材料，是将骨料和浆料交替铺设在成型模具中固化得到的；按质量百分数，所述浆料包括35％～50％的氧化镁、10％～20％的氢氧化铝、5％～15％的锯末和30％～50％的木蜡油；所述骨料采用纤维布。

进一步地，按质量百分数，所述浆料包括35％～40％的氧化镁、10％～15％的氢氧化铝、10％的锯末和40％的木蜡油。

进一步地，所述氧化镁采用重质氧化镁。

进一步地，所述木蜡油采用水性木蜡油。可以采用现有市售的水性木蜡油。

优选地，本发明中提供了一种水性木蜡油，按重量份，所述水性木蜡油包括76份植物油蜡复合水性油相、6份水性萜烯树脂、3份纳米氧化锌、1份中和剂、0.6份水性干燥助剂、2份抗黄变剂、3份抗紫外线吸收剂、1份交联增硬剂、0.4份增稠流平剂和13份水；所述植物油蜡复合水性油相是由植物油和植物蜡通过乳化处理后加水制备得到的，其中植物油和植物蜡的质量比为10～12﹕1。具体地，水性木蜡油将上述的各组分进行混合即可制备得到。

其中，所述植物油蜡复合水性油相的制备工艺步骤如下：

步骤一、将植物油加热预处理进行除杂；将除杂后的植物油在氮气气氛中，在260～280℃温度下，保温16小时，得聚合植物油；然后对聚合植物油进行脱色、漂白处理后，得精制聚合植物油；

步骤二、将步骤一的精制聚合植物油与植物蜡混合，加热并超声分散，得到细度为30μm的分散体系；

步骤三、向步骤二的分散体系中加入乳化剂，加热搅拌，然后再加入水，得到固含量达到50％以上的水性油相；控制乳化剂的用量是分散体系质量的1％～3％。

进一步地，所述纤维布是采用纤维丝纺织得到的；其中，所述古建筑材料的外层采用的纤维布的纤维丝比中间采用的纤维布的纤维丝的直径小。即古建筑材料的外层采用较细的纤维丝纺织的细纤维布，中间采用较粗的粗纤维布。例如，古建筑材料的外层采用直径为100～300μm的纤维丝纺织得到的纤维布，中间采用直径大于400μm的纤维丝纺织得到的纤维布。

进一步地，所述纤维布骨料在铺设前，在木蜡油中进行浸渍预处理。增强纤维布与浆料的结合强度，进而提高古建筑材料的层间剪切强度。

本发明的古建筑材料的制备方法，其特征在于，是通过以下步骤实现的：

步骤一、按照上述所述浆料的组分及用量，准备各组分，并将氧化镁、氢氧化铝、锯末和木蜡油混合均匀得浆料；同时按照上述所述骨料准备纤维布骨料，并将纤维布骨料裁剪为与模具相适应的尺寸；

步骤二、在模具的表面上涂覆脱模剂，然后开始交替铺设浆料和骨料，至填充好模具，然后合模，得预成型材料；

步骤三、将步骤二的预成型材料在温度为40～50℃、湿度为60～70℉的条件下固化，固化成型后脱模，即得古建筑材料。

进一步地，在步骤一中准备的氧化镁为重质氧化镁时，步骤二的预成型材料在进行步骤三的固化前，增加如下操作：沿各层纤维布的层间方向，由预成型材料的一侧向其内部灌注氯化镁溶液，至另一侧氯化镁溶液渗出。利用氯化镁和重质氧化镁两者反应的胶凝化，缩短浆料的固化时间。

进一步地，向预成型材料内部灌注氯化镁溶液的同时，控制预成型材料在100Hz～500Hz的频率下振动。振动能将预成型材料中的空气释放出来，进而有助于氯化镁溶液的浸渍，保证氯化镁和氧化镁的有效接触反应。

进一步地，步骤二中，铺设纤维布骨料时，采用硅胶材质的刮板将纤维布骨料进行压实贴合操作。硅胶材质的刮板质地柔韧，不损害纤维布的同时，在压实过程中，其柔韧的质地有利于浆料涂抹厚度的均匀性不被破坏。

进一步地，步骤二中，交替铺设浆料和骨料的具体操作如下：

a、在涂覆脱模剂的模具表面刷涂第一层浆料，控制第一层浆料的厚度为1～2mm；然后在第一层浆料上铺设下表层纤维布，并将表层纤维布压实；

b、在表层纤维布上刷涂第二层浆料，控制第二层浆料的厚度为1～2mm；然后在第二层浆料上铺设第一层中间纤维布，将中间纤维布压实与第二层浆料贴合；然后再刷涂第三层浆料，再铺设第二层中间纤维布，以此类推，铺设至最后一层中间纤维布至将模具铺设填充满；

c、在最后一层中间纤维布上刷涂最后一层浆料，再在最后一层浆料上铺设上表层纤维布，将上表层纤维布与最后一层浆料压实贴合；完成交替铺设浆料和骨料的操作。

本发明的古建筑材料中中间纤维布的层数依据实际古建筑材料的具体种类进行铺设即可。古建筑材料厚，就多铺设几层粗纤维布；薄，就少铺设几层粗纤维布。

进一步地，步骤二中合模后，对合模交口进行密封固定处理，具体如下：在浸渍有木蜡油的纤维布上双面涂覆浆料，得到厚度为3～4mm的合模布，然后将合模布糊制在合模交口处，压实。合模布的尺寸根据合模交口的长短而定。

本发明获得的古建筑材料中，根据实际需要，还可能需要对脱模后的成型古建筑材料进行切割，具体切割工艺采用现有切割工艺及要求即可。

本发明中，所述古建筑材料是指用于仿古建筑上用的建筑材料，包括但不限于以下几种：瓦类(如露顶瓦、卷棚瓦)、椽子、檩、垫板、枋子和雀替。

本发明中所述成型模具是指与古建筑材料的外形相配合的模具。可以采用现有技术中的用于制备古建筑材料的模具，也可以根据古建筑材料的外形设计。

本发明的古建筑材料采用纤维布作为骨料，氧化镁、氢氧化铝和木蜡油的混合物作为无机浆料的主料，锯末作为无机浆料的填充物，骨料和浆料两者交替铺设后固化得到。古建筑材料中纤维布骨料作为载体，含有氧化镁和氢氧化铝的浆料连续分布在纤维布骨料周围，固化成型后的骨料和浆料相互交织在一起，形成一个有机的整体，得到力学性能优异且具有防火性能的古建筑材料。同时，本发明的浆料中采用木蜡油作为粘合剂，由于木蜡油中采用的都是天然提取物的油脂类物质，具有很强的渗透性，对氧化镁粉末也具有很好的渗透性，使得氧化镁与木蜡油的融合性增强，进一步与浸渍了木蜡油的纤维布的融合性亦增强，使得纤维布与浆料的结合强度高。因此，本发明的古建筑材料集合了纤维布、氧化镁、氢氧化铝无机材料以及木蜡油的四者的综合性能，且相互协同，使得古建筑材料还具有防火、防腐、防潮、耐候和环保节能的优点。

本发明古建筑材料中作为载体的纤维布骨料重量轻，作为粘结剂的木蜡油为采用天然提取物的油脂类物质，密度小，单位体积内的重量小，作为填料的锯末也属于质轻的填充物，因此，本发明古建筑材料整体具有单位体积重量小的优点，而且原料均为无毒无害的物质，环保。

本发明还提供了古建筑材料的制备方法，制备过程中可以采用机械，手工操作减少，人力成本降低。而且在考虑了制备过程中浆料的铺设时间后，采用将氯化镁溶液沿各层纤维布的层间方向、向预成型材料内部灌注的方式，将氯化镁溶液与氧化镁接触反应，以减少固化时间，提高固化强度。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

以瓦类为例，说明本实施例1的新型瓦类古建筑材料，是将骨料和浆料交替铺设在瓦类成型模具中固化得到的；按质量百分数，所述浆料包括40％的氧化镁、10％的氢氧化铝、10％的锯末和40％的木蜡油。

所述骨料采用纤维布，所述纤维布是采用纤维丝纺织得到的；其中，瓦类古建筑材料的上下表面的外层采用的纤维布的纤维丝比中间采用的纤维布的纤维丝的直径小。例如，瓦类古建筑材料的上下表面的外层采用直径为100～300μm的纤维丝纺织得到的纤维布，中间采用直径大于400μm的纤维丝纺织得到的纤维布。在铺设前，将纤维布在木蜡油中进行浸渍预处理。

所述木蜡油采用市售产品即可。在本实施例1中所述木蜡油采用如下具体组分及用量的木蜡油，按重量份，为包括76份植物油蜡复合水性油相、6份水性萜烯树脂、3份纳米氧化锌、1份中和剂、0.6份水性干燥助剂、2份抗黄变剂、3份抗紫外线吸收剂、1份交联增硬剂、0.4份增稠流平剂和13份水的混合物；将上述各组分混合即得水性木蜡油。所述植物油蜡复合水性油相是由植物油和植物蜡通过乳化处理后加水制备得到的，其中植物油和植物蜡的质量比为10～12﹕1。上述水性木蜡油中的各组分采用现有木蜡油中常规采用的具体物质即可。所述植物油可以是一种植物油或者多种植物油的混合物；植物蜡也可以是一种植物蜡或者多种植物蜡的混合物。所述水性萜烯树脂采用现有市售产品即可。水性木蜡油中的其他组分亦采用市售产品即可。

其中，所述植物油蜡复合水性油相的制备工艺步骤如下：

步骤一、将植物油加热预处理进行除杂；将除杂后的植物油在氮气保护气氛中，在260～280℃温度下，保温16小时，得聚合植物油；然后对聚合植物油进行脱色、漂白处理后，得精制聚合植物油；

步骤二、将步骤一的精制聚合植物油与植物蜡混合，加热并超声分散，得到细度为30μm的分散体系；

步骤三、向步骤二的分散体系中加入乳化剂，加热搅拌，然后再加入水，得到固含量达到50％以上的水性油相；控制乳化剂的用量是分散体系质量的2％。

本实施例1的新型瓦类古建筑材料的制备方法，是通过以下步骤实现的：

步骤一、按照上述所述浆料的组分及用量，准备各组分，并将氧化镁、氢氧化铝、锯末和木蜡油混合均匀得浆料；同时按照上述所述骨料准备纤维布骨料，并将纤维布骨料裁剪为与模具相适应的尺寸；

步骤二、在模具的表面上涂覆脱模剂，然后开始交替铺设浆料和骨料，至填充好模具，然后合模，得预成型材料；具体地，交替铺设浆料和骨料的具体操作如下：

a、在涂覆脱模剂的模具表面刷涂第一层浆料，控制第一层浆料的厚度为1～2mm；然后在第一层浆料上铺设下表层纤维布，并将表层纤维布压实；该下表层纤维布采用细纤维布。在刷涂第一层浆料时，要注意模具的棱角处不要添料或堆加太厚。

b、在表层纤维布上刷涂第二层浆料，控制第二层浆料的厚度为1～2mm；然后在第二层浆料上铺设第一层中间纤维布，将中间纤维布压实与第二层浆料贴合；然后再刷涂第三层浆料，再铺设第二层中间纤维布，以此类推，铺设至最后一层中间纤维布至将模具铺设填充满；中间纤维布采用粗纤维布。本实施例1为瓦类古建筑材料，薄，铺设3～4层中层粗纤维布即可。

c、在最后一层中间纤维布上刷涂最后一层浆料，再在最后一层浆料上铺设上表层纤维布(采用细纤维布)，将上表层纤维布与最后一层浆料压实贴合；完成交替铺设浆料和骨料的操作。

其中，合模后对合模交口进行密封固定处理，具体如下：在浸渍有木蜡油的细纤维布上双面涂覆浆料(即上述的浆料)，得到厚度为3～4mm的合模布，然后将合模布糊制在合模交口处，压实。合模布的尺寸根据合模交口的长短而定。

步骤三、将步骤二的预成型材料在温度为40～50℃、湿度为60～70℉的条件下固化3～4小时，固化成型后脱模，即得古建筑材料。

实施例2

本实施例2是在实施例1的基础上，进行的改进的技术方案。新型瓦类古建筑材料，是将骨料和浆料交替铺设在瓦类成型模具中固化得到的；按质量百分数，所述浆料包括40％的重质氧化镁、10％的氢氧化铝、10％的锯末和40％的木蜡油。所述骨料采用实施例1中所述纤维布骨料即可。

所述木蜡油采用水性木蜡油，采用市售产品即可。其中，本实施例2采用实施例1中给出的具体的水性木蜡油。

本实施例2的新型瓦类古建筑材料制备方法，是通过以下步骤实现的：

步骤一、按照上述所述浆料的组分及用量，准备各组分，并将重质氧化镁、锯末和水性木蜡油混合均匀得浆料；同时按照上述所述骨料准备纤维布骨料，并将纤维布骨料裁剪为与模具相适应的尺寸。

步骤二、步骤二的操作与实施例1中记载的一样，不同的是，在合模固化前，增加灌注氯化镁溶液的操作，具体为：沿各层纤维布的层间方向，由预成型材料的一侧向其内部灌注氯化镁溶液，至另一侧氯化镁溶液渗出。利用氯化镁和重质氧化镁两者反应的胶凝化，缩短浆料的固化时间。氯化镁溶液中氯化镁的质量百分数控制在20％～35％范围内即可。优选的技术方案是，在向预成型材料内部灌注氯化镁溶液的同时，控制预成型材料在100Hz～500Hz的频率下振动。振动能将预成型材料中的空气释放出来，进而有助于氯化镁溶液的浸渍，保证氯化镁和氧化镁的有效接触反应。

步骤三、将步骤二的预成型材料在温度为40～50℃、湿度为60～70℉的条件下固化3～4小时，固化成型后脱模，即得古建筑材料。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.古建筑材料，其特征在于，所述古建筑材料是将骨料和浆料交替铺设在成型模具中固化得到的；按质量百分数，所述浆料包括35％～50％的氧化镁、10％～20％的氢氧化铝、5％～15％的锯末和30％～50％的木蜡油；所述骨料采用纤维布；

所述木蜡油采用水性木蜡油；按重量份，所述水性木蜡油包括76份植物油蜡复合水性油相、6份水性萜烯树脂、3份纳米氧化锌、1份中和剂、0.6份水性干燥助剂、2份抗黄变剂、3份抗紫外线吸收剂、1份交联增硬剂、0.4份增稠流平剂和13份水；所述植物油蜡复合水性油相是由植物油和植物蜡通过乳化处理后加水制备得到的，其中植物油和植物蜡的质量比为10～12﹕1。

2.根据权利要求1所述的古建筑材料，其特征在于，所述纤维布是采用纤维丝纺织得到的；其中，所述古建筑材料的外层采用的纤维布的纤维丝比中间采用的纤维布的纤维丝的直径小。

3.根据权利要求1所述的古建筑材料，其特征在于，所述纤维布骨料在铺设前，进行浸渍木蜡油的预处理。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的古建筑材料，其特征在于，所述氧化镁采用重质氧化镁。

5.根据权利要求1所述的古建筑材料，其特征在于，所述植物油蜡复合水性油相的制备工艺步骤如下：

步骤一、将植物油加热预处理进行除杂；将除杂后的植物油在氮气气氛中，在260～280℃温度下，保温16小时，得聚合植物油；然后对聚合植物油进行脱色、漂白处理后，得精制聚合植物油；

步骤二、将步骤一的精制聚合植物油与植物蜡混合，加热并超声分散，得到细度为30μm的分散体系；

步骤三、向步骤二的分散体系中加入乳化剂，加热搅拌，然后再加入水，得到固含量达到50％以上的水性油相；控制乳化剂的用量是分散体系质量的1％～3％。

6.古建筑材料的制备方法，其特征在于，是通过以下步骤实现的：

步骤一、按照上述权利要求1至5中之一所述浆料的组分及用量，准备各组分，并将氧化镁、氢氧化铝、锯末和木蜡油混合均匀得浆料；同时按照上述权利要求1至5中之一所述骨料准备纤维布骨料，并将纤维布骨料裁剪为与模具相适应的尺寸；

步骤二、在模具的表面上涂覆脱模剂，然后开始交替铺设浆料和骨料，至填充好模具，然后合模，得预成型材料；

步骤三、将步骤二的预成型材料在温度为40～50℃、湿度为60～70℉的条件下固化，固化成型后脱模，即得古建筑材料。

7.根据权利要求6所述的古建筑材料的制备方法，其特征在于，在步骤一中准备的氧化镁为重质氧化镁时，步骤二的预成型材料在进行步骤三的固化前，增加如下操作：沿各层纤维布的层间方向，由预成型材料的一侧向其内部灌注氯化镁溶液，至另一侧有氯化镁溶液渗出；向预成型材料内部灌注氯化镁溶液的同时，控制预成型材料在100Hz～500Hz的频率下振动。

8.根据权利要求6至7中任一项所述的古建筑材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，铺设纤维布骨料时，采用硅胶材质的刮板将纤维布骨料进行压实贴合操作。

9.根据权利要求6至7中任一项所述的古建筑材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，交替铺设浆料和骨料的具体操作如下：

a、在涂覆脱模剂的模具表面刷涂第一层浆料，控制第一层浆料的厚度为1～2mm；然后在第一层浆料上铺设下表层纤维布，并将表层纤维布压实；

b、在表层纤维布上刷涂第二层浆料，控制第二层浆料的厚度为1～2mm；然后在第二层浆料上铺设第一层中间纤维布，将中间纤维布压实与第二层浆料贴合；然后再刷涂第三层浆料，再铺设第二层中间纤维布，以此类推，铺设至最后一层中间纤维布至将模具铺设填充满；

c、在最后一层中间纤维布上刷涂最后一层浆料，再在最后一层浆料上铺设上表层纤维布，将上表层纤维布与最后一层浆料压实贴合；完成交替铺设浆料和骨料的操作。