CN105669089B - 一种可调节湿度的建筑材料及其制备方法 - Google Patents

一种可调节湿度的建筑材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可调节湿度的建筑材料及其制备方法，该建筑材料包括以下成分：空心玻璃微珠、凹凸棒石粘土、膨润土、木质素、牡蛎壳粉、蓝晶石、纳米氧化锌、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、丙烯酸‑丙烯酰胺共聚物、羧乙基纤维素。本发明各成分组成的建筑材料，绿色环保，不仅能够对居住的室内环境起到调节湿度的作用，还具有防火、隔音、防潮，抑菌等作用，提高居住的舒适度。

Description

一种可调节湿度的建筑材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体为一种可调节湿度的建筑材料及其制备方法。
背景技术
湿度调节建筑材料是利用材料的特性来调节室内的湿度。目前常用的具有湿度调节功能的建筑材料主要分两类：一类是利用木材、石膏、沸石等多孔介质作为调湿材料，另一类是利用吸湿盐作为调湿材料。以多孔介质作为调湿材料的建筑材料，由于材料中的水分主要以气态形式存在于毛细孔中，因此蓄湿量普遍偏小，只能作为一种辅助的湿度调节方法；而以吸湿盐作为调湿材料，在相对湿度较高的环境中，该类建筑材料表面会出现凝水现象，加快了细菌的滋生。
发明专利CN104876508A公开了一种可调节湿度的抑菌型建筑材料，包括原料防腐剂，空心玻璃微珠，正丁醇，活性去味剂，水泥，混合溶剂，聚丙烯酸酯，PVC，无机增稠剂4-7份，海螺壳粉12-26，硅酸盐水泥，抗菌剂，石膏，该建筑材料采用石膏做为调湿材料，利用石膏自身的依附能力调湿，蓄湿量偏小，且该建筑材料的防火性能不佳。
目前市场上的建筑材料在调节湿度方面还存在着很多不足，防潮防火性不佳，抑菌性不强，隔音效果不太理想，所以有必要要改进技术，改善建筑材料的性能以进一步满足市场需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可调节湿度的建筑材料及其制备方法，以改善建筑材料的调湿，隔音，防火，防潮等性能。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种可调节湿度的建筑材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下成分：
空心玻璃微珠5～7份、凹凸棒石粘土8～12份、膨润土10～15份、木质素14～18份、牡蛎壳粉12～15份、蓝晶石4.5～6份、纳米氧化锌3～5份、聚丙烯酸酯12～18份、聚丙烯酰胺2.5～5份、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物5～8份、羧乙基纤维素8～12份。
本发明还公开了一种可调节湿度的建筑材料的制备方法，称取前述各成分的重量份，按如下步骤制备：
S1.取空心玻璃微珠、凹凸棒石粘土、膨润土、木质素、蓝晶石，分别球磨粉碎，得到各成分的球墨粉末；
S2.取牡蛎壳粉以及步骤S1球磨后的凹凸棒石粘土、膨润土、木质素、蓝晶石，搅拌均匀，得到混合粉末；
S3.取聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、羧乙基纤维素混合后，置于温度为55℃～65℃，速度为340r/min～400r/min的条件下搅拌，搅拌时间为1.2h～1.5h，得到混合物；
S4.将步骤S1球磨后的空心玻璃微珠，纳米氧化锌，步骤S2得到的混合粉末及步骤S3得到的混合物均匀混合，在常温，速度为400r/min～500r/min的条件下搅拌，搅拌时间为7～10min，得到混合原料；
S5.将步骤S4制得的混合原料倒入双螺杆挤出机内挤出成型，挤出温度控制为140℃～150℃，冷却后即得。
优选地，步骤S1中球磨粉碎在球磨机上进行，球磨机内的球料比为8:1，球磨的时间为5h～8h。
采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：
1、本发明采用凹凸棒石粘土及膨润土成份，使建筑材料具有良好的调湿性能：凹凸棒石粘土潮湿时呈粘性和可塑性，干燥收缩小，且不产生龟裂，吸水性强，可达到150％以上。膨润土具有强的吸湿性和膨胀性，对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于自身的重量。
2、本发明建筑材料具有良好的防火性能：蓝晶石，又名二硬石，耐火度高、同时具备抗化学腐蚀性能强、热震机械强度大等特点。在建筑材料的配方中加入适量的蓝晶石，有效的降低了导热系数，提高了建筑材料的防火性能。
3.本发明建筑材料的隔音效果好：空心玻璃微珠具有抗压强度高、熔点高、电阻率高、热导系数和热收缩系数小等特点，不仅利于防火，而且由于空心玻璃微珠是内部充斥CO2气体的封闭微型球体，所以它具有极佳的隔音、隔热的特性。
4.本发明建筑材料的防潮性能好：近年来研究发现，多数海洋贝类的贝壳经高温煅烧后有明显的防腐作用，其中以牡蛎壳的防腐作用最强，牡蛎壳含有大量的碳酸钙和部分甲壳素，其中，甲壳素脱乙酰基后形成的壳聚糖具有很强的杀菌能力，能够有效抑制黑曲霉、匍枝银霉、意大利青霉的生长，具有防霉的效果。且牡蛎壳成本低，无毒副作用，安全可靠。
5.本发明建筑材料的隔热、绝缘和透气性能好：木质素有提高系统稳定性、强度、密实度和均匀度、提高施工或预制件的精度的作用。木质素具有很强的防冻和防热能力，可以抗腐蚀，改善混凝土的耐久性，抗老化性，具有优良的保温、隔热、隔声、绝缘和透气性能。
6.本发明建筑材料反应快：聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、羧乙基纤维素各组分反应达成预定的效果。
聚丙烯酸酯能形成光泽好而耐水的膜，粘合牢固，不易剥落，在室温下柔韧而有弹性，耐候性好，但抗拉强度不高。聚丙烯酰胺广泛应用于增稠、稳定胶体、减阻、粘结、成膜加快建筑材料内各组分反应。丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、羧乙基纤维素均为吸附性较强的组分，可用做吸附剂。纳米氧化锌做为催化剂效果很好。
综上，本发明各组分组成的建筑材料，将多组分之间的按比例混合，使混合物融合快且达到良好的使用效果，不仅绿色环保，能够对居住的室内环境起到调节湿度的作用，还兼具有防火、隔音、防潮，抑菌等作用，提高居住的舒适度。
附图说明
图1本发明建筑材料制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
本实施例中，一种可调节湿度的建筑材料，按照重量，称取下表1的5组配方：
表1.五组实验原料配比(质量比)
如图1所示，将上述A～E五组原料按如下步骤制备：
S1.取空心玻璃微珠、凹凸棒石粘土、膨润土、木质素、蓝晶石，分别球磨粉碎，得到各成分的球墨粉末。本步骤中将非粉状的固体原粉碎研磨，采用筒体球墨机，设置球磨机内的球料比为8:1，球磨的时间为5h～8h。
S2.取牡蛎壳粉以及步骤S1球磨后的凹凸棒石粘土、膨润土、木质素、蓝晶石，混合搅拌均匀，得到混合粉末；牡蛎壳粉可直接从市场购得，混合可采用常用的混合机械设备。
S3.取聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、羧乙基纤维素混合后，置于温度为55℃～65℃、速度为340r/min～400r/min的条件下搅拌，搅拌时间为1.2h～1.5h，得到混合物。
S4.将步骤S1球磨后的空心玻璃微珠，纳米氧化锌，步骤S2得到的混合粉末及步骤S3得到的混合物均匀混合，在常温，速度为400r/min～500r/min的条件下搅拌，搅拌时间为7～10min，得到混合原料。
S5.将步骤S4制得的混合原料倒入双螺杆挤出机内挤出成型，挤出温度控制为140℃～150℃，冷却后即得本发明的建筑材料成品。
本发明中将各成分球墨后进行两次搅拌，步骤S3是加热低速搅拌，步骤S4是常温低速搅拌，使各组分得到充分混合，不仅便于后续的加工，而且使制得的建筑材料成分均匀，保证了产品的品质。
按以上步骤制备得到的A～E组成品进行吸湿量、吸音系数及导热系数的检测，以评价本发明建筑材料的调湿性能、隔音效果及防火性能，本实施例的测定过程如下：
1、吸湿量检测
将1m3样品烘箱中烘至衡重Q1，后将样品置于恒温恒湿箱中,开始吸湿。每隔一段时间称重一次,直至两次连续称重相差不超过1g时试验结束，试验结束时样品的重量为Q2,则吸湿量Q＝Q2-Q1。
2、吸音系数检测
参照国标85-85,驻波管吸音系数与声阻率测量规范,测试试样的驻波管吸音系数。吸音系数是指声波在物体表面反射时,其能量被吸收的百分率。吸音材料的吸音性能好坏,主要用其吸音系数的高低来表示。吸音系数通常用符号a来表示,a值越大,吸音性能就越好,如式(1)所示。
a(＝Ei－Ea)/Ei (1)
式中：Ea为被反射的声能，Ei为入射总声能。
3、导热系数检测
实验采用单试样双热流计式JW－Ⅲ建筑材料热流计式导热仪进行测试，使用JW－Ⅲ建筑材料热流计式测量试件的导热系数，通过JTRG-II建筑热工温度与热流自动测试仪自动采集A～E组样品的内部温度数据。将实验试件安装好后，逐步改变冷热板的温度设定，使样品温度逐步升高，测其在各个温度下的导热系数，直至样品完全相变后，再逐步调节冷热板温度使样品温度降低，测得样品在冷却过程中不同温度下的导热系数。同时，温度与热流自动测试仪通过通讯接口与计算机相连，实现数据的实时记录与输出，计算得到各样品的综合导热系数。
上述三项测定的结果如下表2所示：
表2.五组原料制得的建筑材料的性能
样品组别 吸湿量(g/m3) 吸音系数 导热系数(W/(m.K))
A 158 0.35 0.048
B 142 0.28 0.045
C 155 0.34 0.046
D 149 0.33 0.043
E 167 0.38 0.052
综上，本发明的方法制得的建筑材料的吸湿量比常规的建筑材料的吸湿量大，调湿性能好；吸音系数比常规的建筑材料高，隔音效果好；国家GB4272-92标准规定，保温防火材料导热系数不应高于0.12，本发明的导热系数远低于0.12，防火性能佳。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种可调节湿度的建筑材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下成分：
空心玻璃微珠5～7份、凹凸棒石粘土8～12份、膨润土10～15份、木质素14～18份、牡蛎壳粉12～15份、蓝晶石4.5～6份、纳米氧化锌3～5份、聚丙烯酸酯12～18份、聚丙烯酰胺2.5～5份、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物5～8份、羧乙基纤维素8～12份。
2.一种可调节湿度的建筑材料的制备方法，其特征在于，称取权利要求1所述的各成分的重量份，按如下步骤制备：
S1.取空心玻璃微珠、凹凸棒石粘土、膨润土、木质素、蓝晶石，分别球磨粉碎，得到各成分的球墨粉末；
S2.取牡蛎壳粉以及步骤S1球磨后的凹凸棒石粘土、膨润土、木质素、蓝晶石，搅拌均匀，得到混合粉末；
S3.取聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、羧乙基纤维素混合后，置于温度为55℃～65℃，速度为340r/min～400r/min的条件下搅拌，搅拌时间为1.2h～1.5h，得到混合物；
S4.将步骤S1球磨后的空心玻璃微珠，纳米氧化锌，步骤S2得到的混合粉末及步骤S3得到的混合物均匀混合，在常温，速度为400r/min～500r/min的条件下搅拌，搅拌时间为7～10min，得到混合原料；
S5.将步骤S4制得的混合原料倒入双螺杆挤出机内挤出成型，挤出温度控制为140℃～150℃，冷却后即得。
3.如权利要求2所述的可调节湿度的建筑材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中球磨粉碎在球磨机上进行，球磨机内的球料比为8:1，球磨的时间为5h～8h。
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