CN105712660A - 一种多功能蓄热硅藻泥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多功能蓄热硅藻泥及其制备方法，包括按照重量份数计的如下组分：硅藻土10?30份，相变蓄热胶囊5?20份，碳酸钙10?25份，滑石粉10?25份，抗裂纤维0.1?0.4份，粉体防霉剂0.1?2份，纤维素醚0.1?0.7份，胶粉3?7份。本发明提供的多功能蓄热硅藻泥，具有防火、耐磨、净化空气、消除异味、防火阻燃的作用。该多功能蓄热硅藻泥，是一种室内用相变条纹装饰硅藻泥材料，实现双向、可逆的室温调节功能，以降低室内能耗和改善室内环境的作用。并且本发明提供的多功能蓄热硅藻泥的制备方法，该方法按照物料的重量依次投放，具有方便、简单、易于操作等优点。

Description

一种多功能蓄热硅藻泥及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体而言，涉及一种多功能蓄热硅藻泥及其制备方法。

背景技术

随着科技的进步、经济的发展，人们对舒适生活环境的追求，各国对能源的需求也在成倍地增长。然而地球上能源也不是取之不尽、用之不竭的，随着能源的不断消耗，能源供给不能满足能源需求的矛盾也越来越明显，随着能源的消耗污染也随之而来，如何解决这种矛盾已成为当务之急。热能储存可以缓解热能供给和需求之间的矛盾，是提高能源利用率的一种新技术，它可以将不用或多余的热能通过一定的介质储存起来，需要时再释放利用。相变材料因其在相变过程中一般伴随有较大能量的吸收或释放，并且具有保持近似等温过程的特性，这就为热能储热的应用提供了广泛的基础。

现有相变保温材料大都是砌块或相变墙板，装饰性差，而且防火性和耐磨性差；硅藻泥材料虽然具有良好的吸放湿、除异味和防火等健康功能，但保温隔热性弱。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种多功能蓄热硅藻泥，以解决现有保温材料装饰性差，且防火耐磨性差的问题，所述的多功能蓄热硅藻泥，具有防火、耐磨、净化空气、消除异味、防火阻燃等优点。

本发明的第二目的在于提供的多功能蓄热硅藻泥的制备方法，该方法按照物料的重量依次投放，具有方便、简单、易于操作等优点。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种多功能蓄热硅藻泥，包括按照重量份数计的如下组分：

硅藻土10-30份，相变蓄热胶囊5-20份，碳酸钙10-25份，滑石粉10-25份，抗裂纤维0.1-4份，粉体防霉剂0.1-2份，纤维素醚0.1-0.7份，胶粉3-7份。

硅藻土是一种硅质岩石，主要分布在中国、美国、丹麦、法国、罗马尼亚等国。是一种生物成因的硅质沉积岩，它主要由古代硅藻的遗骸所组成。其化学成分以SiO₂为主，可用SiO₂·nH₂O表示，含有少量的Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO等和有机质。显微镜下可观察到天然硅藻土的特殊多孔性构造，这种微孔结构是硅藻土具有特征理化性质的原因。硅藻土涂料添加剂产品，具有孔隙度大、吸收性强、化学性质稳定、耐磨、耐热等特点，能为涂料提供优异的表面性能，增容、增稠以及提高附着力。由于它具有较大的孔体积，能使涂膜缩短干燥时间。还可减少树脂的用量，降低成本。

相变蓄热材料是利用物质在相变(如凝固/熔化、凝结/汽化、固化/升华等)过程发生的相变热来进行热量的储存和利用。相变蓄热材料蓄热密度高，能够通过相变在恒温下放出大量热量。虽然气-液和气-固转变的相变潜热值要比液-固转变、固-固转变时的潜热大，但因其在相变过程中存在容积的巨大变化，使其在工程实际应用中会存在很大困难。有机相变材料主要包括石蜡，脂肪酸及其他种类.石蜡主要由不同长短的直链烷烃混合而成，可以分为食用蜡、全精制石蜡、半精制石蜡、粗石蜡和皂用蜡等几大类，每一类又根据熔点分成多个品种。短链烷烃的熔点较低，随着碳链的增长，熔点开始增长较快，而后逐渐减慢，再增长时熔点将趋于一致。相变储热胶囊，是将相变物质封闭在球形的胶囊中，可以改善其与基材的相容性，有效解决作为建筑材料的泄漏、相分离及腐蚀等问题。相变微胶囊可以通过原位聚合、复凝聚、乳液聚合等方法制备，不同方法制得的相变微胶囊在包覆率、耐热性能、化学稳定性等方面有很大差异。硅藻泥不含任何化学成分，可耐1300℃的高温，只有熔点没有燃点，遇明火不燃烧，不产生有害气体。

将相变蓄热胶囊与硅藻土结合，一方面硅藻土硬度大，并且具有良好的耐蚀性能，可以对相变蓄热胶囊起到很好的保护作用；另一方面，二氧化硅与相变蓄热胶囊相比，导热系数降低，因此可以使涂刷硅藻泥起到保温的作用。并且，硅藻土具有很大的比表面积，可以扩大相变蓄热胶囊的热交换面积，提高热交换效率。

碳酸钙起到骨料的作用，可以增加漆膜厚度，提高硅藻泥涂层的耐磨性和耐久性，也可提高涂料上粉率和喷涂面积。

滑石粉具有润滑性、抗黏、助流、耐火性、抗酸性、绝缘性、熔点高、化学性不活泼、遮盖力良好、柔软、光泽好、吸附力强等优良的物理、化学特性。在硅藻泥中，滑石粉作为填料，可起到骨架作用，降低制造成本同时提高涂料的漆膜硬度。主要能增加产品形状的稳定，增加张力强度，剪切强度，绕曲强度，压力强度，降低变形，伸张率，热膨胀系数，白度高、粒度均匀分散性强等特点。

抗裂纤维是一种采用100％聚丙烯为原料，通过独特的工艺和设备，经过熔融、挤压、拉丝、切割等工序精制而成，因其主要采用聚丙烯作为原料，也被称为聚丙烯纤维。加入抗裂纤维可以有效防止硅藻泥涂层开裂，延长使用寿命。

本发明所使用的粉体防霉剂为纳米银防霉剂，阴离子具有杀菌防霉作用，银的化学结构决定了银具有较高的催化能力，Ag离子还原电势极高，足以使其周围空间产生活性氧，活性氧可灭菌。同时Ag离子与细菌接触时，立即向细胞内渗透或保持在细胞膜上，起到阻碍细菌生长合成路径和阻碍能量系统的作用，造成酵素蛋白的变性和细胞膜生物学性的损伤，从而杀死细菌。

纤维素醚是通过本身的溶解性和去水化作用，纤维素醚在硅藻泥中提供优异的保水性和增粘性。加入适量合适的纤维素醚可在较长的时间范围内为硅藻泥保持充足的水分，以满足施工性，同时水也在其中起润滑和拌合的作用。因此，硅藻泥也更易于被梳理和找平施工。

胶粉是依靠高分子物质在硅藻泥中交联形成网状结构，提高硅藻泥与基面界面间的粘接力、提高表面的耐磨抗掉粉性能、提高硅藻泥柔性以减少因形变导致的开裂。

优选的，所述的多功能蓄热硅藻泥，包括按照重量份数计的如下组分：

硅藻土15-25份，相变蓄热胶囊10-15份，碳酸钙15-20份，滑石粉15-20份，抗裂纤维0.2-2份，粉体防霉剂0.5-1份，纤维素醚0.3-0.5份，胶粉4-6份。

优选的，所述的多功能蓄热硅藻泥，以重量份数计，还包括：石膏5-15份、硅砂10-25份、玻璃微珠10-25份、钛白粉1-10份和颜料0.5-5份中的一种或者几种。

石膏在硅藻泥中主要是为了延缓硅藻泥的凝结时间，石膏作为填料，可增加涂层的硬度和其他机械性能，并能降低成本。

硅砂是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是SiO₂，特别是其内在分子链结构、晶体形状和晶格变化规律，使其具有的耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、压电效应、谐振效应以及其独特的光学特性。作为填料加入硅藻泥，可以提高硅藻泥的耐火性能。本发明所使用的硅砂的目数为10-300目。

玻璃微珠由硼硅酸盐原料经高科技加工而成，本发明采用空心玻璃微珠作为骨料，增强了施工性的同时，具有抗压强度高、熔点高、电阻率高、导热系数和热收缩系数小等特点，具有明显减轻制品重量和良好的保温隔热效果，使制品具有很好的抗龟裂性和再加工性能。

钛白粉是主要成分为二氧化钛(TiO₂)的白色颜料。颜料就是能使物体染上颜色的物质，为了提高硅藻泥的装饰性，可以添加其他颜色的颜料。本发明所使用的钛白粉为金红石型钛白粉。

优选的，所述硅藻土的目数为100-400目。

优选的，所述相变蓄热胶囊的直径为0.1-0.5mm，相变温度为20-25℃。

优选的，所述碳酸钙的目数为300-600目。

优选的，所述滑石粉的目数为300-600目。

硅藻土的目数为100-400目，可以有效配合相变蓄热胶囊的直径在0.1-0.5mm范围内使用，具有很好的包覆性能。该硅藻泥的蓄热相变温度为20-25℃，为人体最适温度。碳酸钙和滑石粉配合硅藻土使用，使硅藻泥材料质地更细致，避免硅藻泥涂料过于粗糙，影响美观。

优选的，所述石膏的目数为300-600目。

优选的，所述玻璃微珠的目数为10-60目。

石膏和玻璃微珠作为骨料，其粒径应当匹配硅藻泥涂料需求。并且具有以下作用：①降低成型制件的收缩率，提高制品的尺寸稳定性、表面光洁度、平滑性以及平光性或无光性等；②有效的调节剂；③可满足不同性能要求，提高耐磨性、改善导电性及导热性等，填料能提高材料冲击强度及压缩强度；④可提高颜料的着色效果；⑤具有极好的光稳定性和耐化学腐蚀性。

一种所述的多功能蓄热硅藻泥的制备方法，包括以下步骤：

将原料按照既定份数、重量由小到大的顺序依次混合，然后搅拌15-25分钟。

主要采用先轻后重的方式，依据比重的轻重顺序进行投料，最后投入比较容易被破坏的空心玻璃微珠和蓄热胶囊。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明提供一种多功能蓄热硅藻泥，具有防火、耐磨、净化空气、消除异味、防火阻燃的作用。

(2)本发明提供一种多功能蓄热硅藻泥，是一种室内用相变条纹装饰硅藻泥材料，实现双向、可逆的室温调节功能，以降低室内能耗和改善室内环境的作用。

(3)本发明提供的多功能蓄热硅藻泥的制备方法，该方法按照物料的重量依次投放，具有方便、简单、易于操作等优点。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

本发明提供的多功能蓄热硅藻泥，包括以下组分：

硅藻土30份，相变蓄热胶囊20份，碳酸钙25份，滑石粉25份，抗裂纤维4份，粉体防霉剂2份，纤维素醚0.7份，胶粉3-7份。

该多功能蓄热硅藻泥的制备方法为：

将原来按照既定份数、重量由小到大的顺序依次混合，然后搅拌15分钟。

实施例2

本发明提供的多功能蓄热硅藻泥，包括以下组分：

硅藻土10份，相变蓄热胶囊5份，碳酸钙10份，滑石粉10份，抗裂纤维0.1份，粉体防霉剂0.1份，纤维素醚0.1份，胶粉3份，石膏5份，玻璃微珠5份，硅砂25份，钛白粉1份，颜料0.5份；

其中，硅藻土的目数为100目，相变蓄热胶囊的直径为0.1mm，相变温度为20℃，碳酸钙的目数为300目，滑石粉的目数为300目，石膏的目数为300目，玻璃微珠的目数为10目。

该多功能蓄热硅藻泥的制备方法为：

将原来按照既定份数、重量由小到大的顺序依次混合，然后搅拌25分钟。

实施例3

本发明提供的多功能蓄热硅藻泥，包括以下组分：

硅藻土20份，相变蓄热胶囊15份，碳酸钙15份，滑石粉15份，抗裂纤维3份，粉体防霉剂1份，纤维素醚0.5份，胶粉5份，石膏10份，钛白粉5份，颜料2.5份；

其中，硅藻土的目数为400目，相变蓄热胶囊的直径为0.5mm，相变温度为25℃，碳酸钙的目数为600目，滑石粉的目数为600目，石膏的目数为600目。

该多功能蓄热硅藻泥的制备方法为：同实施例2中的制备方法。

实施例4

本发明提供的多功能蓄热硅藻泥，包括以下组分：

硅藻土25份，相变蓄热胶囊10份，碳酸钙20份，滑石粉20份，抗裂纤维2份，粉体防霉剂1份，纤维素醚0.4份，胶粉6份，石膏15份，玻璃微珠10份，钛白粉110份，颜料5份；

其中，硅藻土的目数为300目，相变蓄热胶囊的直径为0.3mm，相变温度为20℃，碳酸钙的目数为400目，滑石粉的目数为400目，石膏的目数为400目，玻璃微珠的目数为40目。

该多功能蓄热硅藻泥的制备方法为：同实施例2中的制备方法。

实施例5

本发明提供的多功能蓄热硅藻泥，包括以下组分：

硅藻土25份，相变蓄热胶囊15份，碳酸钙25份，滑石粉10份，抗裂纤维2.5份，粉体防霉剂2份，纤维素醚0.5份，胶粉7份，硅砂15份，钛白粉5份，颜料3份；

其中，硅藻土的目数为200目，相变蓄热胶囊的直径为0.4mm，相变温度为25℃，碳酸钙的目数为600目，滑石粉的目数为300目。

该多功能蓄热硅藻泥的制备方法为：同实施例2中的制备方法。

实验例1硅藻泥装饰壁材检测

根据JC/T 2177-2013《硅藻泥装饰壁材》的标准检测实施例1-5所提供的多功能蓄热硅藻泥，并与相变墙板(对比例1)和不含相变蓄热胶囊的硅藻泥(对比例2)作对比。实验结果，一般技术要求如表1所示，功能性技术要求如表2所示。

表1 一般技术要求测试结果

表2 功能性技术要求

实验证明，虽然加入了相变蓄热胶囊，但是并未影响硅藻泥本身的功能。并且，普通的相变墙板并不具有吸湿、除味、净化甲醛的功能。

实验例2GB8624-2012建筑材料的燃烧等级分级

根据GB8624-2012建筑材料的燃烧等级分级对实施例1-5及对比例1和对比例2进行分级。实验结果如表2所示。

其中：A级为不燃性材料，A级又分为A1和A2级；B1为级难燃材料；B2为级可燃材料；B3为级易燃材料。

表3 GB8624-2012建筑材料的燃烧等级

从表3中可以看出，本发明提供的多功能蓄热硅藻泥均为不可燃产品。

实验例3保温性能测试

北京初冬，在一个屋子的四周和房顶分别涂抹本发明提供的多功能蓄热硅藻泥，厚度为10mm，观察期保温效果，即记录连续一个月室外升温和相应的室内升温的平均温度，并与对比例1和对比例2(10mm的相变保温板)对比。实验结果如表4所示。

表4保温效果测试

实验证明，室外温度升高时，室内吸收热量并不完全用于升高温度，而是将部分的热储存起来，待太阳落山后，释放储存的热量。该多功能蓄热硅藻泥有蓄热调温的作用，而普通硅藻泥却没有，并且其保温作用优于相变保温板。

综上所述，本发明提供的多功能蓄热硅藻泥，具有防火、耐磨、净化空气、消除异味、防火阻燃的作用。该多功能蓄热硅藻泥，是一种室内用相变条纹装饰硅藻泥材料，实现双向、可逆的室温调节功能，以降低室内能耗和改善室内环境的作用。该蓄热硅藻泥复合相变材料制成适合硅藻泥璧材规格要求的胶囊微粒，试验调配兼容蓄热功能与硅藻泥功能的多功能配方组合，制成室内用相变调温装饰硅藻泥材料，实现双向，可逆的室温调节功能，以降低室内能耗和改善室内热环境，延长室内适温的保持时间,可有效地减少空调、暖气的能耗，为世界节能减排做出贡献；同时又可保留硅藻泥璧材的吸放湿和净化性能。并且本发明提供的多功能蓄热硅藻泥的制备方法，该方法按照物料的重量依次投放，具有方便、简单、易于操作等优点。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种多功能蓄热硅藻泥，其特征在于，包括按照重量份数计的如下组分：

硅藻土10-30份，相变蓄热胶囊5-20份，碳酸钙10-25份，滑石粉10-25份，抗裂纤维0.1-4份，粉体防霉剂0.1-2份，纤维素醚0.1-0.7份和胶粉3-7份。

2.根据权利要求1所述的多功能蓄热硅藻泥，其特征在于，包括按照重量份数计的如下组分：

硅藻土15-25份，相变蓄热胶囊10-15份，碳酸钙15-20份，滑石粉15-20份，抗裂纤维0.2-2份，粉体防霉剂0.5-1份，纤维素醚0.3-0.5份，胶粉4-6份。

3.根据权利要求1或2所述的多功能蓄热硅藻泥，其特征在于，以重量份数计，还包括：石膏5-15份、硅砂10-25份、玻璃微珠10-25份、钛白粉1-10份和颜料0.5-5份中的一种或者几种。

4.根据权利要求3所述的多功能蓄热硅藻泥，其特征在于，所述硅藻土的目数为100-400目。

5.根据权利要求4所述的多功能蓄热硅藻泥，其特征在于，所述相变蓄热胶囊的直径为0.1-0.5mm，相变温度为20-25℃。

6.根据权利要求4所述的多功能蓄热硅藻泥，其特征在于，所述碳酸钙的目数为300-600目。

7.根据权利要求4所述的多功能蓄热硅藻泥，其特征在于，所述碳酸钙的目数为所述滑石粉的目数为300-600目。

8.根据权利要求3所述的多功能蓄热硅藻泥，其特征在于，所述石膏的目数为300-600目。

9.根据权利要求5所述的多功能蓄热硅藻泥，其特征在于，所述玻璃微珠的目数为10-60目。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的多功能蓄热硅藻泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将原料按照既定份数、重量由小到大的顺序依次混合，然后搅拌15-25分钟。