CN106064930A - 一种生态环保调孔的硅藻泥壁材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于硅藻泥装饰壁材领域，特别涉及一种生态环保调孔的硅藻泥壁材及其制备方法。该硅藻泥壁材是由硅藻土、阴离子表面改性剂、增强纤维、石墨烯微片、改性粘土、分散剂、防霉抗菌剂及粘结剂组成。本发明选用煅烧过的硅藻土为主要原料，通过阴离子表面改性剂对其进行表面处理，在使用过程中加水搅拌可在硅藻泥颗粒表面形成微泡，防止粘接剂堵塞微孔，从而提高了硅藻泥的吸附性和调湿性，并通过混合石墨烯微片，加强、调控硅藻土的微孔结构，再与其他辅料混合得到本产品。本发明得到的硅藻泥壁材是一种生态环保调孔的壁材，具有高效的吸附、调湿、杀菌等功效，价格低廉，工艺简单，易于推广。

Description

一种生态环保调孔的硅藻泥壁材及其制备方法
技术领域
本发明属于室内装饰涂料领域，具体涉及硅藻泥装饰壁材领域，特别涉及一种生态环保调孔的硅藻泥壁材及其制备方法。
背景技术
近年来，室内装饰材料对空气质量的影响越来越受到重视，人们除了选择美观、实用的装饰效果外，健康环保功能也成为选择装饰材料的一个重要参考指标，因此生态环保、健康舒适的室内装饰材料成为国内外建材行业的主要发展趋势。硅藻泥是一种水溶性粉末状装饰涂料，其主要功能材料是由海洋或湖泊中的硅藻类植物经过自然环境作用沉积形成的硅藻土，硅藻土具有细腻、松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强等物理性质，可以起到调节室内湿度、净化空气、防霉抗菌等功效。因此将硅藻泥与传统内墙装饰材料相结合，制成兼具装饰效果与环保健康功能的装饰建材产品成为装饰建材市场上的新宠，成为越来越多使用者的青睐。
中国专利公开号CN 101700965A公开了环保型硅藻泥壁材粉、壁材及其制备方法，主要由硅藻土粉、无机非金属矿物粉、增粘剂和短纤维组成，通过简单的工艺制备出具有高分子筛结构的硅藻泥壁材，具有价格低廉、净化空气、吸湿除臭、阻燃隔热、易于推广等众多优点。但该配方中未对硅藻土进行改性处理，添加的增粘剂会堵塞硅藻土的微孔结构，降低硅藻泥壁材的吸附性能。
中国专利公开号CN104649640A公开了多级孔调控型硅藻泥，包括硅藻土、粘结剂，添加多孔级调控材料微孔沸石、硅质介孔分子筛、熟石膏粉，使壁材呈现微孔、中孔和大孔不同级别，不同孔径的共存，显著提高硅藻泥涂抹的墙面的吸附能力，取得意想不到的环境净化效果。
中国专利公开号CN103319109A公开了一种硅藻泥纳米复合材料，由硅藻土、纳米粉体、粘土母粒、碳酸钙、海藻胶组成。本发明硅藻泥纳米复合材料中不添加有毒物质，不会对人体造成伤害，同时还具有环保的功效，添加的纳米粉体和粘土母粒，能有效的提高了硅藻泥净化、分解有害气体的功能。
目前，硅藻土在装饰壁材中的应用主要是吸附调湿，其使用均是通过与其他配合组分如粘土和胶凝剂及其复合功能组分简单的混合，由于缺少对硅藻土的改性处理，未能充分发挥硅藻土的功能性，功能性单一，且配方过程中使用的有机胶粘材料会进一步堵塞硅藻土的微孔结构，造成吸附功能下降。因此，需要对硅藻土进行改性处理，防止使用过程中胶黏材料堵塞硅藻土的微孔结构，提高硅藻泥壁材的吸附性能。
发明内容
本发明针对上述问题，提出一种生态环保调孔的硅藻泥壁材及其制备方法。该硅藻泥壁材是由硅藻土、阴离子表面改性剂、增强纤维、石墨烯微片、改性粘土、分散剂、防霉抗菌剂及粘结剂组成。本发明选用煅烧过的硅藻土为主要原料，通过阴离子表面改性剂对其进行表面处理，在使用过程中加水搅拌可在硅藻泥颗粒表面形成微泡，防止粘接剂堵塞微孔，从而提高了硅藻泥的吸附性和调湿性，并通过混合石墨烯微片，加强、调控硅藻土的微孔结构，使功能性辅料均匀负载在硅藻土的孔隙中，提高硅藻泥壁材的综合性能。
本发明进一步的目的是提供一种生态环保调孔的硅藻泥壁材的制备方法，首先通过阴离子表面改性剂，利用高速加热式混合机对硅藻土进行表面改性，与石墨烯微片混合，加强、调控硅藻土的微孔结构，加入防霉抗菌剂，使其均匀分散在硅藻土的微孔结构中，然后与改性粘土、增强纤维高速混合，在粘结剂的作用下混合得到本产品。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案 ：
一种生态环保调孔的硅藻泥壁材，其特征在于，按重量份计包括以下组分：
硅藻土 30~60份，
表面改性剂 5~15份，
增强纤维 1~15 份，
石墨烯 1~10份
改性粘土 10~30份，
分散剂 1~10 份，
防霉抗菌剂 1~5份，
粘结剂 2~10份。
其中所述的表面改性剂为阴离子表面活性剂；所述的增强纤维为海泡石纤维、石膏纤维、硅灰石纤维、水镁石纤维中的至少一种；所述的石墨烯为层数10~200层的石墨烯微片。
上述所述的硅藻土为煅烧一级硅藻土、煅烧二级硅藻土中的任意一种；所述的阴离子表面活性剂为双烷基磺基琥珀酸酯盐、磺基琥珀酸二辛酯钠盐、聚氧乙烯烷基磺基琥珀酸二盐、磺基琥珀酸二环己酯钠盐、N-十八烷基磺基琥珀酰胺二钠盐中的任意一种；所述的改性粘土为钙基膨润土、钙基凹凸棒土、钙基蒙脱石中的至少一种；所述的分散剂为马来酸酐与丙烯酸共聚物、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物、苯乙烯丙烯酸共聚物、丙烯酸酯-丙烯酸共聚物中的至少一种；所述的粘结剂由无机粘结剂和有机粘结剂按质量比为1~4：1组成，其中所述的无机粘结剂为水玻璃、滑石粉、硅溶胶中的至少一种；所述的有机粘结剂为聚乙烯醇与羧甲基纤维素钠按质量比为1：1~3组成。
本发明一种生态环保调孔的硅藻泥壁材，其特征在于该制备方法包括以下步骤：
（1）将30~60重量份的硅藻土研磨过150~300目筛，干燥控制水分含量≤8%，投入到高速加热式混合机中，通过剂量泵泵入5~15重量份的表面改性剂和1~10重量份的分散剂，加热、搅拌反应混合20~40min，用无水乙醇清洗2~3次，除去过量的表面改性剂，烘干得到表面改性的硅藻土；
（2）将步骤（1）中得到的表面改性硅藻土与1~10重量份的石墨烯混合，以500~1000 rpm的速度搅拌10~30min，加入1~5重量份的防霉抗菌剂，继续混合搅拌10~30min，使混合调料均匀的分散在硅藻土的微孔中，得到硅藻土混合物A；
（3）将10~30重量份的改性粘土和1~15重量份的增强纤维加入到高速混合机中，以1200~1500rpm的搅拌速度混合10~15min，得到混合物B；
（4）将步骤（2）中得到的混合物加入到步骤（3）中的混合物B中，高速搅拌10~30min混合均匀，加入2~10重量份的粘结剂继续搅拌10~20min，出料干燥即得本产品。
上述步骤（1）中所述的高速加热式混合机为三筒式连续粉体表面改性机，其主机由三个品字型排列的改性圆筒组成，圆筒中设置高速旋转的转子和定子，通过转子的高速旋转使表面改性剂迅速、均匀地与粉体作用。
上述步骤（1）中所述的加热温度为80~150℃，搅拌转速为1000~4000rpm；步骤（4）中所述的搅拌速度为500~1000rpm。
本发明一种生态环保调孔的硅藻泥壁材及其制备方法，与现有技术相比突出的特点和有益的效果在于：
1、本发明选用煅烧硅藻土，利用阴离子表面改性剂对其进行表面改性，在使用过程中加水搅拌可在硅藻泥颗粒表面形成微泡，防止粘接剂堵塞微孔，从而提高了硅藻泥的吸附性和调湿性。
2、本发明添加石墨烯微片加强、调控硅藻土的微孔结构，使功能性辅料均匀负载在硅藻土的孔隙中，提高硅藻泥壁材的综合性能。
3、本发明材质生态环保，不含任何重金属离子，故无静电现象，浮尘不宜附着，自净保新能力强。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明进行详细的阐述，并不限制于本发明。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1
（1）将60重量份的煅烧一级硅藻土研磨过150~300目筛，干燥控制水分含量≤8%，投入到高速加热式混合机中，通过剂量泵泵入15重量份的双烷基磺基琥珀酸酯盐和10重量份的马来酸酐与丙烯酸共聚物，加热温度为150℃，搅拌转速为4000rpm，反应混合20min，用无水乙醇清洗2~3次，除去过量的表面改性剂，烘干得到表面改性的硅藻土；
（2）将步骤（1）中得到的表面改性硅藻土与5重量份的石墨烯混合，以1000 rpm的速度搅拌10min，加入5重量份的防霉抗菌剂，继续混合搅拌30min，使混合调料均匀的分散在硅藻土的微孔中，得到硅藻土混合物A；
（3）将10重量份的钙基膨润土和10重量份的海泡石纤维加入到高速混合机中，以1500rpm的搅拌速度混合10min，得到混合物B；
（4）将步骤（2）中得到的混合物加入到步骤（3）中的混合物B中，以1000rpm的速度高速搅拌30min混合均匀，加入1重量份的水玻璃、0.5重量份的聚乙烯醇、0.5重量份的羧甲基纤维素钠，继续搅拌10min，出料干燥即得本产品。
实施例2
（1）将50重量份的煅烧一级硅藻土研磨过150~300目筛，干燥控制水分含量≤8%，投入到高速加热式混合机中，通过剂量泵泵入10重量份的磺基琥珀酸二辛酯钠盐和5重量份的丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物，加热温度为120℃，搅拌转速为3000rpm，反应混合30min，用无水乙醇清洗2~3次，除去过量的表面改性剂，烘干得到表面改性的硅藻土；
（2）将步骤（1）中得到的表面改性硅藻土与8重量份的石墨烯混合，以1000 rpm的速度搅拌20min，加入4重量份的防霉抗菌剂，继续混合搅拌30min，使混合调料均匀的分散在硅藻土的微孔中，得到硅藻土混合物A；
（3）将15重量份的钙基凹凸棒土和10重量份的石膏纤维加入到高速混合机中，以1500rpm的搅拌速度混合10min，得到混合物B；
（4）将步骤（2）中得到的混合物加入到步骤（3）中的混合物B中，以1000rpm的速度高速搅拌30min混合均匀，加入3重量份的滑石粉、0.5重量份的聚乙烯醇、0.5重量份的羧甲基纤维素钠，继续搅拌10min，出料干燥即得本产品。
实施例3
（1）将40重量份的煅烧一级硅藻土研磨过150~300目筛，干燥控制水分含量≤8%，投入到高速加热式混合机中，通过剂量泵泵入8重量份的聚氧乙烯烷基磺基琥珀酸二盐和5重量份的苯乙烯丙烯酸共聚物，加热温度为100℃，搅拌转速为3000rpm，反应混合20min，用无水乙醇清洗2~3次，除去过量的表面改性剂，烘干得到表面改性的硅藻土；
（2）将步骤（1）中得到的表面改性硅藻土与6重量份的石墨烯混合，以800 rpm的速度搅拌20min，加入3重量份的防霉抗菌剂，继续混合搅拌20min，使混合调料均匀的分散在硅藻土的微孔中，得到硅藻土混合物A；
（3）将20重量份的钙基膨润土、10重量份的钙基凹凸棒土和5重量份的硅灰石纤维加入到高速混合机中，以1200rpm的搅拌速度混合15min，得到混合物B；
（4）将步骤（2）中得到的混合物加入到步骤（3）中的混合物B中，以500rpm的速度高速搅拌30min混合均匀，加入4重量份的硅溶胶、0.5重量份的聚乙烯醇、1.5重量份的羧甲基纤维素钠，继续搅拌20min，出料干燥即得本产品。
实施例4
（1）将30重量份的煅烧二级硅藻土研磨过150~300目筛，干燥控制水分含量≤8%，投入到高速加热式混合机中，通过剂量泵泵入5重量份的磺基琥珀酸二环己酯钠盐和1重量份的丙烯酸酯-丙烯酸共聚物，加热温度为80℃，搅拌转速为1000rpm，反应混合40min，用无水乙醇清洗2~3次，除去过量的表面改性剂，烘干得到表面改性的硅藻土；
（2）将步骤（1）中得到的表面改性硅藻土与1重量份的石墨烯混合，以1000 rpm的速度搅拌30min，加入1重量份的防霉抗菌剂，继续混合搅拌10min，使混合调料均匀的分散在硅藻土的微孔中，得到硅藻土混合物A；
（3）将20重量份的钙基膨润土、10重量份的钙基蒙脱石和15重量份的水镁石纤维加入到高速混合机中，以1200rpm的搅拌速度混合15min，得到混合物B；
（4）将步骤（2）中得到的混合物加入到步骤（3）中的混合物B中，以800rpm的速度高速搅拌30min混合均匀，加入4重量份的滑石粉、2重量份的聚乙烯醇、2重量份的羧甲基纤维素钠，继续搅拌15min，出料干燥即得本产品。
实施例5
（1）将50重量份的煅烧二级硅藻土研磨过150~300目筛，干燥控制水分含量≤8%，投入到高速加热式混合机中，通过剂量泵泵入10重量份的N-十八烷基磺基琥珀酰胺二钠盐和5重量份的丙烯酸酯-丙烯酸共聚物，加热温度为100℃，搅拌转速为3000rpm，反应混合30min，用无水乙醇清洗2~3次，除去过量的表面改性剂，烘干得到表面改性的硅藻土；
（2）将步骤（1）中得到的表面改性硅藻土与1~10重量份的石墨烯混合，以800 rpm的速度搅拌30min，加入5重量份的防霉抗菌剂，继续混合搅拌20min，使混合调料均匀的分散在硅藻土的微孔中，得到硅藻土混合物A；
（3）将10重量份的钙基蒙脱石和10重量份的海泡石纤维、2重量份的水镁石纤维加入到高速混合机中，以1200rpm的搅拌速度混合15min，得到混合物B；
（4）将步骤（2）中得到的混合物加入到步骤（3）中的混合物B中，以1000rpm的速度高速搅拌20min混合均匀，加入8重量份的硅溶胶、1重量份的聚乙烯醇、1重量份的羧甲基纤维素钠，继续搅拌20min，出料干燥即得本产品。

Claims (10)

1.一种生态环保调孔的硅藻泥壁材，其特征在于，按重量份计包括以下组分：
硅藻土 30~60份，
表面改性剂 5~15份，
增强纤维 1~15 份，
石墨烯 1~10份
改性粘土 10~30份，
分散剂 1~10 份，
防霉抗菌剂 1~5份，
粘结剂 2~10份，
其中所述的表面改性剂为阴离子表面活性剂；所述的增强纤维为海泡石纤维、石膏纤维、硅灰石纤维、水镁石纤维中的至少一种；所述的石墨烯为层数10~200层的石墨烯微片。
2.根据权利要求 1所述的一种生态环保调孔的硅藻泥壁材，其特征在于所述的硅藻土为煅烧一级硅藻土、煅烧二级硅藻土中的任意一种。
3.根据权利要求 1所述的一种生态环保调孔的硅藻泥壁材，其特征在于所述的阴离子表面活性剂为双烷基磺基琥珀酸酯盐、磺基琥珀酸二辛酯钠盐、聚氧乙烯烷基磺基琥珀酸二盐、磺基琥珀酸二环己酯钠盐、N-十八烷基磺基琥珀酰胺二钠盐中的任意一种。
4.根据权利要求 1所述的一种生态环保调孔的硅藻泥壁材，其特征在于所述的改性粘土为钙基膨润土、钙基凹凸棒土、钙基蒙脱石中的至少一种。
5.根据权利要求 1所述的一种生态环保调孔的硅藻泥壁材，其特征在于所述的分散剂为马来酸酐与丙烯酸共聚物、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物、苯乙烯丙烯酸共聚物、丙烯酸酯-丙烯酸共聚物中的至少一种。
6.根据权利要求 1所述的一种生态环保调孔的硅藻泥壁材，其特征在于所述的粘结剂由无机粘结剂和有机粘结剂按质量比为1~4：1组成，其中所述的无机粘结剂为水玻璃、滑石粉、硅溶胶中的至少一种；所述的有机粘结剂为聚乙烯醇与羧甲基纤维素钠按质量比为1：1~3组成。
7.一种权利要求1所述的生态环保调孔的硅藻泥壁材的制备方法，其特征在于按照如下方式进行 ：
（1）将30~60重量份的硅藻土研磨过150~300目筛，干燥控制水分含量≤8%，投入到高速加热式混合机中，通过剂量泵泵入5~15重量份的表面改性剂和1~10重量份的分散剂，加热、搅拌反应混合20~40min，用无水乙醇清洗2~3次，除去过量的表面改性剂，烘干得到表面改性的硅藻土；
（2）将步骤（1）中得到的表面改性硅藻土与1~10重量份的石墨烯混合，以500~1000 rpm的速度搅拌10~30min，加入1~5重量份的防霉抗菌剂，继续混合搅拌10~30min，使混合调料均匀的分散在硅藻土的微孔中，得到硅藻土混合物A；
（3）将10~30重量份的改性粘土和1~15重量份的增强纤维加入到高速混合机中，以1200~1500rpm的搅拌速度混合10~15min，得到混合物B；
（4）将步骤（2）中得到的混合物加入到步骤（3）中的混合物B中，高速搅拌10~30min混合均匀，加入2~10重量份的粘结剂继续搅拌10~20min，出料干燥即得本产品。
8.根据权利要求7所述的一种生态环保调孔的硅藻泥壁材的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述的高速加热式混合机为三筒式连续粉体表面改性机，其主机由三个品字型排列的改性圆筒组成，圆筒中设置高速旋转的转子和定子，通过转子的高速旋转使表面改性剂迅速、均匀地与粉体作用。
9.根据权利要求7所述的一种生态环保调孔的硅藻泥壁材的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述的加热温度为80~150℃，搅拌转速为1000~4000rpm。
10.根据权利要求7所述的一种生态环保调孔的硅藻泥壁材的制备方法，其特征在于步骤（4）中所述的搅拌速度为500~1000rpm。
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