CN106518140A - 一种致孔氧化无机生态装饰板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种致孔氧化无机生态装饰板及其生产方法，由以下重量份的原材料经搅拌、成型、养护干燥和饰面处理工艺制备而成：100份无机胶凝粉料、0‑22.0份多孔粉料、18.5‑73.0份液相介质、0.05‑5.5份致孔型复合催化氧化剂、1.5～20份增强纤维、1.3～4.5份纳米二氧化钛涂覆材料。本发明将催化剂、氧化剂同时牢固负载到无机胶凝材料水化凝结基体内部微孔，丰富微孔分布及集配，并借助纳米二氧化钛涂覆层二次强化，赋予无机生态装饰板优异的净化性能持续高效分解有害气体、并有效调节室内温湿度、抗菌防霉等生态性；解决了无机装饰板物理性能与生态性能相互取舍矛盾、催化剂或氧化剂负载易脱落、易衰减、常规表面处理对表面微孔的封闭的问题。

Description

一种致孔氧化无机生态装饰板及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种致孔氧化无机生态装饰板及其生产方法，属于绿色生态环境建材技术领域；通过致孔技术将催化剂、氧化剂牢固无机胶凝材料水化凝结为基体，牢固负载到无机胶凝材料水化凝结基体内部微孔，并借助纳米二氧化钛涂覆层二次强化，赋予无机装饰板优异的净化性能持续高效分解有害气体、并有效调节室内温湿度、抗菌防霉等生态性。
背景技术
硅钙板、高强晶体装饰石膏板(高晶板)、预注式玻璃纤维增强石膏复合材料(GRG)、水泥基装饰板如玻璃纤维增水泥复合材料(GRC)、无机矿物基低温陶瓷板(CBC)等为代表的应用技术及产品，具有优异的装饰纹理、装饰可塑性、不燃防火、多孔吸音降噪、保温隔热等性能，已广泛作为天花吊顶、墙面、地材、外幕墙应用。
公知专利技术《一种藻钙复合材料及装饰板材和生产方法》(CN102515678A)由含钙无机类基体、藻类基体水化凝胶复合而成，产品具有优异的甲醛净化性、负离子诱发性、自调湿性等生态性，首次将无机装饰板上升到无机生态装饰板高度，其生态性易受原材料纯度波动影响；公知专利技术《一种光催化无机生态装饰板及其生产方法》(CN105731969A)，提供了以La1-xAxMO3型(A为Sr、Ca、Ba，M＝Mn、Co；x＝0、0.4)可见光响应型催化粒子及致孔发泡负载，创造性将可见光响应催化剂负载到无机装饰板微孔内部，对挥发性有机物具有显著的催化活性，另一方面通过无机胶凝材料与生态矿物粉体复合进行水化凝结硬化，拓展了无机生态装饰板范围及提供了无机生态装饰板技术基础，但其此类可见光响应光催化剂价格昂贵，净化速率慢，还容易因饰面处理时因其部分封闭而影响或损失生态性。
公知专利技术《一种氧化型空气净化材料及其制备方法》(CN102101008A)公开了以5％～20％(g/ml)无机氧化剂水溶液浸泡无机吸附材料18～36h后干燥而形成氧化型空气净化材料；公知专利技术《一种去除空气中甲醛的空气净化材料、其制备方法及使用方法》(CN104084034A)使用50g/l的高锰酸钾溶液对吸附树脂离心浸渍负载24～48h后干燥而成。公知专利技术《一种制备除甲醛活性炭-过氧化钙复合颗粒》(CN104959113A)通过水溶性氯化钙和过氧化氢为前躯体，在氨水环境下，浸渍在活性炭孔道内生产纳米-微米级过氧化钙。上述专利技术其共同特点都是通过浸渍，将较大量氧化剂负载到多孔载体，具有反应速度快、去除彻底的特点。
目前无机生态装饰板、光催化技术、氧化型空气净化材料技术已经相对成熟，如上专利均提供了具体的制备方案。相比于藻钙生态复合材料及装饰板，技术需要在原材料稳定性及生态净化技术上拓展，避免原材料的波动性影响；相比于现有的光催化无机生态装饰板，需要避免使用昂贵光催化剂及单一的光催化技术，以期获得较快、彻底的净化速率及高性价比，更需要解决因饰面处理部分堵塞或封闭了基体微孔而降低生态性；而氧化型空气净化材料技术应用于无机生态装饰板尚未报道，且以氧化剂以浸渍方式负载在无机生态装饰板上显然也不符合大规模连续化作业。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而提供一种致孔氧化无机生态装饰板，选用通用常规型催化剂、氧化剂，通过致孔技术将催化剂、氧化剂同时牢固负载到无机胶凝材料水化凝结基体内部微孔，丰富微孔分布及集配，并借助纳米二氧化钛涂覆层二次强化，赋予无机生态装饰板优异的净化性能持续高效分解有害气体、并有效调节室内温湿度、抗菌防霉等生态性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案为：
一种致孔氧化无机生态装饰板，由以下重量份的原材料经搅拌、成型、养护干燥和饰面处理工艺制备而成：100份无机胶凝粉料、0-22.0份多孔粉料、18.5-73.0份液相介质、0.05-5.5份致孔型复合催化氧化剂、1.5～20份增强纤维、1.3～4.5份纳米二氧化钛涂覆材料。
优选的，所述无机胶凝粉料为石膏、水泥、矿粉中的任意一种、两种及以上以任意比例混合而成的混合物，物料的细度为130-180目。
优选的，所述的多孔粉料为活性炭粉、凹凸棒土、海泡石、硅藻土、贝壳粉中的任意一种、两种及以上任意比例混合而成的混合物，物料的细度为130～180目。
优选的，所述的液相介质由以下重量份的原料复配而成：100份水、0～8.0份生物凝胶、0.3～5.0份低碱高硅防水剂；其中，所述的生物凝胶优选为魔芋胶、卡拉胶、海藻胶中的一种、两种及以上以任意比例混合而成。
优选的，所述的致孔型复合催化氧化剂将TiO2光触媒、K12发泡剂、氧化剂水溶液按3～28:0.5～3:69～96.5的重量比搅拌混合后，通过发泡设备致孔形成的；其中氧化剂水溶液中，氧化剂的浓度为0.05～4.0wt％，氧化剂为过氧化钙、过氧化氢、高锰酸钾中的任意一种、两种及以上以任意比例混合而成混合物。
优选的，所述的增强纤维为玻璃纤维、玻纤网格布中的任意一种或两种以任意比例混合而成的混合物，其中，所述的玻璃纤维为15-35mm长的玻璃纤维短切丝或玻璃纤维无捻粗纱，所述的玻纤网格布的规格为4×4-10×10cm。
优选的，所述的纳米二氧化钛涂覆材料，是将纳米二氧化钛以0.3～0.5wt％的比例复掺至涂料中制成的涂覆材料，所述的涂料优选为生态型涂料、水性漆、水性UV任意一种、两种及以上以任意比例混合而成混合物。
本发明还提供一种上述致孔氧化无机装饰板的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)预处理：将所述比例的无机胶凝粉料、多孔粉料、液相介质分别提前配制待用；将所述比例的氧化剂水溶液、K12发泡剂和TiO2光触媒复配成致孔型复合催化氧化剂，搅拌均匀后置入发泡设备待用，调节好所述比例掺量调节阀；
(2)搅拌：将步骤(1)中配制好的无机胶凝粉料、多孔粉料、液相介质、致孔型复合催化氧化剂和所述比例的增强纤维同时且连续的经精确计量、供料至搅拌设备中，进行强制搅拌使之均匀，搅拌速度280～320r/min；
(3)成型：采用浇注、灌注、挤压、压制、预浇、现浇或者喷射的成型方式使步骤(2)得到的混合物成型；
(4)养护干燥：待步骤(3)得到的成型物水化完成后进行脱模，通过自然干燥或干燥窑干燥的方式干燥至平衡含水率≤4.5％得到半成品；其中干燥温度≤75℃；
(5)饰面处理：待步骤(4)得到的半成品干燥后进行打磨处理，然后将所述比例纳米二氧化钛涂覆材料对其表面进行喷涂、烤漆或喷绘处理，待其表面固化后即得所述的致孔氧化无机生态装饰板的成品。
本发明创造性及优点在于：
(1)通过致孔技术将催化剂、氧化剂以泡沫化形式混入到基体材料中，丰富了基体微孔数量及分布，为空气净化吸附、净化提供了充分必要的先决条件，而不单一的依靠基体自身特有的微孔，这样就避免了对原材料的品质稳定性的依赖，更有利于产品的规模产业化及质量稳定。此外，基体微孔数量集配及分布丰富，为无机生态装饰板在自调湿性、吸音降噪性提供了更有益的提升空间；
(2)通过致孔发泡，催化剂、氧化剂可以实现低掺量下最大化均匀分散负载，而且直接均匀负载在微孔壁面，直接与吸附到微孔中的有害气体反应，产生显著高效的净化速率。另一方面，催化剂、氧化剂无需特殊的要求，成本低廉，最关键的是低掺量水平对无机胶凝材料水化凝结无明显影响，尤其是氧化剂的负载，若沿用现有成熟的氧化剂浸渍技术，势必增加无机生态装饰板处理流程及生产周期，且未必达到100％负载率；
(3)相对于光催化净化技术，氧化技术与甲醛的氧化反应效果更直接、更有效、更彻底，无需特定的光照或电子跃迁，其主要的氧化反应如下：
4O4 2-+12H++5HCHO→5CO2↑+11H2O
HCHO+·OH-→·CHO+H2O
·CHO+·O2 -→HCO3 -
HCO3-+H+→HCOOOH
而其中的活性氢氧自由基、过氧自由基的强氧化能力更能破坏细菌细胞有机物中的C-C键、C-H键、C-N键、O-H键、N-H键等，具有优异的抗菌防霉性；
(4)饰面处理环节，以纳米二氧化钛复掺到生态型涂料、水性漆、水性UV中，形成的涂覆层自身有害物含量不含或小于限量值，未对表面微孔进行堵塞或封闭，还能在表面进行光催化作用进行多种净化强化。
附图说明：
图1：本发明方法的工艺流程图；
图2：本发明方法中，未添加致孔型复合光催化氧化剂，其他物料经过强制搅拌后形成的水化物的微观电镜图；
图3：本发明方法中，添加了致孔型复合光催化氧化剂后形成的水化物的微观电镜图；
图4：本发明方法中，采用现有技术常规的涂覆材料进行饰面处理，无机装饰板表面微观电镜图；
图5：本发明方法中，采用纳米二氧化钛涂覆材料进行饰面处理，无机装饰板表面微观电镜图。
具体实施方式
以下对本发明技术方案的具体实施方式详细描述，但本发明并不限于以下描述内容：
实施例1：
一种致孔氧化无机生态装饰板-天花板，包括半水石膏92份、白色硅酸盐水泥8份、液态介质58份(清水、海藻胶、低碱高硅甲基硅醇钾防水剂按重量比100：3.5：3.2复配而成)、0.25份致孔型复合光催化氧化剂(纳米TiO2光触媒、K12发泡剂、1.2％浓度过氧化氢按重量比8:3:69复配后用发泡机发泡而成)、1.5份18～22㎜玻璃纤维短切丝、1.3份纳米二氧化钛涂覆材料(纳米二氧化钛、藻钙生态涂料按重量比0.3：99.7复配而成)。
如图1所示，按上述原料配方的生产制备工艺为：
(1)预处理：将半水石膏92份、白色硅酸盐水泥8份分别计量、搅拌均匀待用；将清水、海藻胶、低碱高硅甲基硅醇钾防水剂按重量比100：3.5：3.2分别计量、搅拌均匀待用；将所述纳米TiO2光触媒、K12发泡剂、1.2％浓度过氧化氢按重量比8：3：69复配，搅拌均匀后置入发泡设备待用，调节好所述比例掺量调节阀；
(2)搅拌：同时启动所述无机胶凝粉料、液态介质、致孔发泡、增强纤维设备，将所述比例的100份无机胶凝粉料、58份液态介质、0.25份致孔型复合光催化氧化剂、1.5份玻璃纤维短切丝连续精确计量、供料，进行强制搅拌使之均匀，搅拌转速280～320r/min；
(3)成型：采用浇注成型方式使步骤(2)得到的混合物成型于预制模具中，待胶凝材料水化硬化终凝；
(4)养护干燥：待步骤(3)得到的成型物水化完成后进行脱模，通过自然干燥干燥至平衡含水率≤4.5％得到半成品；其中干燥温度≤75℃，
(5)饰面处理：待步骤(4)得到的半成品干燥后进行打磨处理，然后按所述比例纳米二氧化钛涂覆材料对其表面进行喷涂处理，待其表面固化后即得所述的致孔光催化无机生态装饰天花板的成品。
步骤(2)中，未添加致孔型复合光催化氧化剂，其他物料经过强制搅拌后形成的水化物的微观电镜图如图2所示，而添加了致孔型复合光催化氧化剂后形成的水化物的微观电镜图如图3所示；由图可知，本发明的方法，丰富了基体微孔数量及分布。
步骤(5)中，采用现有技术常规的涂覆材料进行饰面处理，无机装饰板表面微观电镜图如图4所示，而采用本发明的纳米二氧化钛涂覆材料进行饰面处理，无机装饰板表面微观电镜图如图5所示；由图可知，本发明的方法，未对表面微孔进行堵塞或封闭，还能在表面进行光催化作用进行多种净化强化。
实施例2：
一种致孔氧化无机生态装饰板-天花板，包括半水石膏100份、多孔活性炭粉8份、液态介质58份(清水、卡拉胶、低碱高硅甲基硅醇钾防水剂按重量比100：6.2：2.8复配而成)、018份致孔型复合光催化氧化剂(纳米TiO2光触媒、K12发泡剂、2.0％浓度高锰酸钾溶液按重量比28:3:69复配后用发泡机发泡而成)、6.5份5×5㎝玻纤网格布、4.5份纳米二氧化钛涂覆材料(纳米二氧化钛、藻钙生态涂料按重量比0.5：99.5复配而成)。
如图1所示，按上述原料配方的生产制备工艺为：
(1)预处理：将半水石膏100份、多孔活性炭粉8份分别计量、搅拌均匀待用；将清水、卡拉胶、低碱高硅甲基硅醇钾防水剂按重量比100：6.2：2.8分别计量、搅拌均匀待用；将所述纳米TiO2光触媒、K12发泡剂、2.0％浓度高锰酸钾溶液按重量比28：3：69复配，搅拌均匀后置入发泡设备待用，调节好所述比例掺量调节阀；
(2)搅拌：同时启动所述无机胶凝粉料、多孔活性炭粉料、液态介质、致孔发泡、玻纤网格布铺装设备，将所述比例的100份半水石膏、8份活性炭粉、58份液态介质、0.18份致孔型复合催化氧化剂、6.5份玻璃纤维网格布连续精确计量、供料，进行强制搅拌使之均匀，搅拌转速280～320r/min。
(3)成型：采用浇注成型方式使步骤(2)得到的混合物成型于预制模具中，并通过振动将铺设的玻纤网格布进行溢浆预埋，待胶凝材料水化硬化终凝；
(4)养护干燥：待步骤(3)得到的成型物水化完成后进行脱模，通过干燥窑干燥的方式干燥至平衡含水率≤4.5％得到半成品；其中干燥温度≤75℃；
(5)饰面处理：待步骤(4)得到的半成品干燥后进行打磨处理，然后按所述比例纳米二氧化钛涂覆材料对其表面进行喷涂处理，待其表面固化后即得所述的致孔氧化无机生态装饰天花板的成品。
实施例3：
一种致孔氧化无机生态装饰板-墙面板，包括半水石膏83份、白水泥7份、矿粉10份，多孔凹凸棒土22份、液态介质28.6份(清水、魔芋胶、低碱高硅甲基硅醇钾防水剂按重量比100：8：5.0复配而成)、0.5份致孔型复合光催化氧化剂(纳米TiO2光触媒、K12发泡剂、4.0％浓度高锰酸钾溶液按重量比15.8：0.5：83.7复配后用发泡机发泡而成)、1.5份玻璃纤维短切丝、3.8份纳米二氧化钛涂覆材料(纳米二氧化钛、藻钙生态涂料按重量比0.5：99.5复配而成；纳米二氧化钛、水性UV按重量比0.3:99.7)。
如图1所示，按上述原料配方的生产制备工艺为：
(1)预处理：半水石膏83份、白水泥7份、矿粉10份，多孔凹凸棒土22份，分别计量后搅拌均匀待用；将清水、魔芋胶、低碱高硅甲基硅醇钾防水剂按重量比100：8：5.0分别计量、搅拌均匀待用；将所述纳米TiO2光触媒、K12发泡剂、4.0％浓度高锰酸钾溶液按重量比15.8：0.5：83.7复配，搅拌均匀后置入发泡设备待用，调节好所述比例掺量调节阀；
(2)搅拌：同时启动所述无机胶凝粉料、多孔粉料、液态介质、致孔发泡、玻璃纤维短切丝计量设备，将所述比例的83份半水石膏、7份白水泥、10份矿粉、22份多孔凹凸棒土、28.6份液态介质、0.5份致孔型复合光催化氧化剂、1.5份玻璃纤维网格布连续精确计量、供料，进行强制搅拌使之均匀，搅拌转速280～320r/min；
(3)成型：采用压制成型方式使步骤(2)得到的混合物成型，成型压力6.0兆帕，保压时间3～10分钟；
(4)养护干燥：待步骤(3)得到的成型物水化完成后进行脱模，通过自然干燥方式燥至平衡含水率≤4.5％得到半成品；其中干燥温度≤75℃；
(5)表面处理：待步骤(4)得到的半成品干燥后进行打磨处理，先与1.3份纳米二氧化钛生物涂料(纳米二氧化钛、藻钙生态涂料按重量比0.5：99.5复配而成)做底色，待底色表干后再与2.5份纳米二氧化钛水性UV(纳米二氧化钛、水性UV按重量比0.3:99.7)做喷绘处理，待其表面固化后即得所述的致孔氧化无机装饰墙板的成品。
检测报告：
将本发明实施例1-3得到的产品按照JC/T1074-2008《室内空气净化功能涂覆净化材料性能》、HG/T3950-2007《抗菌涂料》、JC/T 799-2007《装饰石膏板》进行关键指标检测，结果如表1所示：
表1：本发明实施例1-3产品的检测结果
由上表可知，本发明获得的致孔光催化无机生态装饰板甲醛净化速率可达0.77PPm/min.㎡、甲醛净化率≥97％、净化效果持久性≥92％、吸湿量≥45×10-2kg/m2、放湿量≥34×10-2㎏/㎡、金黄色葡萄球菌抗菌率≥99％，大肠杆菌抗菌率≥99％。
上述实例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种致孔氧化无机生态装饰板，其特征在于：由以下重量份的原材料经搅拌、成型、养护干燥和饰面处理工艺制备而成：100份无机胶凝粉料、0-22.0份多孔粉料、18.5-73.0份液相介质、0.05-5.5份致孔型复合催化氧化剂、1.5～20份增强纤维、1.3～4.5份纳米二氧化钛涂覆材料。
2.根据权利要求1所述的致孔氧化无机生态装饰板，其特征在于：所述无机胶凝粉料为石膏、水泥、矿粉中的任意一种、两种及以上以任意比例混合而成的混合物，物料的细度为130-180目。
3.根据权利要求1所述的致孔氧化无机生态装饰板，其特征在于：所述的多孔粉料为活性炭粉、凹凸棒土、海泡石、硅藻土、贝壳粉中的任意一种、两种及以上任意比例混合而成的混合物，物料的细度为130～180目。
4.根据权利要求1所述的致孔氧化无机生态装饰板，其特征在于：所述的液相介质由以下重量份的原料复配而成：100份水、0～8.0份生物凝胶、0.3～5.0份低碱高硅防水剂；所述的生物凝胶为魔芋胶、卡拉胶、海藻胶中的一种、两种及以上以任意比例混合而成。
5.根据权利要求1所述的致孔氧化无机生态装饰板，其特征在于：所述的致孔型复合催化氧化剂将TiO2光触媒、K12发泡剂、氧化剂水溶液按3～28:0.5～3:69～96.5的重量比搅拌混合后，通过发泡设备致孔形成的。
6.根据权利要求5所述的致孔氧化无机生态装饰板，其特征在于：所述的氧化剂水溶液中，氧化剂的浓度为0.05～4.0wt％；所述的氧化剂为过氧化钙、过氧化氢、高锰酸钾中的任意一种、两种及以上以任意比例混合而成混合物。
7.根据权利要求1所述的致孔氧化无机生态装饰板，其特征在于：所述的增强纤维为玻璃纤维、玻纤网格布中的任意一种或两种以任意比例混合而成的混合物，其中，所述的玻璃纤维为15-35mm长的玻璃纤维短切丝或玻璃纤维无捻粗纱，所述的玻纤网格布的规格为4×4-10×10cm。
8.根据权利要求1所述的致孔氧化无机生态装饰板，其特征在于：所述的纳米二氧化钛涂覆材料，是将纳米二氧化钛以0.3～0.5wt％的比例复掺至涂料中制成的涂覆材料，所述的涂料为生态型涂料、水性漆、水性UV任意一种、两种及以上以任意比例混合而成混合物。
9.权利要求1-8任一项所述的致孔氧化无机生态装饰板的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)预处理：将所述比例的无机胶凝粉料、多孔粉料、液相介质分别提前配制待用；将所述比例的氧化剂水溶液、K12发泡剂和TiO2光触媒复配成致孔型复合催化氧化剂，搅拌均匀后置入发泡设备待用，调节好所述比例掺量调节阀；
(2)搅拌：将步骤(1)中配制好的无机胶凝粉料、多孔粉料、液相介质、致孔型复合催化氧化剂和所述比例的增强纤维同时且连续的经精确计量、供料至搅拌设备中，进行强制搅拌使之均匀，搅拌速度280～320r/min；
(3)成型：采用浇注、灌注、挤压、压制、预浇、现浇或者喷射的成型方式使步骤(2)得到的混合物成型；
(4)养护干燥：待步骤(3)得到的成型物水化完成后进行脱模，通过自然干燥或干燥窑干燥的方式干燥至平衡含水率≤4.5％得到半成品；其中干燥温度≤75℃；
(5)饰面处理：待步骤(4)得到的半成品干燥后进行打磨处理，然后将所述比例纳米二氧化钛涂覆材料对其表面进行喷涂、烤漆或喷绘处理，待其表面固化后即得所述的致孔氧化无机生态装饰板的成品。
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