CN106565142A - 一种聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料及其制备方法，涉及一种聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料及其制备方法。本发明的硅藻泥材料包括：硅藻土15‑35份，重质碳酸钙20‑40份，灰钙粉8‑20份，石英砂8‑20份，纳米二氧化钛2‑5份，负离子粉1‑4份，纤维素醚0.5‑2.5份，预糊化淀粉0.1‑0.5份和聚乙烯纤维0.1‑2份。本发明的制备方法包括：粉体混合得到混合粉体；将纳米二氧化钛分散于水中得到纳米二氧化钛混合液；将混合粉体和纳米二氧化钛混合液搅拌均匀后加入聚乙烯纤维搅拌均匀。本发明的硅藻泥材料成本低、安全环保，且具有粘接性高、耐久性强的优点。本发明的材料用于建筑材料领域。

Description

一种聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，建材市场以乳胶漆、壁纸等为代表的传统墙材，已无法满足人们对环保、健康、绿色方面的要求。因此，新型环保的装饰壁材——硅藻泥装饰壁材应运而生，硅藻泥壁材是无毒、无害的天然素材，从根本上避免了对空气的污染。
公开号为CN102101764A的中国专利公开了一种硅藻泥乳胶漆，该硅藻泥乳胶漆由有机溶剂、水，无机颜料、填料、助剂混合等而成，虽然具有清除异味，保持空气清新、空气的调湿、墙面自洁、防燃的效果，但在消除甲醛及粘接强度方面性能差强人意。
公开号为CN105948675A的中国专利公开了一种室内用热反射隔热硅藻泥，所述热反射隔热硅藻泥由石膏、硅藻土、可再分散性胶粉、中空玻璃微珠、颜料、滑石粉、二氧化硅、分散剂、增稠剂制备所得，该产品热反射性、抗菌性、防水性、耐腐蚀性及稳定性优良，粘结强度高，固化时间短，施工方便，效率高；然而，本方法所用的可再分散性胶粉属于有机类乳胶粉，这种化学胶粘剂粘接牢固，但是易堵死微孔，丧失硅藻泥的呼吸过滤作用，此外也可能释放甲醛等VOC物质，不是真正的绿色环保内墙材料。
现有技术中多采用无机胶凝材料取代有机可再分散性胶粉，使硅藻泥材料实现绿色环保；添加木质纤维材料，使硅藻泥产品达到增强增韧和抗裂的作用。然而，目前的无机胶粘剂普遍强度偏低、保水性差、易脱粉、不能单独使用；而木质纤维品种单一、易吸水腐蚀、补强效果不够。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粘接性高、耐久性强、不含有害物质及游离甲醛的硅藻泥材料，同时具有较好的抗裂、抗拉性能及持久净化甲醛的效果。
为实现上述目的本发明公开了一种聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料，所述硅藻泥材料组分及各组分的质量份数包括：硅藻土15-35份，重质碳酸钙20-40份，灰钙粉8-20份，石英砂8-20份，纳米二氧化钛2-5份，负离子粉1-4份，纤维素醚0.5-2.5份，预糊化淀粉0.1-0.5份和聚乙烯纤维0.1-2份。
优选地，所述硅藻泥材料组分及各组分的质量份数包括：硅藻土28份，重质碳酸钙30份，灰钙粉18份，石英砂16份，纳米二氧化钛3份，负离子粉3份，纤维素醚1.4份，预糊化淀粉0.3份和聚乙烯纤维0.6份。
优选地，所述重质碳酸钙粒径为23-150μm、所述灰钙粉粒径为23-150μm；所述石英砂粒径为150-830μm；所述负离子粉粒径为3.3-13μm；所述预糊化淀粉粒径小于160μm；所述纤维素醚粘度为20000-200000；所述聚乙烯纤维直径为5-80μm，长度为5-15mm。
优选地，所述重质碳酸钙粒径为45μm、所述灰钙粉粒径为45μm；所述石英砂粒径为180μm；所述负离子粉粒径为3.3μm；所述预糊化淀粉粒径小于140μm；所述纤维素醚粘度为75000；所述聚乙烯纤维直径为20μm，长度为9mm。
优选地，所述硅藻土中二氧化硅含量不少于90％。
优选地，所述纤维素醚为羧甲基淀粉钠、羧甲基纤维素钠或羟丙基甲基纤维素中的一种或几种。
优选地，所述聚乙烯纤维为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯中的一种或多种。
优选地，所述聚乙烯纤维为高密度聚乙烯。
优选地，所述预糊化淀粉为马铃薯淀粉、玉米淀粉或木薯预糊化淀粉中的一种。
另外一方面，本发明公开了一种聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料的制备方法，所述方法包括以下步骤，将硅藻土，重质碳酸钙，灰钙粉，石英砂，负离子粉，纤维素醚和预糊化淀粉充分均匀制得混合粉体；将已分散在去离子水中的纳米二氧化钛超声均匀后加入到水中制得纳米二氧化钛混合液；将混合粉体加入到纳米二氧化钛混合液中，搅拌均匀后，加入聚乙烯纤维继续搅拌至均匀，制得聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料，其中，混合粉体与水的质量比为1：1。
本发明采用预糊化淀粉这种冷水速溶、粘结强度高、价廉物美的纯天然植物绿色胶粘剂，与纤维素醚复配得到新型无机胶凝体系；同时选取聚乙烯纤维作为增强纤维，聚乙烯纤维具有高强高模，耐腐蚀，耐磨损，柔韧性好的特点，适合于高碱性硅藻泥材料。纤维与硅藻泥基材之间的界面吸附粘接力和机械啮合力等增加了材料的抗裂性，纤维可分散收缩的能量，增强了壁材的韧性。
本发明聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料与现有技术相比具有如下优点：
1.本发明的聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料绿色环保：现有技术为保证粘结强度通常加入了有毒害的有机类乳胶粉，本发明所用的胶粘剂为生物可再生的纤维素醚和预糊化淀粉，安全环保，，有利于保护使用者的身体健康，同时通过各组分间的相互配合，具有耐水性强、耐洗刷、不脱粉、持久性好的特性。
2.本发明的聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料粘结强度高：复配后结合二者的优点，达到保水保湿，大幅度提高粘结强度的效果，经测试添加预糊化淀粉的某配方硅藻泥的粘接强度标准态由0.42MPa提高到了0.64MPa，浸水后由0.22MPa提高到了0.46MPa，从而满足JC/T 2177-2013《硅藻泥装饰壁材》对粘接强度的要求。
3.本发明的聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料抗裂性能更佳：未添加纤维的某配方硅藻泥在耐碱性(48h)测试中出现裂痕、脱落和溶出的现象，而添加聚乙烯纤维后，表面无起泡、裂纹、剥落，无明显变色，从而满足JC/T 2177-2013《硅藻泥装饰壁材》对耐碱性的要求。
4.本发明选用廉价易得的天然材料经合理配比加工而成，不含有害的挥发性有机化合物及游离甲醛，具有材料易于取得，安全环保，粘结强度高，抗冲击性强，热冷伸缩性能良好的特点，是一种新型绿色环保建材。
5、本发明制备方法操作简单，原料价廉环保，易于实现工业化。制得的聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料具有调节湿度、隔音降噪、防火阻燃、净化空气、有益健康等作用。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
将28份硅含量为95％的硅藻土、30份粒径23μm的重质碳酸钙、18份粒径60μm的灰钙粉、16份粒径700μm的石英砂、3份粒径8μm的负离子粉、0.5份粘度为30000的羧甲基淀粉钠、1份粘度为75000的羧甲基纤维素钠和0.3份粒径110μm的木薯预糊化淀粉充分均匀制得混合粉体；将已分散在去离子水中的3份金红石型纳米二氧化钛粉体超声均匀后加入到水中制得纳米二氧化钛混合液；将混合粉体加入到纳米二氧化钛混合液中，搅拌均匀后，加入0.6份直径为20μm，长度为9mm的高密度聚乙烯继续搅拌至均匀，制得聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料，其中，混合粉体与水的质量比为1：1。
实施例2
将20份硅含量为90％的硅藻土、40份粒径100μm的重质碳酸钙、8份粒径80μm的灰钙粉、18份粒径830μm的石英砂、4份粒径5.5μm的负离子粉、0.5份粘度为20000的羟丙基甲基纤维素和0.3份粒径160μm的玉米淀粉充分均匀制得混合粉体；将已分散在去离子水中的4份金红石型纳米二氧化钛粉体超声均匀后加入到水中制得纳米二氧化钛混合液；将混合粉体加入到纳米二氧化钛混合液中，搅拌均匀后，加入0.5份直径为80μm，长度为10mm的低密度聚乙烯、0.5份直径为10μm，长度为15mm的线性低密度聚乙烯和0.2份直径为5μm，长度为5mm的超高分子量聚乙烯继续搅拌至均匀，制得聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料，其中，混合粉体与水的质量比为1：1。
实施例3
将25份硅含量为92％的硅藻土、20份粒径90μm的重质碳酸钙、12份粒径23μm的灰钙粉、8份粒径600μm的石英砂、2份粒径3.3μm的负离子粉、0.6份粘度为100000的羧甲基淀粉钠、0.6份粘度为140000的羧甲基纤维素钠、0.6份粘度为50000的羟丙基甲基纤维素和0.1份粒径90μm的木薯预糊化淀粉充分均匀制得混合粉体；将已分散在去离子水中的5份锐钛型纳米二氧化钛粉体超声均匀后加入到水中制得纳米二氧化钛混合液；将混合粉体加入到纳米二氧化钛混合液中，搅拌均匀后，加入0.4份直径为50μm，长度为8mm的高密度聚乙烯和0.4份直径为70μm，长度为6mm的线性低密度聚乙烯继续搅拌至均匀，制得聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料，其中，混合粉体与水的质量比为1：1。
实施例4
将35份硅含量为94％的硅藻土、35份粒径150μm的重质碳酸钙、20份粒径120μm的灰钙粉、13份粒径150μm的石英砂、2份粒径13μm的负离子粉、2份粘度为80000的羧甲基淀粉钠和0.4份粒径140μm玉米淀粉充分均匀制得混合粉体；将已分散在去离子水中的2份金红石型纳米二氧化钛粉体钛超声均匀后加入到水中制得纳米二氧化钛混合液；将混合粉体加入到纳米二氧化钛混合液中，搅拌均匀后，加入0.5份直径为20μm，长度为15mm的低密度聚乙烯、0.5份直径为80μm，长度为5mm的线性低密度聚乙烯、0.5份直径为45μm，长度为12mm的高密度聚乙烯和0.5份直径为70μm，长度为14mm的超高分子量聚乙烯继续搅拌至均匀，制得聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料，其中，混合粉体与水的质量比为1：1。
实施例5
将15份硅含量为91％的硅藻土、25份粒径40μm的重质碳酸钙、14份粒径150μm的灰钙粉、20份粒径200μm石英砂、1份粒径9μm的负离子粉、1.5份粘度为20000的羧甲基淀粉钠、1份粘度为200000羟丙基甲基纤维素和0.5份粒径120μm的马铃薯淀粉充分均匀制得混合粉体；将已分散在去离子水中的4份锐钛型纳米二氧化钛粉体超声均匀后加入到水中制得纳米二氧化钛混合液；将混合粉体加入到纳米二氧化钛混合液中，搅拌均匀后，加入0.1份直径为15μm，长度为15mm的超高分子量聚乙烯继续搅拌至均匀，制得聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料，其中，混合粉体与水的质量比为1：1。
将上述实施例1-5中制备的聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料，按国家JC/T2177-2013《硅藻泥装饰壁材》标准要求对其容器中状态、施工性、初期干燥抗裂性(6h)、表干时间、耐碱性(48h)、粘接强度、耐温湿性能、硅藻成份、调湿性能、甲醛净化性能、甲醛净化效果持久性、防霉菌性能、防霉菌耐久性能、挥发性有机化合物总量、苯类含量、游离甲醛含量、可溶性重金属含量等进行测试，结果见表1、表2和表3。
表1一般技术要求
表2功能性技术要求
表3有害物质限量要求
测试结果表明：聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料完全符合国家强制性标准JC/T2177-2013《硅藻泥装饰壁材》规定的各项指标，是合格的硅藻泥装饰壁材。
此外，本发明制备方法操作简单，原料价廉环保，易于实现工业化。制得的尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料具有调节湿度、隔音降噪、防火阻燃、净化空气、有益健康等作用。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料，其特征在于：所述硅藻泥材料组分及各组分的质量份数包括：硅藻土15-35份，重质碳酸钙20-40份，灰钙粉8-20份，石英砂8-20份，纳米二氧化钛2-5份，负离子粉1-4份，纤维素醚0.5-2.5份，预糊化淀粉0.1-0.5份和聚乙烯纤维0.1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料，其特征在于：所述硅藻泥材料组分及各组分的质量份数包括：硅藻土28份，重质碳酸钙30份，灰钙粉18份，石英砂16份，纳米二氧化钛3份，负离子粉3份，纤维素醚1.4份，预糊化淀粉0.3份和聚乙烯纤维0.6份。
3.根据权利要求1或2中所述的一种聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料，其特征在于：所述重质碳酸钙粒径为23-150μm、所述灰钙粉粒径为23-150μm；所述石英砂粒径为150-830μm；所述负离子粉粒径为3.3-13μm；所述预糊化淀粉粒径小于160μm；所述纤维素醚粘度为20000-200000；所述聚乙烯纤维直径为5-80μm，长度为5-15mm。
4.根据权利要求3所述的一种聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料，其特征在于：所述重质碳酸钙粒径为45μm、所述灰钙粉粒径为45μm；所述石英砂粒径为180μm；所述负离子粉粒径为3.3μm；所述预糊化淀粉粒径小于140μm；所述纤维素醚粘度为75000；所述聚乙烯纤维直径为20μm，长度为9mm。
5.根据权利要求1或2所述的一种聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料，其特征在于：所述硅藻土中二氧化硅含量不少于90％。
6.根据权利要求1所述的一种聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料，其特征在于：所述纤维素醚为羧甲基淀粉钠、羧甲基纤维素钠或羟丙基甲基纤维素中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料，其特征在于：所述聚乙烯纤维为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的一种聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料，其特征在于：所述聚乙烯纤维为高密度聚乙烯。
9.根据权利要求1所述的一种聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料，其特征在于：所述预糊化淀粉为马铃薯淀粉、玉米淀粉或木薯预糊化淀粉中的一种。
10.一种聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤，将硅藻土，重质碳酸钙，灰钙粉，石英砂，负离子粉，纤维素醚和预糊化淀粉充分均匀制得混合粉体；将已分散在去离子水中的纳米二氧化钛超声均匀后加入到水中制得纳米二氧化钛混合液；将混合粉体加入到纳米二氧化钛混合液中，搅拌均匀后，加入聚乙烯纤维继续搅拌至均匀，制得聚乙烯纤维增强耐磨型硅藻泥材料，其中，混合粉体与水的质量比为1：1。
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