CN107935618A - 一种生态装饰硅藻泥‑人造砂岩复合板及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生态建材领域，提出一种生态装饰硅藻泥‑人造砂岩复合板的制备方法，通过激光扫描焊接和发泡以及碳酸钙的形成固化，将硅藻土、光触媒固定并形成复合板材，不但有效地防止硅藻土、光触媒的脱落，而且较佳的保留了硅藻泥的多孔吸附特性和光触媒与空气的接触面。用于室内装饰不但具有优异的呼吸调湿功能，而且可以增加室内保温隔热性能；同时，光触媒稳定的发挥光催化反应，对空气中的有机挥发份有氧化去除作用,并对暴露于空气中的细菌和病毒同样具有良好的灭杀作用。

Description

一种生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板及制备方法
技术领域
本发明属于生态建材领域，具体涉及一种生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板及制备方法。
背景技术
生态环保、健康舒适的室内装饰材料逐渐成为国内外建材行业的主要发展趋势。硅藻土的多孔、蓬松、化学性质稳定特点，使其具有吸附、隔热、隔音等性能，配合其他胶凝组分、颜色和颗粒调节组分，获得不同于传统涂料的新型壁材。目前有工艺直接涂布光触媒在人造砂石表层，易脱落，减弱了光触媒的催化作用，效果较差。
中国专利申请CN201310489247.X，一种环保耐水复合板材公开了一种环保耐水复合板材，包括前饰面板、三聚氰胺板、木炭夹层板、硅藻泥夹层板、基板和后饰面板，所述前饰面板、三聚氰胺板、木炭夹层板、硅藻泥夹层板、基板和后饰面板依次层叠设置。本发明结构简单、设计合理，设置有前后两饰面板，具有良好的装饰效果，且内部设置的加强筋层不仅提高了板材的力学强度，还起到了节省材料的作用，硅藻泥夹层和木炭夹层的设置起到了环保效果，具有吸附甲醛清洁空气环境的作用，三聚氰胺层和光触媒层的设置具有良好的防水效果，该种板材适合高档家具制作选用，提高了家具自身的使用寿命。一方面，该发明中起到净化室内空气作用的成分只有硅藻泥，净化效果有限；另一方面，未采用任何固定或粘合硅藻泥成分的技术手段，导致有效成分流失，降低板材的使用寿命。
中国专利申请CN201510273064.3，一种净化用硅胶复合颗粒及其制备方法，该硅胶复合颗粒微观呈多孔结构，孔体积0.6-1.8cm3/g，比表面积150-350m2/g，孔径分布0.5-50nm；该硅胶复合颗粒的含水量≤5%；颗粒大小为1-10mm；该硅胶颗粒对甲醛的去除率≥95%；其重量组成为：二氧化硅凝胶40-90份、硅藻土1-20份、三氧化二铝1-20份、活性炭1-15份、活性催化剂组份1-15份、光触媒1-5份、粘合剂1-20份。其方法是使负载有催化剂的二氧化硅凝胶与其余组份进行机械混合，然后进行造粒成球或成棒状；进行干燥，得到粗产品；再恒温活化，冷却后过筛得到成品。能高效吸附甲醛、氨、甲苯等有害气体。该发明采用了一定的粘合手段，但是其光触媒的固定手法也是通过粘合剂粘合，使得部分光触媒被完全包裹在颗粒内部，难以发挥作用。
中国专利申请CN201610273623.5，一种多功能低碳养生涂料公开了一种多功能低碳养生涂料，其组分及其重量百分比为：纯净水10～35％；植物性负离子液5.0～25％；PH调节剂0.1～0.2％；清新提神助剂0.2～2.0％；消泡剂0.2～0.7％；纳米级电气石5.0～15％；纳米远红外助剂1.0～3.0％；无光触媒0.5～2.0％；重质碳酸钙粉8.0～25％；828钛白粉8～20％；煅烧高岭土5.0～8％；硅藻土8.0～20％；抗静电防尘剂0.5～3％；净化抗菌剂0.5～2％；甲醛吸附功能乳液或树脂15～35％；杀菌剂0.1～0.2％；银离子抗菌剂1.0～2％；成膜助剂0.5～2％。本发明将植物性负离子液、矿物性负离子粉、纳米级电气石、远红外材料、植物芬多精、无光触媒等材料融合成一体，不仅具有一般环保涂料自洁、防霉、防潮装饰作用，其还实现了趋于零的VOC，及释放远红外及负氧离子功能。该发明中起到净化成分的物质分散在涂料中，一方面使用范围受限；另一方面，如传统材料一样，由于未采用粘合或固定装置，光触媒和硅藻泥成分极易流失，涂料的有效寿命将大大降低。
总上所述，硅藻泥和光触媒是常用的室内空气净化材料，已经有现有技术将二者结合，协同作用、发挥更好的吸附效果。但是，现有的技术多数为采用有效技术手段对硅藻泥和光触媒成分进行粘合或固定，导致硅藻泥和光触媒成分易脱落、流失，使材料的使用寿命大大降低；又或粘合时包裹了硅藻泥和光触媒材料，使吸附效果降低。
发明内容
针对现有硅藻泥和光触媒在装饰应用中粘结、包裹影响其使用寿命和吸附效果的不足和缺陷，本发明特提出一种生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板的制备方法。通过激光扫描和发泡以及碳酸钙的形成固化，将硅藻土、光触媒固定形成复合板材，不但防止脱落，而且较佳的保留了硅藻泥的多孔吸附和光触媒的接触面。
为实现上述目的，具体采用如下技术方案：
一种生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板的制备方法，包括如下步骤：
（1）将5-10重量份纳米级光触媒与20-50重量份硅藻土加入水中，搅拌分散均匀后，干燥，过0.1mm方孔筛，过激光扫描床，使纳米级光触媒固定在硅藻土的微孔中，得到改性硅藻土粉末；
（2）将改性硅藻土粉末与50-100重量份的多孔火山岩、20-30重量份的氢氧化钙混合，按照固液体积比例1：0.5~1的比例加水调和，制成混合浆体；
（3）将步骤（2）得到的混合浆体与5-10重量份的碳酸氢钠胶囊混合均匀，迅速转移至模具中，加热反应，碳酸氢钠胶囊热熔破裂释放二氧化碳，在形成微气孔的同时形成碳酸钙固化，干燥，得到坚硬、多孔的生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板。
优选的，所述过激光扫描床，是以二氧化碳激光器为激光源，功率为300-400W，焊接扫描速度为20-30mm/s；扫描速度过快难以实现光触媒与硅藻土的连接，扫描速度过慢会破坏硅藻土的结构。
优选的，所述纳米级光触媒的粒径小于100纳米，优选MoS2、ZnO、CuS、WO3、SnO、ZrO2、TiO2、ZnS、Fe2O3、MoSe中的至少一种。
优选的，所述碳酸氢钠胶囊内核为碳酸氢钠，外壳为微晶蜡、硬脂酸、石蜡中的至少一种；当加热至80℃时，壳熔化碳酸氢钠外露，再进一步的加热中，释放的二氧化碳形成碳酸钙，同时在板材中形成微孔。
优选的，所述加热反应，温度优选80-100℃。
优选的，所述加热反应，反应时间优选10-20min。
本发明一种生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板的制备方法。通过激光扫描焊接和发泡以及碳酸钙的形成固化，将硅藻土、光触媒固定并形成复合板材，不但有效地防止硅藻土、光触媒的脱落，而且较佳的保留了硅藻泥的多孔吸附特性和光触媒与空气的接触面。用于室内装饰不但具有优异的呼吸调湿功能，而且可以增加室内保温隔热性能；同时，光触媒稳定的发挥光催化反应，对空气中的有机挥发份有氧化去除作用,并对暴露于空气中的细菌和病毒同样具有良好的灭杀作用。
本发明一种生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板的制备方法，与现有技术相比，具有以下有益增效：
（1）本发明通过激光扫描焊接将光触媒稳定在硅藻土的微孔中，较佳的防止光触媒的脱落损失，并保留了与空气充分的接触。光触媒层和硅藻泥二者间的协同作用能吸附空气中绝大部分污染物质。
（2）本发明通过采用胶囊碳酸氢钠，实现了均匀发泡与碳酸钙固化同时进行，从而形成了微孔板材。
（3）本发明制备过程，原料易得环保、成本低廉，得到的板材耐水、强度好，使用方便，适合于规模化生产推广应用。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。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变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
一种生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板的制备方法，包括如下步骤：
（1）将5重量份粒径小于100纳米的MoS2与20重量份硅藻土加入水中，搅拌分散均匀后，干燥，过0.1mm方孔筛，过激光扫描床，以二氧化碳激光器为激光源，功率为300W，焊接扫描速度为20mm/s；使纳米级光触媒固定在硅藻土的微孔中，得到改性硅藻土粉末；
（2）将改性硅藻土粉末与50重量份的多孔火山岩、20重量份的氢氧化钙混合，按照固液体积比例1：0.5的比例加水调和，制成混合浆体；
（3）将步骤（2）得到的混合浆体与5重量份的碳酸氢钠胶囊混合均匀，迅速转移至模具中，进行加热反应，当加热至80℃时，碳酸氢钠胶囊热熔破裂释放二氧化碳，在形成微气孔的同时形成碳酸钙固化，干燥，得到坚硬、多孔的生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板。其中，所述碳酸氢钠胶囊内核为碳酸氢钠，外壳为硬脂酸。
实施例2
一种生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板的制备方法，包括如下步骤：
（1）将6重量份粒径小于100纳米的ZnO与25重量份硅藻土加入水中，搅拌分散均匀后，干燥，过0.1mm方孔筛，过激光扫描床，以二氧化碳激光器为激光源，功率为400W，焊接扫描速度为25mm/s；使纳米级光触媒固定在硅藻土的微孔中，得到改性硅藻土粉末；
（2）将改性硅藻土粉末与60重量份的多孔火山岩、20重量份的氢氧化钙混合，按照固液体积比例1：0.5的比例加水调和，制成混合浆体；
（3）将步骤（2）得到的混合浆体与10重量份的碳酸氢钠胶囊混合均匀，迅速转移至模具中，进行加热反应，当加热至100℃时，碳酸氢钠胶囊热熔破裂释放二氧化碳，在形成微气孔的同时形成碳酸钙固化，干燥，得到坚硬、多孔的生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板。其中，所述碳酸氢钠胶囊内核为碳酸氢钠，外壳为微晶蜡。
实施例3
一种生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板的制备方法，包括如下步骤：
（1）将8重量份粒径小于100纳米的TiO2与50重量份硅藻土加入水中，搅拌分散均匀后，干燥，过0.1mm方孔筛，过激光扫描床，以二氧化碳激光器为激光源，功率为300W，焊接扫描速度为30mm/s；使纳米级光触媒固定在硅藻土的微孔中，得到改性硅藻土粉末；
（2）将改性硅藻土粉末与100重量份的多孔火山岩、30重量份的氢氧化钙混合，按照固液体积比例1：1的比例加水调和，制成混合浆体；
（3）将步骤（2）得到的混合浆体与10重量份的碳酸氢钠胶囊混合均匀，迅速转移至模具中，进行加热反应，当加热至100℃时，碳酸氢钠胶囊热熔破裂释放二氧化碳，在形成微气孔的同时形成碳酸钙固化，干燥，得到坚硬、多孔的生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板。其中，所述碳酸氢钠胶囊内核为碳酸氢钠，外壳为石蜡。
实施例4
一种生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板的制备方法，包括如下步骤：
（1）将10重量份粒径小于100纳米的Fe2O3与40重量份硅藻土加入水中，搅拌分散均匀后，干燥，过0.1mm方孔筛，过激光扫描床，以二氧化碳激光器为激光源，功率为400W，焊接扫描速度为30mm/s；使纳米级光触媒固定在硅藻土的微孔中，得到改性硅藻土粉末；
（2）将改性硅藻土粉末与80重量份的多孔火山岩、30重量份的氢氧化钙混合，按照固液体积比例1：0.5的比例加水调和，制成混合浆体；
（3）将步骤（2）得到的混合浆体与5重量份的碳酸氢钠胶囊混合均匀，迅速转移至模具中，进行加热反应，当加热至100℃时，碳酸氢钠胶囊热熔破裂释放二氧化碳，在形成微气孔的同时形成碳酸钙固化，干燥，得到坚硬、多孔的生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板。其中，所述碳酸氢钠胶囊内核为碳酸氢钠，外壳为硬脂酸。
实施例5
一种生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板的制备方法，包括如下步骤：
（1）将7重量份粒径小于100纳米的ZrO2与50重量份硅藻土加入水中，搅拌分散均匀后，干燥，过0.1mm方孔筛，过激光扫描床，以二氧化碳激光器为激光源，功率为400W，焊接扫描速度为20mm/s；使纳米级光触媒固定在硅藻土的微孔中，得到改性硅藻土粉末；
（2）将改性硅藻土粉末与60重量份的多孔火山岩、20重量份的氢氧化钙混合，按照固液体积比例1：1的比例加水调和，制成混合浆体；
（3）将步骤（2）得到的混合浆体与8重量份的碳酸氢钠胶囊混合均匀，迅速转移至模具中，进行加热反应，当加热至100℃时，碳酸氢钠胶囊热熔破裂释放二氧化碳，在形成微气孔的同时形成碳酸钙固化，干燥，得到坚硬、多孔的生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板。其中，所述碳酸氢钠胶囊内核为碳酸氢钠，外壳为微晶蜡。
对比例1
一种生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板的制备方法，包括如下步骤：
（1）将8重量份粒径小于100纳米的TiO2与50重量份硅藻土加入水中，搅拌分散均匀后，干燥，得到改性硅藻土粉末；
（2）将改性硅藻土粉末与100重量份的多孔火山岩、30重量份的氢氧化钙混合，按照固液体积比例1：1的比例加水调和，制成混合浆体；
（3）将步骤（2）得到的混合浆体与10重量份的碳酸氢钠胶囊混合均匀，迅速转移至模具中，进行加热反应，当加热至100℃时，碳酸氢钠胶囊热熔破裂释放二氧化碳，在形成微气孔的同时形成碳酸钙固化，干燥，得到坚硬、多孔的生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板。其中，所述碳酸氢钠胶囊内核为碳酸氢钠，外壳为石蜡。
对比例2
一种生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板的制备方法，包括如下步骤：
（1）将8重量份粒径小于100纳米的TiO2与50重量份硅藻土加入水中，搅拌分散均匀后，干燥，过0.1mm方孔筛，过激光扫描床，以二氧化碳激光器为激光源，功率为300W，焊接扫描速度为30mm/s；使纳米级光触媒固定在硅藻土的微孔中，得到改性硅藻土粉末；
（2）将改性硅藻土粉末与100重量份的多孔火山岩、30重量份的氢氧化钙混合，按照固液体积比例1：1的比例加水调和，制成混合浆体；
（3）将步骤（2）得到的混合浆体与10重量份的碳酸氢钠混合均匀，迅速转移至模具中，碳酸氢钠快速与氢氧化钙反应形成碳酸钙固化，干燥，得到的生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板无均匀的微孔。
将实施例1-5、对比例1-2得到的板材用于1m3 的密封空间内的侧面和顶部，对密封空间通入一定体积的污染物甲醛、氨和苯，测试24h后的净化能力，净化效果见表1：
表1：
通过验证本发明能力硅藻土与光触媒复合体由于链接均匀，板材微孔化，使得硅藻土的吸附作用充分发挥，对空气中的挥发性污染物进行快速的吸附富集, 加快了降解净化反应的速率，净化效率大幅提高。

Claims (5)

1.一种生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板的制备方法，包括如下步骤：
（1）将5-10重量份纳米级光触媒与20-50重量份硅藻土加入水中，搅拌分散均匀后，干燥，过0.1mm方孔筛，过激光扫描床，使纳米级光触媒固定在硅藻土的微孔中，得到改性硅藻土粉末；
（2）将改性硅藻土粉末与50-100重量份的多孔火山岩、20-30重量份的氢氧化钙混合，按照固液体积比例1：0.5~1的比例加水调和，制成混合浆体；
（3）将步骤（2）得到的混合浆体与5-10重量份的碳酸氢钠胶囊混合均匀，迅速转移至模具中，加热反应，碳酸氢钠胶囊热熔破裂释放二氧化碳，在形成微气孔的同时形成碳酸钙固化，干燥，得到坚硬、多孔的生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板。
2.根据权利要求1所述一种生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板的制备方法，其特征在于：所述过激光扫描床，是以二氧化碳激光器为激光源，功率为300-400W，焊接扫描速度为20-30mm/s。
3.根据权利要求1所述一种生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板的制备方法，其特征在于：所述纳米级光触媒的粒径小于100纳米，选自MoS2、ZnO、CuS、WO3、SnO、ZrO2、TiO2、ZnS、Fe2O3、MoSe中的至少一种。
4.根据权利要求1所述一种生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板的制备方法，其特征在于：所述碳酸氢钠胶囊内核为碳酸氢钠，外壳为微晶蜡、硬脂酸、石蜡中的至少一种。
5.根据权利要求1所述一种生态装饰硅藻泥-人造砂岩复合板的制备方法，其特征在于：所述加热反应，温度为80-100℃，反应时间为10-20min。
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