CN108484106A - 一种调湿性硅藻土生态建筑装饰砖及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种调湿性硅藻土生态建筑装饰砖及制备方法。所述硅藻土生态砖由以下步骤制得：a、将细菌纤维素加入LiCl/DMAc溶解体系中，制得表面包覆改性的硅藻土；b、将表面包覆改性的硅藻土、硅酸钠、熟石膏粉、高岭土、凹凸棒土、蛭石粉、颜料及水混合压制，得到砖坯；c、将砖坯烘干、烧制，制得调湿性能优异、高吸附性的硅藻土生态砖。所述方法具有以下有益效果：本发明通过在硅藻土表面沉积包覆细菌纤维素层，实现防止其他填充物堵塞硅藻土空隙的效果，并且发挥细菌纤维素本身较强的持水能力，自身具有三维纳米纤维网络结构，制得的硅藻土砖具有良好的调湿性，吸附性能好，净化空气能力强。
Description
技术领域
本发明涉及生态砖领域，具体涉及具有调湿性能的生态砖，尤其是涉及一种调湿性硅藻土生态建筑装饰砖及制备方法。
背景技术
硅藻土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。硅藻土通常呈浅黄色或浅灰色，质软，多孔而轻，工业上常用来作为保温材料、过滤材料、填料、研磨材料、水玻璃原料、脱色剂及硅藻土助滤剂，催化剂载体等。近年来，许多以硅藻土为原料的新型室内外涂料、装修材料，在国内外越来越受到消费者的青睐。在中国是一个潜在的发展硅藻土室内外涂料的一种天然材料，不含有害化学物质，除了具有不燃、隔音、防水、重量轻以及隔热等特点外，还有除湿、除臭、净化室内空气等作用，是优良的环保型室内外装修材料。
硅藻泥作为应用广泛的装饰材料，存在以下缺点：施工工艺复杂，对施工工艺要求高、施工难度大、湿法上墙带来的施工周期长、施工成本高，手工制作细腻程度差，硅藻泥装饰壁材的强度、耐水性、吸放湿性能、空气净化性能、抗菌防霉性能、材料使用年限等缺点的限制，不利于提高了硅藻泥产品的普及和发展。因此，硅藻砖的生产为硅藻泥的应用提供了有利条件，可以通过吸收和释放空气中的水分，调节室内的空气湿度。硅藻土砖应该具备优异的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能，其发展和应用越来越受到人们的重视。
专利申请号201710924345.X公开了一种采用硅藻土制备高强度烧结砖的方法，包括如下步骤：将废砖粉、硅藻土、聚苯乙烯颗粒、水混合，在温度85~98℃搅拌，板框过滤，得到湿料；将聚乙烯蜡、碳化甘蔗渣、蒙脱土、过硫酸铵混合均匀，调整温度为125~135℃，加入丙烯酸，搅拌，加入水混合均匀，用氢氧化钠调节体系呈碱性，送入坩埚中研磨均匀，送入炭化炉中，氮气保护下升温至240~270℃保温，降温至室温，粉碎，得到蒙脱土复合物；向湿料中加入蒙脱土复合物、碱渣、赤泥、硅藻土混合均匀，压制成砖坯，干燥，烧结，得到高强度烧结砖。
专利申请号201510890235.7公开了一种硅藻土砖的制作方法，属于无机非金属材料技术领域。该发明由物质组成：天然硅藻土、高岭土、凹凸棒土、海泡石矿粉、蛭石粉、膨润土、水、竹粉、海藻胶、碳化硅、羧甲基纤维素。通过配置物料、倒模成坯、微波干燥烧结的制作过程，制得硅藻土砖。该发明采用的微波干燥烧结的方法，加热速度快，提高生产效率，加热均匀，缩短制作周期，高效节能无污染。该发明制作的硅藻土砖环保无毒，具有消除甲醛、净化空气、调节湿度、释放负氧离子、防火阻燃、杀菌除臭吸湿除臭、吸音降噪等功能。
专利申请号201610285701.3公开了一种硅藻土装饰砖及其成型方法，由如下重量份的组分制成：硅藻土30~60份，煅烧高岭土15~50份，复合无机粘合剂5~12份，陶瓷纤维2~6份，无机颜料2~6份。其成型方法包括步骤：将硅藻土、煅烧高岭土、复合无机粘合剂、陶瓷纤维和无机颜料混合均匀；将上述预混均匀后的原料喷水润湿后置于模具中压制成型，于阴凉处阴干后去除模具得到粗坯；将上述成型后粗坯置于隧道窑中煅烧，煅烧温度为150~400℃，煅烧时间为2~10小时，冷却即得。该发明的硅藻土装饰砖同时具有高强度和高空气净化能力，特别适用于民用建筑内外墙装饰，可广泛应用于工厂、地铁、餐饮、娱乐、会议中心、剧院等场所。
专利申请号201610293205.2公开了一种多功能硅藻土呼吸砖，是一种高吸水率、高硬度，且具有调节室内空气湿度、释放负氧离子和清除甲醛、净化和清新空气的多功能硅藻土呼吸砖。呼吸砖包含如下质量比的成分：硅藻土60~80%；低温陶瓷黏土10~30%；高岭土1~10%；硅灰石1~10%；托玛琳粉1~3%；HPMC 0.5~2%；纳米光触媒0.5~2%。生产工艺：将配方中的原料，加入卧式混料机中，混合均匀，再加水混合均匀，然后用炼泥机混炼均匀，分切后压制成型砖坯，自然晾干后烧制，即得多功能硅藻土呼吸砖。该发明通过配方和工艺优化，提高了硅藻土使用量，增强表面硬度，缩短了工艺流程，节约能耗，节约设备投资成本，大大提高了生产效率和投资效益。
由此可见，现有技术中硅藻土砖使用了大量的胶凝材料，其极易堵塞硅藻土孔隙，使其吸附性能大打折扣，在较大程度上降低了硅藻土的环保功能，并且随着时间的推移导致砖体耐久性差，使用寿命缩短等问题。
发明内容
为有效解决上述技术问题，本发明提出了一种调湿性硅藻土生态建筑装饰砖及制备方法，可有效保证了硅藻土的良好调湿性，并且吸附性能好，应用前景佳。
本发明的具体技术方案如下：
一种调湿性硅藻土生态建筑装饰砖的制备方法，所述硅藻土生态砖是由细菌纤维素包覆改性的硅藻土与硅酸钠、熟石膏粉、高岭土、凹凸棒土、蛭石粉、颜料、水混合后，经压制、烘干、烧制而制得，具体的制备步骤为：
a、将细菌纤维素加入LiCl/DMAc溶解体系中，制成溶液，并在流化床中进行雾化、干燥沉积于硅藻土表面，得到表面包覆改性的硅藻土；
b、将硅酸钠、熟石膏粉、高岭土、凹凸棒土、蛭石粉、颜料及水进行配料，加入步骤a制得的表面包覆改性的硅藻土，混合均匀，倒入砖体成型模具中，利用压力机压制，得到砖坯；
c、将步骤b制得的砖坯烘干、烧制，制得调湿性能优异、高吸附性的硅藻土生态砖。
优选的，所述步骤a中，LiCl/DMAc溶解体系中，氯化锂8~12重量份、二甲基乙酰胺88~92重量份。
优选的，所述步骤a中，细菌纤维素溶液中，细菌纤维素的质量浓度为15~25%。
优选的，所述步骤a中，雾化加热温度为100-120℃。
优选的，所述步骤a中，表面包覆改性的硅藻土中，细菌纤维素15~30重量份、硅藻土70~85重量份。
优选的，所述步骤b中，表面包覆改性的硅藻土30~40重量份、硅酸钠2~4重量份、熟石膏粉2~4重量份、高岭土2~4重量份、凹凸棒土2~4重量份、蛭石粉2~4重量份、颜料1~2重量份、水15-20重量份。
优选的，所述步骤b中，压制的压力为0.1-0.5MPa，时间为5~8min。
优选的，所述步骤c中，烘干的温度为120~140℃，时间为30~40min。
优选的，所述步骤c中，烧制的温度为800~1000℃，烧制时间为18~22h，保温时间为1~3h。
细菌纤维素是由醋酸菌属、土壤杆菌属、根瘤菌属和八叠球菌属等中的某种微生物合成的纤维素的统称，具有超精细网状结构。细菌纤维素纤维是由直径3~4nm的微纤组合成40~60 nm粗的纤维束，并相互交织形成发达的超精细网络结构；并且具有很强的持水能力，未经干燥的细菌纤维素的WRV值高达1000% 以上，冷冻干燥后的持水能力仍超过600%，经100℃干燥后的细菌纤维素在水中的再溶胀能力与棉短绒相当。细菌纤维素的独特织态结构，并因“纳米效应”而具有高吸水性和高保水性、对液体和气体的高透过率、高湿态强度、 尤其在湿态下可原位加工成型等特性。本发明用于表面改性硅藻土制备生态砖时，可在有效保证硅藻土调湿性能的同时，发挥本身的三维网状结构特性，避免了硅藻土孔隙的堵塞。
本发明上述内容还提出一种调湿性硅藻土生态建筑装饰砖，通过利用细菌纤维素具有三维纳米纤维网状结构的特点，通过在硅藻土表面沉积包覆细菌纤维素层，实现防止其他填充物堵塞硅藻土空隙的效果，保证了硅藻土良好的调湿性；同时包覆层自身具备网络结构，对硅藻土吸附性能影响较小。
本发明的有益效果为：
1.提出了利用细菌纤维素表面改性硅藻土制备调湿性硅藻土生态建筑装饰砖的方法。
2.本发明通过在硅藻土表面沉积包覆细菌纤维素层，实现防止其他填充物堵塞硅藻土空隙的效果，并且发挥细菌纤维素本身较强的持水能力，制得的硅藻土砖具有良好的调湿性。
3.本发明利用的细菌纤维素包覆层自身具有三维纳米纤维网络结构，对硅藻土吸附性能影响较小，制得的硅藻土砖吸附性能较好，净化空气能力强。适用于建筑装饰的调湿。
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
a、将细菌纤维素加入LiCl/DMAc溶解体系中，制成溶液，并在流化床中进行雾化、干燥沉积于硅藻土表面，得到表面包覆改性的硅藻土；
b、将硅酸钠、熟石膏粉、高岭土、凹凸棒土、蛭石粉、颜料及水进行配料，加入步骤a制得的表面包覆改性的硅藻土，混合均匀，倒入砖体成型模具中，利用压力机压制，得到砖坯；
c、将步骤b制得的砖坯烘干、烧制，制得调湿性能优异、高吸附性的硅藻土生态砖。
步骤a中，细菌纤维素溶液中，细菌纤维素的质量浓度为20%；
步骤a中，LiCl/DMAc溶解体系中，氯化锂10重量份、二甲基乙酰胺90重量份；步骤a中，表面包覆改性的硅藻土中，细菌纤维素22重量份、硅藻土78重量份；步骤b中，表面包覆改性的硅藻土35重量份、硅酸钠3重量份、熟石膏粉3重量份、高岭土3重量份、凹凸棒土3重量份、蛭石粉3重量份、颜料1重量份、水20重量份；
步骤a中，雾化加热温度为115℃；步骤b中，压制的压力为0.12MPa，时间为6min；步骤c中，烘干的温度为130℃，时间为35min；步骤c中，烧制的温度为900℃，烧制时间为20h，保温时间为2h。
实施例2
a、将细菌纤维素加入LiCl/DMAc溶解体系中，制成溶液，并在流化床中进行雾化、干燥沉积于硅藻土表面，得到表面包覆改性的硅藻土；
b、将硅酸钠、熟石膏粉、高岭土、凹凸棒土、蛭石粉、颜料及水进行配料，加入步骤a制得的表面包覆改性的硅藻土，混合均匀，倒入砖体成型模具中，利用压力机压制，得到砖坯；
c、将步骤b制得的砖坯烘干、烧制，制得调湿性能优异、高吸附性的硅藻土生态砖。
步骤a中，细菌纤维素溶液中，细菌纤维素的质量浓度为18%；
步骤a中，LiCl/DMAc溶解体系中，氯化锂9重量份、二甲基乙酰胺91重量份；步骤a中，表面包覆改性的硅藻土中，细菌纤维素16重量份、硅藻土84重量份；步骤b中，表面包覆改性的硅藻土32重量份、硅酸钠3重量份、熟石膏粉2重量份、高岭土3重量份、凹凸棒土2重量份、蛭石粉3重量份、颜料1重量份、水15重量份；
步骤a中，雾化加热温度为110℃；步骤b中，压制的压力为0.15MPa，时间为6min；步骤c中，烘干的温度为125℃，时间为38min；步骤c中，烧制的温度为850℃，烧制时间为19h，保温时间为2.5h。
实施例3
a、将细菌纤维素加入LiCl/DMAc溶解体系中，制成溶液，并在流化床中进行雾化、干燥沉积于硅藻土表面，得到表面包覆改性的硅藻土；
b、将硅酸钠、熟石膏粉、高岭土、凹凸棒土、蛭石粉、颜料及水进行配料，加入步骤a制得的表面包覆改性的硅藻土，混合均匀，倒入砖体成型模具中，利用压力机压制，得到砖坯；
c、将步骤b制得的砖坯烘干、烧制，制得调湿性能优异、高吸附性的硅藻土生态砖。
步骤a中，细菌纤维素溶液中，细菌纤维素的质量浓度为23%；
步骤a中，LiCl/DMAc溶解体系中，氯化锂11重量份、二甲基乙酰胺89重量份；步骤a中，表面包覆改性的硅藻土中，细菌纤维素25重量份、硅藻土75重量份；步骤b中，表面包覆改性的硅藻土38重量份、硅酸钠3重量份、熟石膏粉4重量份、高岭土3重量份、凹凸棒土4重量份、蛭石粉3重量份、颜料2重量份、水18重量份；
步骤a中，雾化加热温度为100℃；步骤b中，压制的压力为0.2MPa，时间为6min；步骤c中，烘干的温度为135℃，时间为38min；步骤c中，烧制的温度为950℃，烧制时间为19h，保温时间为1.5h。
实施例4
a、将细菌纤维素加入LiCl/DMAc溶解体系中，制成溶液，并在流化床中进行雾化、干燥沉积于硅藻土表面，得到表面包覆改性的硅藻土；
b、将硅酸钠、熟石膏粉、高岭土、凹凸棒土、蛭石粉、颜料及水进行配料，加入步骤a制得的表面包覆改性的硅藻土，混合均匀，倒入砖体成型模具中，利用压力机压制，得到砖坯；
c、将步骤b制得的砖坯烘干、烧制，制得调湿性能优异、高吸附性的硅藻土生态砖。
步骤a中，细菌纤维素溶液中，细菌纤维素的质量浓度为15%；
步骤a中，LiCl/DMAc溶解体系中，氯化锂8重量份、二甲基乙酰胺92重量份；步骤a中，表面包覆改性的硅藻土中，细菌纤维素15重量份、硅藻土85重量份；步骤b中，表面包覆改性的硅藻土30重量份、硅酸钠2重量份、熟石膏粉2重量份、高岭土2重量份、凹凸棒土2重量份、蛭石粉2重量份、颜料1重量份、水20重量份；
步骤a中，雾化加热温度为120℃；步骤b中，压制的压力0.30MPa，时间为8min；步骤c中，烘干的温度为120℃，时间为40min；步骤c中，烧制的温度为800℃，烧制时间为22h，保温时间为3h。
实施例5
a、将细菌纤维素加入LiCl/DMAc溶解体系中，制成溶液，并在流化床中进行雾化、干燥沉积于硅藻土表面，得到表面包覆改性的硅藻土；
b、将硅酸钠、熟石膏粉、高岭土、凹凸棒土、蛭石粉、颜料及水进行配料，加入步骤a制得的表面包覆改性的硅藻土，混合均匀，倒入砖体成型模具中，利用压力机压制，得到砖坯；
c、将步骤b制得的砖坯烘干、烧制，制得调湿性能优异、高吸附性的硅藻土生态砖。
步骤a中，细菌纤维素溶液中，细菌纤维素的质量浓度为25%；
步骤a中，LiCl/DMAc溶解体系中，氯化锂12重量份、二甲基乙酰胺88重量份；步骤a中，表面包覆改性的硅藻土中，细菌纤维素30重量份、硅藻土70重量份；步骤b中，表面包覆改性的硅藻土40重量份、硅酸钠4重量份、熟石膏粉4重量份、高岭土4重量份、凹凸棒土4重量份、蛭石粉4重量份、颜料2重量份、水18重量份；
步骤a中，雾化加热温度为120℃；步骤b中，压制的压力为0.15MPa，时间为5min；步骤c中，烘干的温度为140℃，时间为30min；步骤c中，烧制的温度为1000℃，烧制时间为18h，保温时间为2h。
对比例1
未使用细菌纤维素对硅藻土进行表面改性，其余工艺与实施例5一样。
上述实施例1~5及对比例1制得的硅藻泥生态砖，测试其调湿功能。测试表征的方法或条件如下：
将实施例1、对比例1得到的硅藻土生态砖铺设在模拟卧室的10平方米的房间，并开有3cm×3cm×3cm的孔同外界联通呼吸，达到模拟的目的。试验室配有蒸汽加湿机、除湿机和冷暖空调。
先用蒸汽加湿机和空调将封闭小室内温度控制在30℃、相对湿度控制在75%，稳定24h，关闭空调和加湿机。用G2-RH-Plus MR2350型相对湿度分析仪测定初始相对湿度，分别在6h、12h时测定室内相对湿度。结果如表1所示。
表1：
通过测试分析，本发明硅藻土生态砖具有优异的调湿性，能充分控制调节湿度，将室内相对湿度稳定在45-55%，具有较佳的舒适度。而未采用细菌纤维素对硅藻土进行表面改性的硅藻土砖，由于微孔堵塞，调试功能明显降低。
Claims (10)
1.一种调湿性硅藻土生态建筑装饰砖的制备方法，其特征在于：具体的制备步骤为：
a、将细菌纤维素加入LiCl/DMAc溶解体系中，制成溶液，并在流化床中进行雾化、干燥沉积于硅藻土表面，得到表面包覆改性的硅藻土；
b、将硅酸钠、熟石膏粉、高岭土、凹凸棒土、蛭石粉、颜料及水进行配料，加入步骤a制得的表面包覆改性的硅藻土，混合均匀，倒入砖体成型模具中，利用压力机压制，得到砖坯；
c、将步骤b制得的砖坯烘干、烧制，制得调湿性能优异、高吸附性的硅藻土生态砖。
2.根据权利要求1所述一种调湿性硅藻土生态建筑装饰砖的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，LiCl/DMAc溶解体系中，氯化锂8~12重量份、二甲基乙酰胺88~92重量份。
3.根据权利要求1所述一种调湿性硅藻土生态建筑装饰砖的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，细菌纤维素溶液中，细菌纤维素的质量浓度为15~25%。
4.根据权利要求1所述一种调湿性硅藻土生态建筑装饰砖的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，雾化的加热温度为100-120℃。
5.根据权利要求1所述一种调湿性硅藻土生态建筑装饰砖的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，表面包覆改性的硅藻土中，细菌纤维素15~30重量份、硅藻土70~85重量份。
6.根据权利要求1所述一种调湿性硅藻土生态建筑装饰砖的制备方法，其特征在于：所述步骤b中，表面包覆改性的硅藻土30~40重量份、硅酸钠2~4重量份、熟石膏粉2~4重量份、高岭土2~4重量份、凹凸棒土2~4重量份、蛭石粉2~4重量份、颜料1~2重量份、水15-20重量份。
7.根据权利要求1所述一种调湿性硅藻土生态建筑装饰砖的制备方法，其特征在于：所述步骤b中，压制的压力0.1-0.5MPa，时间为5~8min。
8.根据权利要求1所述一种调湿性硅藻土生态建筑装饰砖的制备方法，其特征在于：所述步骤c中，烘干的温度为120~140℃，时间为30~40min。
9.根据权利要求1所述一种调湿性硅藻土生态建筑装饰砖的制备方法，其特征在于：所述步骤c中，烧制的温度为800~1000℃，烧制时间为18~22h，保温时间为1~3h。
10.权利要求1~9任一项所述方法制备得到的一种调湿性硅藻土生态建筑装饰砖。
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