CN108546021B - 一种装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆及其制备方法 - Google Patents

一种装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆及其制备方法，包括以下步骤：将半纤维素加入去离子水中，经超声处理后，加入高碘酸钠，常温避光反应后，加入氯金酸溶液，加热反应得到负载纳米金的纳米纤维素溶液；将负载纳米金的纳米纤维素溶液经冷冻干燥后，研磨后，加入到二氧化钛溶胶，加入蒸馏水，先搅拌，然后加入丙烯酸和交联剂，升温继续搅拌反应，再加入再生建筑材料骨料，继续搅拌后静置，得到水凝胶改性再生建筑骨料；将水泥、石英砂、再生红砖骨料、改性水凝胶改性再生建筑材料骨料、纤维素醚、减水剂和水，搅拌均匀，加入再可分散聚合物粉末，继续搅拌均匀，得到装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆。

Description

一种装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆及其制备 方法
技术领域
本发明属于装配式建筑用砂浆材料技术领域，具体涉及一种装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆及其制备方法。
背景技术
随着建筑行业的飞速发展，在给人们的生活带来巨大便利的同时，在建筑施工和拆除过程中产生的固态废弃物也给环境带来了很大的负担。建筑废弃物主要包括废弃混凝土、废弃红砖、木材和其他的材料，传统建筑废弃物的处理方式为直接把废弃物转移，露天堆放或者掩埋，既占地方也不环保。其实，建筑废弃物具有再生的价值，如废弃金属可进行二次加工利用，废弃的竹子、木头和木屑可用来织造板材，废弃破碎砖和混凝土石块可代替天然河砂制备建筑砂浆、混凝土、切块或者混凝土砖，不仅可以解决当然资源紧缺和能源消耗巨大等问题，还可以降低建筑材料的生产成本，兼具经济价值和环境价值。
中国专利CN 102701647A公开的再生骨料预拌砂浆的制备方法，以小于690mm的废混凝土、废砖、废砂灰建筑废弃物为原料，经粉碎再烘干至水分≤0.5％后进行等级筛分和去除金属、木屑和塑料等杂物，得到0.075-0.15mm、0.15-0.3mm、、0.3-0.6mm、0.6-1.18mm、1.18-2.36mm、2.36-4.75mm、4.75-10mm、10-32mm的再生骨料，将不同比例的水泥、再生骨料、矿粉、纤维素和黄胶粉混合后加水搅拌得到不同强度等级的砌筑砂浆，将不同比例的水泥、再生骨料、矿粉、纤维素、短纤维和防水粉混合后加水搅拌得到不同强度等级的防水砂浆，将不同比例的水泥、再生骨料、矿粉和纤维素混合后加水搅拌得到不同等级地面砂浆。中国专利CN 102775106B公开的一种再生红砖砂干粉砂浆及其制造方法，该再生红砖砂干粉砂浆包括水泥、河砂或海砂、再生红砖砂、再生红砖粉、木质纤维和改性剂，其中水泥包括通用硅酸盐水泥、石灰石硅酸盐水泥、白色水泥，红砖份为磨细的粘土砖，改性剂包括Novena28高分子水溶性胶粉、甲基羟乙基纤维素醚和甲基羟丙基纤维素醚、可再分散乳胶粉、脂肪磺酸钠盐和硫酸钠盐、甲酸钙，该方法制备的再生红砖砂干粉砂浆不仅使用建筑拆除废物红砖作为填料，而且用海砂代替河砂，降低了干粉砂浆的生产成本，但是海砂的存在使得该砂浆不能用于非承重墙的砌筑和抹灰，降低了该砂浆的使用范围。装饰砂浆在建筑建造和维修领域都有很好的应用，不仅可以提高外墙的粘合牢度，提高建筑外墙的耐候性，还能赋予建筑物更加丰富的色彩质感、表现力和立体感，但传统的装饰砂浆主要由水泥、砂、石膏、钙粉、粘土等无机天然材料构成，基于再生材料的装饰砂浆的研究并不多见。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆及其制备方法，将金源与纤维素混合后还原得到纳米金改性的纤维素悬浮液，然后将纳米金改性的纤维素悬浮液和二氧化钛溶胶混合后与丙烯酸聚合物交联于再生建筑材料表面，形成水凝胶改性再生建筑骨料，然后将水凝胶改性再生建筑骨料加入到水泥、石英砂、再生红砖骨料、纤维素醚、减水剂、水和再可分散聚合物粉末中，形成低碳环保再生光催化装饰砂浆。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆，其特征在于，所述装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆包括水凝胶改性再生建筑材料骨料，所述水凝胶改性再生建筑骨料包括再生建筑骨料、纳米纤维素、纳米金和纳米二氧化钛。
作为上述技术方案的优选，所述装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆中还包括水泥、石英砂、再生红砖骨料、纤维素醚、减水剂、水和再可分散聚合物粉末。
本发明还提供一种装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将半纤维素加入去离子水中，经超声细胞粉碎机超声处理后，加入高碘酸钠，常温避光反应后，加入氯金酸溶液，加热反应，得到负载纳米金的纳米纤维素溶液；
(2)将步骤(1)制备的负载纳米金的纳米纤维素溶液经冷冻干燥后，研磨后，加入到二氧化钛溶胶，加入蒸馏水，先在45-50℃下搅拌3-5min，然后加入丙烯酸和交联剂，升温至60-70℃下继续搅拌反应5-10min，再加入再生建筑材料骨料，继续搅拌20-30min静置，得到水凝胶改性再生建筑骨料；
(3)将水泥、石英砂、再生红砖骨料、改性水凝胶改性再生建筑材料骨料、纤维素醚、减水剂和水，搅拌均匀，加入再可分散聚合物粉末，继续搅拌均匀，得到装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，高碘酸钠和氯金酸的质量比为1:0.01-0.1。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，加热反应的温度为90-100℃，时间为1-4h。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，负载纳米金的纳米纤维素溶液中纳米纤维素的含量为3-7％，纳米金的含量为0.5-1％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，交联剂为质量比为1：1的硫酸铵和硫酸钠。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，再生建筑骨料为实心或者多孔结构，粒径为0.5-5mm、5-10mm或者/和10-30mm。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，水凝胶改性再生建筑骨料中负载纳米金的纳米纤维素的含量为1-3％，二氧化钛的含量为3-7％，丙烯酸的含量为8-12％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，水泥、石英砂、再生红砖骨料、改性水凝胶改性再生建筑材料骨料、纤维素醚、减水剂、水和再可分散聚合物粉末的质量比为100:100-150：50-150：50-100:10-30:5-25:75-90:20-30。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆包括水凝胶改性再生建筑材料骨料，该水凝胶改性再生建筑骨料包括再生建筑骨料、纳米纤维素、纳米金和纳米二氧化钛，其中纳米金负载于纳米纤维素表面，然后与纳米二氧化钛混合后，经丙烯酸的包覆成膜和交联剂的交联作用在实心或者多孔结构的再生建筑骨料的表面和内部形成富含纳米金、纳米纤维素和纳米二氧化钛的水凝胶材料，然后将水凝胶改性再生建筑骨料与再生红砖骨料和砂作为集料加入到砂浆中，不仅赋予砂浆优异的流动性和含气量，还使砂浆具有丰富的色彩，并具有优异的光催化自洁功能，提高装饰砂浆的色彩性和耐久性。
(2)本发明制备的装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆的集料多为再生建筑材料，将再生红砖骨料与水凝胶改性再生建筑骨料配合，具有多种色彩性，水凝胶改性再生建筑骨料具有很好的粘结性能，有利于提高砂浆内部以及砂浆与基底的粘结牢度，且水凝胶改性再生建筑骨料的水凝胶中含有纳米纤维素，纳米纤维素不仅可以作为纳米金和纳米二氧化钛的牢固载体，还可以防止纳米金与纳米二氧化钛的团聚，有利于纳米金和纳米二氧化钛在砂浆中的均匀分布，且纳米纤维素也可以形成三维网络结构，进一步提高再生建筑骨料的强度，既而提高砂浆的机械性能。
(3)本发明制备的装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆制备方法简单，通过加入少量的纳米材料显著提高装饰砂浆的光催化性能，且主要原料均为再生建筑材料，低碳环保，有利于提高装饰砂浆的性价比，且色彩丰富，市场竞争力好。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
(1)将半纤维素加入去离子水中，经超声细胞粉碎机超声处理30min后，加入高碘酸钠，常温避光反应1h，按照高碘酸钠和氯金酸的质量比为1:0.01，加入氯金酸溶液，在90℃下加热反应1h，得到负载纳米金的纳米纤维素溶液，其中，负载纳米金的纳米纤维素溶液中纳米纤维素的含量为3％，纳米金的含量为0.5％。
(2)将负载纳米金的纳米纤维素溶液经冷冻干燥后，研磨至粒径为50-100μm，加入到粒径为20-200nm的二氧化钛溶胶，加入蒸馏水，先在45℃下搅拌3min，然后加入丙烯酸和质量比为1：1的硫酸铵和硫酸钠交联剂，升温至60℃下继续搅拌反应5min，再加入粒径为0.5-5mm、5-10mm和10-30mm的实心再生建筑材料骨料，继续搅拌20min静置，得到水凝胶改性再生建筑骨料，其中，水凝胶改性再生建筑骨料中负载纳米金的纳米纤维素的含量为1％，二氧化钛的含量为3％，丙烯酸的含量为8％。
(3)按照水泥、石英砂、再生红砖骨料、改性水凝胶改性再生建筑材料骨料、纤维素醚、减水剂、水和再可分散聚合物粉末的质量比为100:100：50：50:10:5:75:20，将水泥、石英砂、再生红砖骨料、改性水凝胶改性再生建筑材料骨料、纤维素醚、减水剂和水，搅拌均匀，加入再可分散聚合物粉末，继续搅拌均匀，得到装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆。
实施例2：
(1)将半纤维素加入去离子水中，经超声细胞粉碎机超声处理30min后，加入高碘酸钠，常温避光反应1-2h，按照高碘酸钠和氯金酸的质量比为1:0.1，加入氯金酸溶液，在100℃下加热反应4h，得到负载纳米金的纳米纤维素溶液，其中，负载纳米金的纳米纤维素溶液中纳米纤维素的含量为7％，纳米金的含量为1％。
(2)将负载纳米金的纳米纤维素溶液经冷冻干燥后，研磨至粒径为50-100μm，加入到粒径为20-200nm的二氧化钛溶胶，加入蒸馏水，先在50℃下搅拌5min，然后加入丙烯酸和质量比为1：1的硫酸铵和硫酸钠交联剂，升温至70℃下继续搅拌反应10min，再加入粒径为0.5-5mm和10-30mm的多孔再生建筑材料骨料，继续搅拌30min静置，得到水凝胶改性再生建筑骨料，其中，水凝胶改性再生建筑骨料中负载纳米金的纳米纤维素的含量为3％，二氧化钛的含量为7％，丙烯酸的含量为12％。
(3)按照水泥、石英砂、再生红砖骨料、改性水凝胶改性再生建筑材料骨料、纤维素醚、减水剂、水和再可分散聚合物粉末的质量比为100:150：150：100:30:25:90:30，将水泥、石英砂、再生红砖骨料、改性水凝胶改性再生建筑材料骨料、纤维素醚、减水剂和水，搅拌均匀，加入再可分散聚合物粉末，继续搅拌均匀，得到装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆。
实施例3：
(1)将半纤维素加入去离子水中，经超声细胞粉碎机超声处理30min后，加入高碘酸钠，常温避光反应1.5h，按照高碘酸钠和氯金酸的质量比为1:0.05，加入氯金酸溶液，在95℃下加热反应2h，得到负载纳米金的纳米纤维素溶液，其中，负载纳米金的纳米纤维素溶液中纳米纤维素的含量为4％，纳米金的含量为0.7％。
(2)将负载纳米金的纳米纤维素溶液经冷冻干燥后，研磨至粒径为50-100μm，加入到粒径为20-200nm的二氧化钛溶胶，加入蒸馏水，先在47℃下搅拌4min，然后加入丙烯酸和质量比为1：1的硫酸铵和硫酸钠交联剂，升温至65℃下继续搅拌反应8min，再加入粒径为5-10mm和10-30mm的实心再生建筑材料骨料，继续搅拌25min静置，得到水凝胶改性再生建筑骨料，其中，水凝胶改性再生建筑骨料中负载纳米金的纳米纤维素的含量为1.5％，二氧化钛的含量为4.5％，丙烯酸的含量为10.5％。
(3)按照水泥、石英砂、再生红砖骨料、改性水凝胶改性再生建筑材料骨料、纤维素醚、减水剂、水和再可分散聚合物粉末的质量比为100:140：100：80:15:10:85:25，将水泥、石英砂、再生红砖骨料、改性水凝胶改性再生建筑材料骨料、纤维素醚、减水剂和水，搅拌均匀，加入再可分散聚合物粉末，继续搅拌均匀，得到装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆。
实施例4：
(1)将半纤维素加入去离子水中，经超声细胞粉碎机超声处理30min后，加入高碘酸钠，常温避光反应1-2h，按照高碘酸钠和氯金酸的质量比为1:0.07，加入氯金酸溶液，在93℃下加热反应2.5h，得到负载纳米金的纳米纤维素溶液，其中，负载纳米金的纳米纤维素溶液中纳米纤维素的含量为5％，纳米金的含量为0.9％。
(2)将负载纳米金的纳米纤维素溶液经冷冻干燥后，研磨至粒径为90μm，加入到粒径为20-200nm的二氧化钛溶胶，加入蒸馏水，先在47℃下搅拌4.5min，然后加入丙烯酸和质量比为1：1的硫酸铵和硫酸钠交联剂，升温至66℃下继续搅拌反应7min，再加入粒径为0.5-5mm和10-30mm的多孔再生建筑材料骨料，继续搅拌27min静置，得到水凝胶改性再生建筑骨料，其中，水凝胶改性再生建筑骨料中负载纳米金的纳米纤维素的含量为1.5％，二氧化钛的含量为5.6％，丙烯酸的含量为11.7％。
(3)按照水泥、石英砂、再生红砖骨料、改性水凝胶改性再生建筑材料骨料、纤维素醚、减水剂、水和再可分散聚合物粉末的质量比为100:140：95：60:25:15:80:25，将水泥、石英砂、再生红砖骨料、改性水凝胶改性再生建筑材料骨料、纤维素醚、减水剂和水，搅拌均匀，加入再可分散聚合物粉末，继续搅拌均匀，得到装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆。
实施例5：
(1)将半纤维素加入去离子水中，经超声细胞粉碎机超声处理30min后，加入高碘酸钠，常温避光反应1h，按照高碘酸钠和氯金酸的质量比为1:0.1，加入氯金酸溶液，在90℃下加热反应4h，得到负载纳米金的纳米纤维素溶液，其中，负载纳米金的纳米纤维素溶液中纳米纤维素的含量为3％，纳米金的含量为1％。
(2)将负载纳米金的纳米纤维素溶液经冷冻干燥后，研磨至粒径为50-100μm，加入到粒径为20-200nm的二氧化钛溶胶，加入蒸馏水，先在45℃下搅拌5min，然后加入丙烯酸和质量比为1：1的硫酸铵和硫酸钠交联剂，升温至60℃下继续搅拌反应10min，再加入粒径为5-10mm和10-30mm的实心再生建筑材料骨料，继续搅拌30min静置，得到水凝胶改性再生建筑骨料，其中，水凝胶改性再生建筑骨料中负载纳米金的纳米纤维素的含量为1％，二氧化钛的含量为7％，丙烯酸的含量为8％。
(3)按照水泥、石英砂、再生红砖骨料、改性水凝胶改性再生建筑材料骨料、纤维素醚、减水剂、水和再可分散聚合物粉末的质量比为100:150：50：100:10:25:75:30，将水泥、石英砂、再生红砖骨料、改性水凝胶改性再生建筑材料骨料、纤维素醚、减水剂和水，搅拌均匀，加入再可分散聚合物粉末，继续搅拌均匀，得到装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆。
实施例6：
(1)将半纤维素加入去离子水中，经超声细胞粉碎机超声处理30min后，加入高碘酸钠，常温避光反应2h，按照高碘酸钠和氯金酸的质量比为1:0.01，加入氯金酸溶液，在100℃下加热反应1h，得到负载纳米金的纳米纤维素溶液，其中，负载纳米金的纳米纤维素溶液中纳米纤维素的含量为7％，纳米金的含量为0.5％。
(2)将负载纳米金的纳米纤维素溶液经冷冻干燥后，研磨至粒径为50-100μm，加入到粒径为20-200nm的二氧化钛溶胶，加入蒸馏水，先在50℃下搅拌3min，然后加入丙烯酸和质量比为1：1的硫酸铵和硫酸钠交联剂，升温至70℃下继续搅拌反应5min，再加入粒径为0.5-5mm、5-10mm和10-30mm的多孔再生建筑材料骨料，继续搅拌20min静置，得到水凝胶改性再生建筑骨料，其中，水凝胶改性再生建筑骨料中负载纳米金的纳米纤维素的含量为3％，二氧化钛的含量为3％，丙烯酸的含量为12％。
(3)按照水泥、石英砂、再生红砖骨料、改性水凝胶改性再生建筑材料骨料、纤维素醚、减水剂、水和再可分散聚合物粉末的质量比为100:100：150：50:30:5:90:20，将水泥、石英砂、再生红砖骨料、改性水凝胶改性再生建筑材料骨料、纤维素醚、减水剂和水，搅拌均匀，加入再可分散聚合物粉末，继续搅拌均匀，得到装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆。
经检测，实施例1-6制备的装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆的砂浆流动度、砂浆抗压强度、吸水率、光催化性能和耐久性的结果如下所示：
Figure BDA0001669299140000081
由上表可见，本发明制备的装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆的流动性、锁水性和机械强度好，满足装饰砂浆的使用要求，还具有长效的光催化性能，自清洁性能持久。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆，其特征在于，所述装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆包括水凝胶改性再生建筑骨料，所述水凝胶改性再生建筑骨料包括再生建筑骨料、纳米纤维素、纳米金和纳米二氧化钛；
所述装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆中还包括水泥、石英砂、再生红砖骨料、纤维素醚、减水剂、水和再可分散聚合物粉末；
水泥、石英砂、再生红砖骨料、改性水凝胶改性再生建筑材料骨料、纤维素醚、减水剂、水和再可分散聚合物粉末的质量比为100:100-150：50-150：50-100:10-30:5-25:75-90:20-30；
其制备方法包括以下步骤：
(1)将半纤维素加入去离子水中，经超声细胞粉碎机超声处理后，加入高碘酸钠，常温避光反应后，加入氯金酸溶液，加热反应，得到负载纳米金的纳米纤维素溶液；
(2)将步骤(1)制备的负载纳米金的纳米纤维素溶液经冷冻干燥后，研磨后，加入到二氧化钛溶胶，加入蒸馏水，先在45-50℃下搅拌3-5min，然后加入丙烯酸和交联剂，升温至60-70℃下继续搅拌反应5-10min，再加入再生建筑材料骨料，继续搅拌20-30min静置，得到水凝胶改性再生建筑骨料；
(3)将水泥、石英砂、再生红砖骨料、改性水凝胶改性再生建筑材料骨料、纤维素醚、减水剂和水，搅拌均匀，加入再可分散聚合物粉末，继续搅拌均匀，得到装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆。
2.根据权利要求1所述的一种装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆，其特征在于：所述步骤(1)中，高碘酸钠和氯金酸的质量比为1:0.01-0.1。
3.根据权利要求1所述的一种装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆，其特征在于：所述步骤(1)中，加热反应的温度为90-100℃，时间为1-4h。
4.根据权利要求1所述的一种装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆，其特征在于：所述步骤(1)中，负载纳米金的纳米纤维素溶液中纳米纤维素的含量为3-7％，纳米金的含量为0.5-1％。
5.根据权利要求1所述的一种装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆，其特征在于：所述步骤(2)中，交联剂为质量比为1：1的硫酸铵和硫酸钠。
6.根据权利要求1所述的一种装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆，其特征在于：所述步骤(2)中，再生建筑骨料为实心或者多孔结构，粒径为0.5-5mm、5-10mm或者/和10-30mm。
7.根据权利要求1所述的一种装配式建筑用低碳环保再生光催化装饰砂浆，其特征在于：所述步骤(2)中，水凝胶改性再生建筑骨料中负载纳米金的纳米纤维素的含量为1-3％，二氧化钛的含量为3-7％，丙烯酸的含量为8-12％。
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