CN109503076A - 一种具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料及其装饰板材的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑内墙装饰装修材料领域，具体涉及利用硅藻类材料基体特有的微孔特性复合一种健康环保、具有优异调节室内空间湿度性能(吸湿性及放湿性良好)、高透气性、可释放负离子、养生功能的内墙轻质透气调湿功能的复合材料及其制备方法，一种具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料及其装饰板材可以直接用壁纸刀进行裁剪、可直接钉钉子、可直接用木工工具刨子进行加工，在后续的加工中可直接替代夹芯板、木板、胶合板、仿真木板，可直接用于家具制造、橱柜组合制造等，解决了硅藻土与膨润土在板材成型过程中，由于强吸附力而产出的粘辊、龟裂、成品合格率低等诸多问题。

Description

一种具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料及其装饰板 材的制备方法

技术领域

本发明属于建筑内墙装饰装修材料领域，具体涉及利用硅藻类材料基体特有的微孔特性复合一种健康环保、具有优异调节室内空间湿度性能(吸湿性及放湿性良好)、高透气性的、具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料及其装饰板材的制备方法。

背景技术

硅藻土的主要成分是硅酸质，具有超纤维、多孔质等特性，在室内的湿度上升时，硅藻土的超微细孔能够自动吸收空气中的水份，将其储存起来，避免室内环境发霉、变质。如果室内空气中的水份减少、湿度下降，硅藻土壁材就能够将储存在超微细孔中的水份释放出来。其次，硅藻土应用研究和实验结果表明，硅藻土能起到除臭剂的作用，具有消除异味的功能，分解有害化学物质如甲醛、苯、氨、VOC等有害物质以及宠物体臭、吸烟、生活垃圾所产生的异味等，可有效保持室内清洁；第三，硅藻土对水分的吸收和释放能够产生瀑布效应，将水分子分解成正负离子，正负离子群，然后以水分子为载体，在空气中四处浮游，遇到过敏物质以及其他细菌、霉菌等有害物质，就能立即将其进行包围和隔离，并使正负离子群中性能最活跃的氢氧根离子与有害物质进行剧烈的化学反应，最后将它们彻底分解成水分子等无害物从而产生医疗效果，拥有杀菌能力。

日本首先提出了“调湿材料”这一概念，是指不需要借助任何人工能源和机械设备，依靠自身的吸湿、放湿性能，感应所调空间空气温度、湿度的变化，从而自动调节空气相对湿度的材料(西腾宫野，田中.屋内湿度变化と壁体材料[A].日本建筑学会主编.日本建筑学会研究报告：第3集[C].福罔：秀巧社印刷株式会社.1949:21-25)。近年来调湿材料获得逐步发展，调湿产品已覆盖建材、纺织等诸多领域。在调湿材料方面日本近年取得了多项专利，主要是将常用的特种硅胶、蒙脱土类、无机盐类、有机高分子材料等调湿材料掺加入其它材料中，起到湿度调节的功能，如日本INAX公司研制的“健康建材”具有调节室内湿度的作用；Hanada Kozo将炭化物颗粒加入粘结剂加热加压制成了炭化物调湿材料等，但是，这些产品或多或少都存在缺点，如硅胶水分解析时呈现较严重的滞后现象；蒙脱土湿容量小；无机盐类调湿材料易产生盐析，对保存的物品空间产生污染；有机调湿材料放湿量小、放湿速度慢；有些新型的调湿材料制造工艺复杂、生产成本太高。中国专利申请200610099093.3公开了一种用于纺织品和墙体的调湿材料，有生物触媒、2-5nm的多孔矿物材料(海泡石、硅藻土、凹凸棒土等)和高吸水性树脂组成，调湿范围为相对湿度35-75％，该调湿材料吸湿量大，保水性好，但同时也存在着放湿量小、放湿速度慢的缺陷，尚未见直接用于大型板材中案例。

当前改善室内空气质量，已成为全世界瞩目的一项重要工程，据联合国文教卫生组织调查，现代人类最关注的问题。在生存、资源、环境、健康加长寿中，老百姓直接关注的是环境+健康。2016年5月26日，第二届联合国环境大会上发布报告指出：空气污染导致世界各地每年700万人死亡，其中430万人死于室内空气污染。2016年11月23日，欧洲环境局发布的报告中指出，欧洲空气污染每年导致46.7万人过早死亡，每10个城市中就有9个城市的居民呼吸着有害气体。空气污染是导致过早死亡的首要因素。受大气PM2.5污染严重的影响，我国室内PM2.5污染情况也不容乐观。

2014年─2015年对北京、上海、广州三个代表性城市的典型场所开展PM2.5浓度监测研究发现，监测场所都存在不同程度的PM2.5超标现象

为改善室内环境我们必须对内墙装饰材料进行一场革命，使其具有绿色、环保、生态、能吸放湿调节湿度、吸附并分解甲醛及VOC等有害气体。

目前国内外专家学者及中国广大科技工作者在这方面做了大量的探讨和研究，特别是硅藻泥在国内的兴起，开启了硅藻新材料的里程碑。硅藻土是亿万年前地球留给人类的宝贵财富，硅藻死亡的遗骸，以其纳米级的孔径，自动吸放湿的功能和无毒无害、无味、耐腐蚀、抗霉变的诸多特性，引起科技界高度重视，纷纷以硅藻为基材进行内墙装饰壁材的开发。其中不乏硅藻板材的开发。但普遍存在的痛点是，硅藻土填加量小，吸放湿功能弱，放湿速度慢等。

板材的成型方面也存在一定的局限性，目前国内板材，一是纸面石膏板，因上下粘贴表面护面纸，仅保留了石膏特有的轻质特性，其独特的吸音降噪、调湿、防火阻燃性能皆因此而下降甚至丧失；第二，石膏矿棉板以石膏、矿物纤维为原材料制成，部分低劣产品含有石棉，当石棉纤维进入空气后，可以对人体产生物理损伤和细胞毒性，已被国际致癌研究中心肯定为致癌物；第三，装饰石膏板、防潮石膏板、硅钙板生产波动性大、晶体微观结构松散，在潮湿的环境中，结晶体微孔大量吸收空气中的水分产生“水膜锲入”作用，晶体单元被逐渐分开、膨胀溶析而发生变形。采用松香乳剂做掺合料制成吸水率低于3％的防潮石膏板，以及外掺硅酸盐水泥水化制得的硅钙板随时间的延长，吸水率逐渐上升，板材内部孔隙饱水量逐渐提高，微观上表现出晶体结构破坏，宏观上呈现出强度损失、自重增大，导致其变形愈加显著。究其原因，根本问题在于半水石膏重新结晶形成的二水石膏晶网结构强度低，晶粒与晶粒之间的连接强度差。

综上，就目前的无机类(石膏板、矿棉板等)装饰板材从产品、产品技术、产品性能、产品应用缺乏连贯及整体性，主要表现为产品单一、技术瓶颈、性能两级分化、产品应用局限、装饰风格单调。如何保持无机类装饰板材类特有的可塑成型性，开发丰富的浮雕肌理、镂花格栅图案，复合晶体转晶技术及无机材料内置防水技术突破技术瓶颈、最大化实现材料力学性能、环保功能性并重，开发背景墙、玄关、隔断、吊顶、阳台系统集成装饰方案以从家居到公共建筑，成就性能优异、功能环保的空间格局，无机类复合新材料硅藻大型装饰板材应运而生。

专利文献公开的有关硅藻土与石膏基装饰建材的技术方案有：CN201502152U、CN201486076，其共同特点是以单一石膏基装饰板材为基面层，以硅藻泥为饰面层，即将其硅藻土壁材与石膏基装饰板材做涂敷形成，产品型号、规格、图案存在局限，技术上两者没有整合，工艺上因涂敷层而存在二次成型、成型周期长，同时因界面层潜在的膨胀溶析，产品性能耐候性低。

以硅藻土，特别是以内蒙古商都C、D级硅藻土运用复合技术制备具有环保养生功能的装饰材料及其装饰板材的制备方法尚未见文献报道。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种利用硅藻类材料基体特有的微孔特性复合成的健康环保、优异调节室内空间湿度(吸湿性及放湿性良好)、高透气性、养生、消毒杀菌、释放负离子等功能的内墙复合材料及板材制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料，包括主料+骨料+辅料复合而成；

所述的主料由改性后硅藻土原料、温泉玉石超细粉和含钙无机类建材基体水化凝胶复合而成，所述改性后硅藻土原料由C、D级硅藻土经气流+风选后制备，其比表面积85m²/g，硅藻土SiO₂含量占总体的50-68％，细度为：325-400目，白度65-75；

所述含钙无机类建材基体主要为：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、磷酸盐水泥的一种或多种；

所述的骨料主要为：膨润土、蒙脱石、石英砂、海泡石的一种或多种；所述的辅料主要为：玻璃纤维、木质纤维、木质纸纤维、硅灰石、增稠剂、消泡剂的一种或多种；

所述玻璃纤维还可以为丙烯增强纤维，其为经0.8-1.2mol/L盐酸溶液浸泡25-35分钟去掉表面浸润剂后得到，纤维长度为16-20mm。

一种具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料，具体由如下配方组成：

优选的，一种具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料，具体由如下配方组成：

优选的，一种具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料，具体由如下配方组成：

优选的，一种具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料，具体由如下配方组成：

一种具有释放负氧离子环保养生功能的装饰板材的制备方法，包括如下步骤：

(1)改性后硅藻土与含钙无机类建材基体即硅酸盐、磷酸盐、铝酸盐一种或多种主料复合，并进行常温下干粉搅拌，经120-240秒充分搅拌后制得料浆A；

(2)当步骤(1)搅拌均匀吸附饱和后，加入骨料膨润土、蒙脱石、石英砂、海泡石的一种或多种进行二次复合，搅拌120-240秒制得料浆B；

(3)当上述主料+骨料搅拌均匀吸附饱和后，加入辅料玻璃纤维、木质纤维、木质纸纤维、硅灰石、增稠剂、消泡剂的一种或多种制得浆料C；

(4)当主料+骨料+辅料全部搅拌均匀后，将得到的浆料C进行5-24小时饱合养生；

所述步骤(1)中硅藻土的添加量为20-50％。

步骤(4)所述饱和养生的具体步骤为：A、浆料C倒入料浆箱体中进行添加消泡剂，待液相介质浸润粉体后,强制搅拌，搅拌转速为400-1200转/分，搅拌时间为5-15分钟，熟化后成为混合料浆；

B、计入料浆制版机生产线,包括制浆——初坯——蒸养——砂光四大工序；

所述料浆制版机生产线依次为经过①料浆箱②喂料器③毛坯布④真空箱⑤支架⑥胸辊⑦成型筒制成板坯，静置1.5-2.5小时脱模，推入反应釜中养护8-12小时，温度180-220℃，压力1.0MPa-1.2MPa，再烘干40-60秒，去除水分，最后得基础大型板材1220*2440。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种健康环保，具有优异的吸湿性和放湿性、高透气的内墙装饰装修新型板材，在防火阻燃、调湿杀菌、可刨可吃钉等方面兼备。从而替代传统的石膏板、硅酸钙板等材料，实现内墙装饰装修板材的一次革新和革命。是国内装饰装修新材料迈上一个新阶段。

本发明的成分中加入了温泉玉石超细粉，它是一种由Al、Na、Ca、Mg、B、Fe、Mn、Cr等多元素组成的含水分子的硅酸盐晶体天然矿物复合而成，利用其独特的地热谷高温温泉水中含有的PbSO₄、Ba、Ra、Th、K等矿物元素，当温泉水流过并逐渐冷却后期的河床岩块裂缝中沉淀结晶形成矿石，由于温泉石常年吸收天地精华，具有了天然电极性，能够将水分子电离，在4—14μm远红外波段内具有强辐射能力，能够净化水分子，释放负氧离子。合成制备成温泉玉石超细粉后，粉体较细，粒度在3000目以上，与改性后硅藻土原料结合后，较好地解决了硅藻土原料的分散性差，吸附性能力不好的缺陷；在室内应用本申请的板材时，室内空气的负氧离子浓度大大增加，经过国家建筑材料测试中心检测负氧离子浓度达到1700ions/cm³。并且经辽宁省硅藻新材料研究检测中心检测：应用本装饰材料及其装饰板材后，固体负离子可达到500-800ions/cm³，空气负离子可达到5000-8000ions/cm³。

本发明的可以直接用壁纸刀进行裁剪、可直接钉钉子、可直接用木工工具刨子进行刨，在后续的产品开发中可直接替代夹芯板、木板、胶合板、仿真木板，可直接用于家具制造、橱柜组合制造等，解决了硅藻土与膨润土在板材成型过程中，由于强吸附力而产出的粘辊、龟裂、成品合格率低诸多问题，同时温泉玉石超细粉的加入使本材料具有显著的杀菌、消毒的效果，室内负离子的含量大大提高。

具体实施方式

实施例1

具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料，它由主料+骨料+辅料+新工艺复合而成。所述的主料主要由改性的内蒙古商都C、D级硅藻土和含钙无机类建材基体水化凝胶以及温泉玉石超细粉复合而成。所述的含钙无机类建材基体主要为：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、磷酸盐水泥等一种或多种。所述的骨料主要为：膨润土、蒙脱石、石英砂、海泡石等一种或多种。所述的辅料主要为：玻璃纤维、木质纤维、木质纸纤维、硅灰石、增稠剂、消泡剂等一种或多种。所述新工艺主要为在流浆法基础上增加5-11处生产新工艺改进，从而解决硅藻土与膨润土在板材成型过程中，由于强吸附力而产出的粘辊、龟裂、成品合格率低诸多问题。

具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料的主料+骨料+辅料的各组按重量分数比的组分，为保证产品质量、搅拌均匀性、饱和性和精准性(每1000重量份为配方比更适合现代化连续作业和生产)。

改性硅藻土选用内蒙古乌兰察布商都县谢家坊硅藻土矿C、D级硅藻土进行开发利用，该矿以前被认为开采价值低，1992年至今一直无人问津未被开发利用，该矿体产于第三系中新系统(N1)内陆湖泊相沉积的地层中。矿体为粘土质硅藻土。矿物成分由硅藻(55-60％)、粘土质(35-40％)及少量硅酸盐、石英、铁质及有机物组成。化学成分主要为：SiO₂最高62.8％，最低60.02％，平均61.36％；Al₂O₃最高14.79％，最低13.66％，平均14.13％；Fe₂O₃最高9.14％，最低8.00％，平均8.46％。矿石化学成分稳定，原土质量符合建材三级品要求。矿体呈现层状，水平产出。地质构造简单。矿体厚度最大15.61米，最小2.50米，平均为10.66米，控制面积0.8平方公里。矿区内水文地质条件简单，总剥采比为1:131，适于露天开采。

探明工业储量：C级268.18万吨、D级397.11万吨、C+D级665.29万吨。”

详见中国建材地勘中心内蒙古总队1992《内蒙古自治区商都县谢家坊硅藻土矿详查报告》。

内蒙古乌兰察布商都县谢家坊硅藻土矿C、D级硅藻土经气流+风选后制备的硅藻土原料，其比表面积85m²/克。商都谢家坊硅藻土矿为C+D级硅藻土矿，此前被认为开采价值低，勘探至今一直未被开发利用(详见1992年4月内蒙古自治区商都县谢家坊硅藻土矿详查报告。)

今经过科技开发处理后制备成透气、调湿、吸附力强硅藻土改性原料。

商都硅藻土中膨润土含量很高，不能进行煅烧，煅烧后会结晶成砖坯态，硅藻土的孔径会大部分堵死。为此，本实施例选用了气流+风选的方式对商都C、D级硅藻土进行粉碎、干燥。气流+风选后，硅藻土SiO₂含量有原来的40-60％增加到50-68％。

所述经气流+风选后处理的硅藻土细度为：325-400目，白度65-75。

硅藻土熔点低，壳壁强度低，在雷蒙磨中粉碎很容易造成壳壁破碎，从而影响比表面积的扩增，而气流+风选以压缩空气为动力、压缩气体在喷嘴处的绝热膨胀会使系统温度降低，所以工作过程中不会产生大量的热。从而保证了不熔粘，而气流流动物体互相打散的过程又得到了硅藻土壳壁不被破碎，提升了整体粒度。

膨润土是一种层状硅酸盐，吸水后膨胀形成絮状物质，具有良好的悬浮性和分散性，与适量的水结合成胶状体，在水中能释放出带电微粒，增大体系黏度。

纤维素类增稠剂的增稠机理是疏水主链与周围水分子通过氢键缔合，提高了聚合物本身的流体体积，减少了颗粒自由活动的空间，从而提高了体系黏度。也可以通过分子链的缠绕实现黏度的提高，表现为在静态和低剪切有高黏度，在高剪切下为低黏度。这是因为静态或低剪切速度时，纤维素分子链处于无序状态而使体系呈现高粘性；而在高剪切速度时，分子平行于流动方向作有序排列，易于相互滑动，所以体系黏度下降。

膨润土可直接从内蒙古商都硅藻土中直接获取，在商都谢家坊硅藻土矿藏中出硅藻土外膨润土占矿藏总比中45-55％，其中Al₂O₃(氧化铝)占15％，CaO(氯化钙)占1.5％。

在配方中直接进行配比使用，增强了吸水后浆体的膨胀，絮状物体增强。

具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料，其大型板材制备方法按如下工艺步骤完成：

(1)原料预处理：①将C、D级硅藻土进行改性处理，将改性后180-325目硅藻土按20-50％与硅酸盐、温泉玉石超细粉倒入搅拌机进行干粉搅拌，搅拌时间120-240秒。制成粉体A。

②混合料搅拌，将石英砂、沸石、海泡石、凹凸棒石粉、等一种或多种原料倒入搅拌机进行干粉搅拌，制成粉体料B，搅拌时间120-240秒。

③将玻璃纤维、木纤维、木质纸纤维倒入搅拌机进行干粉搅拌，制成粉体料C，搅拌时间120-240秒。

④混合料浆浆粉体料C倒入流浆箱体中进行添加消泡剂，待液相介质浸润粉体后,强制搅拌，搅拌转速为400-1200转/分，搅拌时间为120-240秒，熟化后成为混合料浆。

⑤计入流浆制版机生产线

经制浆——初坯——蒸养——砂光四大工序

经①料浆箱②喂料器③毛坯布④真空箱⑤支架⑥胸辊⑦成型筒制成板坯，静置1.5-2.5小时脱模，入蒸反应釜中养护8-12小时，温度180-220℃，压力1.0MPa-1.2MPa，烘干60-120秒，去除水分，得基础大型板材1220*2440。

实施例2

本发明一种具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料及其装饰板材的制备方法，其中具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料，主要原料配方选自以下组配(单位kg)

实施例3

本发明一种具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料及其装饰板材的制备方法，其中具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料，主要原料配方选自以下组配(单位kg)

实施例4：

本发明一种具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料及其装饰板材的制备方法，具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料，主要原料配方选自以下组配(单位kg)

本发明批量生产检测证明其透气调湿功能符合并超过国际制定的《调湿功能室内建筑装饰材料》标准。详见《一种具有轻质透气调湿功能的复合材料及其大型装饰板材》检测报告。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料，其特征在于，由主料+骨料+辅料复合而成；

所述主料由改性后硅藻土原料、温泉玉石超细粉和含钙无机类建材基体水化凝胶复合而成，所述改性硅藻土原料由C、D级硅藻土经气流+风选后制备，其比表面积为85m²/g，硅藻土原料中SiO₂含量占总体的50-68％，细度为：325-400目，白度65-75；所述含钙无机类建材基体为：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、磷酸盐水泥的一种或多种；

所述骨料为：膨润土、蒙脱石、石英砂、海泡石的一种或多种；所述的辅料为：玻璃纤维、木质纤维、木质纸纤维、硅灰石、增稠剂、消泡剂的一种或多种；

所述玻璃纤维为丙烯增强纤维，其为经0.8-1.2mol/L盐酸溶液浸泡25-35分钟去掉表面浸润剂后得到，纤维长度为16-20mm。

2.根据权利要求1所述的一种具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料，其特征在于，具体由如下配方组成：

。

3.根据权利要求1所述的一种具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料，其特征在于，具体由如下配方组成：

。

4.根据权利要求1所述的一种具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料，其特征在于，具体由如下配方组成：

。

5.根据权利要求1所述的一种具有释放负氧离子环保养生功能的装饰材料，其特征在于，具体由如下配方组成：

。

6.一种具有释放负氧离子环保养生功能的装饰板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)改性后硅藻土原料与温泉玉石超细粉及含钙无机类建材基体即硅酸盐、磷酸盐、铝酸盐一种或多种主料复合，并进行常温下干粉搅拌，经120-240 秒充分搅拌后制得料浆A；

(2)当步骤(1)搅拌均匀吸附饱和后，加入骨料膨润土、蒙脱石、石英砂、海泡石的一种或多种进行二次复合，搅拌120-240秒制得料浆B；

(3)当上述主料+骨料搅拌均匀吸附饱和后，加入辅料玻璃纤维、木质纤维、木质纸纤维、硅灰石、增稠剂、消泡剂的一种或多种制得浆料C；

(4)当主料+骨料+辅料全部搅拌均匀后，将得到的浆料C进行5-24小时饱合养生。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中硅藻土的添加量为20-50％。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中饱和养生的具体步骤为：A、浆料C倒入料浆箱体中进行添加消泡剂，待液相介质浸润粉体后,强制搅拌，搅拌转速为400-1200转/分，搅拌时间为5-15分钟，熟化后成为混合料浆；

B、计入料浆制版机生产线,包括制浆——初坯——蒸养——砂光四大工序；

所述料浆制版机生产线依次为经过①料浆箱②喂料器③毛坯布④真空箱⑤支架⑥胸辊⑦成型筒制成板坯，静置1.5-2.5小时脱模，推入反应釜中养护8-12小时，温度180-220℃，压力1.0MPa-1.2MPa，再烘干40-60秒，去除水分，最后得基础大型板材1220*2440。