CN110423083A - 一种多功能石膏基砂浆及其制备方法 - Google Patents

一种多功能石膏基砂浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多功能石膏基砂浆及其制备方法。本发明提供的石膏基砂浆包括以下重量份的组分:石膏30‑40份、硅藻土30‑40份、纳米二氧化钛0.5‑3.0份、细集料30‑40份。本发明石膏基砂浆既能够基于石膏基胶凝材料水化结构及硅藻土结构提高石膏基砂浆对甲醛的吸附性能,还可以将多孔结构所吸附的甲醛分解,从而保持吸附的持久性和长效性。

Description

一种多功能石膏基砂浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种石膏基砂浆,具体涉及一种具有吸附甲醛净化空气功能的石膏基砂浆。本发明还提供该石膏基砂浆的制备方法。
背景技术
目前,各种新型建筑装饰材料日益繁多,室内装修中,各种人造板材、胶黏剂、涂料等的使用日益广泛。随着室内装修程度的提高,室内环境污染逐渐加剧。同时人们对象征生活质量的居室环境日益重视,已越来越难以忍受室内气体污染物,尤其是甲醛。近年来,由甲醛引发的空气污染越来越受到人们的关注,居室与办公室中所用的装修涂料、油漆、人造装饰板中的粘合剂都可向空气中释放甲醛。当前新装修的房屋中甲醛浓度偏高,甚至会大大超过国家规定标准。长期接触甲醛会有头疼、软弱无力等症状,严重者会患有口腔癌、皮肤癌、肺癌、白血病等疾病、如何对甲醛进行净化,已经成为当今亟待解决的问题。
目前解决的方法主要有两种:一是不断地降低装修材料中甲醛的含量,但这是有限度的。二是开发应用可吸收甲醛的饰面材料,以达到净化室内空气的目的。
室内空气净化材料分为:①物理净化材料,包括活性炭、硅胶、沸石等;其中活性炭具有较好的吸附功能,应用最广,但吸附较慢,且对低浓度有害气体的吸附指数低。②化学净化材料,应用面大的是光触媒材料,以TiO2作为代表,但需要紫外线的照射,受到限制;另一种是负离子材料,通过负离子与有害气体发生氧化还原反应,从而消除有害物质。③生物净化材料,主要利用绿色植物和生物酶净化空气。市场上面的空气净化产品主要有:空气净化器、净化涂料、喷刷型液剂、固体吸附材料。作为建材产品,应用较多的是涂料类产品。但是涂料类有机材料产品的本身耐老化性能较差。目前较多的是硅藻土类装饰材料,多从韩国货日本进口的技术和材料。但其存在不少问题,一是仅有单一的吸附功能,无催化功能,存在吸附饱和与解吸的可能。二是产品碱性较大,影响使用者身心健康。三是产品耐水性较差,长期耐久性有待于改善。因此有必要发展多功能的无机固体净化材料。
发明内容
一方面,主要基于解决有效吸附甲醛、净化空气的问题,本发明提供一种石膏基砂浆,其主要包括以下重量份的组分:石膏30-40份、硅藻土30-40份、纳米二氧化钛0.5-3.0份、细集料30-40份。
石膏是砂浆形成力学性能的基础,其水化形成的水化结构具有较多的细微孔结构,具有一定的甲醛吸附功能。硅藻土由于其具有松散、质轻、多孔、孔道主要为介孔、空隙分布有规律等特点,其对于甲醛的吸附效果优异。本发明意外地发现,将特定比例的石膏与硅藻土配合后,石膏基胶凝材料水化结构及硅藻土结构使得石膏基砂浆对甲醛的吸附性能达到75%以上,显著地提升了对于甲醛的吸附能力。在此基础上,本发明进一步加入了适当比例的纳米二氧化钛,可以将以上多孔结构所吸附的甲醛分解,从而保持吸附的持久性和长效性。
进一步地,上述石膏基砂浆,其主要包括以下重量份的组分:石膏30-35份、硅藻土30-35份、纳米二氧化钛1.0-2.0份、细集料30-40份;优选为石膏31.015份、硅藻土32份、纳米二氧化钛1.5份、细集料30份。
为进一步分解有害物质和调节室内湿度,让人处于舒适的环境,上述石膏基砂浆中还包括负离子粉,其用量为2-8份,优选为3-7份,更优选为4.5份。
意外地发现,在本发明石膏基砂浆中同时含有石膏、硅藻土、纳米二氧化钛和负离子粉时,其甲醛净化率和持久率得到明显提高,同时室内湿度有利于提高石膏基砂浆的耐久性。
另一方面,为进一步适应不同颜色装饰环境的需要,本发明石膏基砂浆中还可含有无机颜料,其用量可根据需要调整。例如通常,本发明石膏基砂浆中含有无机颜料0.1-1.0份;在一些实施例中分别是0.1份、0.5份、1.0份。
本发明石膏基砂浆中还含有减水剂、分散剂、石膏缓凝剂、保水剂、消泡剂等中的一种或几种,其用量或具体种类可根据需要进行选择。
在本发明一些具体实施方式中,所述石膏基砂浆,包括以下重量份的组分:石膏30-40份、硅藻土30-40份、细集料30-40份、负离子粉2-8份、纳米二氧化钛0.5-3.0份、聚羧酸减水剂0.10-0.15份、可再分散乳胶粉0.05-0.15份、石膏缓凝剂0.025-0.045份、保水剂0.05-0.10份、消泡剂0.10-0.20份、无机颜料0.1-1.0份。该优选配方的石膏基砂浆,具有吸附甲醛净化空气、释放负氧离子调节湿度、呈现不同颜色装饰环境的功能。
所述石膏基砂浆,优选包括以下重量份的组分:石膏30-35份、硅藻土30-35份、细集料30-35份、负离子粉3-7份、纳米二氧化钛1.0-2.0份、聚羧酸减水剂0.10-0.15份、可再分散乳胶粉0.08-0.12份、石膏缓凝剂0.025-0.040份、保水剂0.05-0.10份;消泡剂0.10-0.20份、无机颜料0.1-1.0份。
所述石膏基砂浆,更进一步优选包括以下重量份的组分:石膏31.015份、硅藻土32份、细集料30份、负离子粉4.5份、纳米二氧化钛1.5份、聚羧酸减水剂0.12份、可再分散乳胶粉0.1份、石膏缓凝剂0.035份、保水剂0.08份、消泡剂0.15份、无机颜料0.5份。
本发明上述石膏基砂浆,更进一步优选其总重量为100份。
优选地,所述石膏为α或β半水石膏;优选脱硫半水石膏。
优选地,所述硅藻土为非煅烧或煅烧硅藻土,其SiO2质量百分含量≥70%;优选非煅烧硅藻土。更优选,所述硅藻土中SiO2质量百分含量为75%-85%。
优选地,所述纳米二氧化钛,其直径≤100纳米,更优选其直径为10纳米-30纳米。
优选地,所述细集料为天然河、机制砂或尾矿砂;优选天然河砂。
在本发明一具体实施方式中,采用天然砂,其为40-70目和70-140目(大于70目)的两种天然砂按照2:1的比例组合而成。其优点在于集料趋于紧密堆积提高石膏砂浆各项性能,同时可增加石膏和硅藻土用量提高石膏砂浆甲醛净化率。
优选地,所述负离子粉,其稀土含量≥60%,电气石粉含量≥20%。
更优选地,所述负离子粉,其稀土含量为70%-80%,电气石粉含量为20%-30%。
优选地,所述减水剂为聚羧酸减水剂。
优选地,所述聚羧酸减水剂包括醚类聚羧酸减水剂、酯类聚羧酸减水剂中的一种或几种。
优选地,所述分散剂为可再分散性乳胶粉。
优选地,所述可再分散性乳胶粉包括醋酸乙烯酯与乙烯的共聚胶粉、乙烯与氯乙烯及月桂酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉中的一种或几种。
优选地,所述石膏缓凝剂包括酒石酸、柠檬酸、葡萄糖酸钠、骨胶蛋白质石膏缓凝剂中的一种或几种。
优选地,所述保水剂包括甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或几种。
优选地,消泡剂包括聚醚类消泡剂、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚醚改性硅中的一种或几种。
优选地,所述的无机颜料包括金属氧化物、铬酸盐、碳酸盐、硫酸盐和硫化物中的一种或几种。
本发明所述石膏、硅藻土、细集料、纳米二氧化钛,负离子粉、可再分散性乳胶粉、缓凝剂、保水剂、消泡剂、无机颜料均可通过市售获得。
本发明所述石膏基砂浆的制备方法,包括将各组分充分搅拌混合均匀即可。
本发明所述石膏基砂浆使用时加入一定比例水,搅拌均匀即可使用;优选加水量为其重量的60%-80%。
本发明还包括上述石膏基砂浆在非潮湿环境的内墙面装饰上的应用。
实验证明,上述石膏基砂浆使用过程中加水量控制在石膏基砂浆重量的60%-80%,可以保证石膏基砂浆的各项性能。石膏基砂浆的性能如下表所示。
石膏基砂浆物理力学性能
本发明是基于以下原理:
本发明石膏基砂浆首先选用石膏作为无机胶凝材料,是砂浆形成力学性能的基础,同时石膏水化形成的水化结构也有较多的细微孔结构;硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩,由于其具有松散、质轻、多孔、孔道主要为介孔、空隙分布有规律等特点,其对于甲醛的吸附效果优异;但是硅藻土的多空结构仅仅具有吸附功能,因此需要掺加纳米二氧化钛催化剂,将硅藻土等多孔结构的吸附甲醛分解,从而保持吸附的持久性;负离子粉释放负离子,负离子是带一个或多个负电荷的离子,负离子能够还原来自大气的污染物质、氮氧化物、香烟等产生的活性氧、减少过多活性氧对人体的危害,中和带正点的空气飘尘,使其无电荷后沉降,净化空气,无机颜料耐久性好,同时不同无机颜料的组合可以满足不同颜色装饰的要求。基于各类原材料的功能特性进行合理组合,从而制备出具有吸附甲醛净化空气、释放负氧离子调节湿度、呈现不同颜色装饰环境的石膏基砂浆。
本发明的有益效果:
1)采用石膏基水化结构及硅藻土结构使得石膏基砂浆对甲醛的吸附性能达到75%以上。
2)采用纳米二氧化钛催化剂使得石膏基砂浆甲醛净化持久性达到70%以上。
3)采用负离子粉使得石膏基砂浆释放的负离子达到10000icon/cm3以上。
4)采用无机颜料使得石膏基砂浆具有装饰效果。
随着生活质量的居室环境日益重视,兼具多功能的建筑材料是发展趋势,本发明利用各种原材料的功能特点可以制备净化调湿装饰等多功能的石膏基砂浆,以满足各类性能需求。
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。实施例中未注明具体技术或条件者,按照本领域内的文献所描述的技术或条件,或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
脱硫半水石膏购自山东平邑金盾石膏制品有限公司;该高强石膏:初凝时间>6min,终凝时间<30min,2h抗折强度≥5MPa,2h抗压强度≥10MPa。
非煅烧硅藻土购自吉林远通硅藻土公司,硅藻土的孔结构呈狭缝状,比表面积为4100m2/g,平均孔径为9.64nm。
细集料购自河北围场的天然砂,其为40-70目和70-140目(大于70目)的两种天然砂按照2:1的比例组合而成。
负离子粉购自石家庄驰霖矿产品有限公司,粒径为1500目,呈灰白色。
纳米二氧化钛催化剂购自晶瑞新材料有限公司,为锐钛型二氧化钛,其硬度为5.5~6.0。
高效聚羧酸减水剂购自苏州市兴邦化学建材有限公司;可再分散性乳胶粉购自济南悦凯化工有限公司;石膏缓凝剂购自南京斯泰宝贸易有限公司;保水剂购自山东苏诺克化工有限公司;聚醚类消泡剂购自北京金源东和化学有限公司;无机颜料购自天津市盛光明颜料有限公司。
以上高效聚羧酸减水剂、可再分散性乳胶粉、缓凝剂、保水剂、消泡剂、无机颜料均为粉体。
以下实施例及对比例石膏基砂浆的性能检测方法中凝结时间、抗折强度、抗压强度、拉伸粘结强度按照GB/T 28627-2012进行,甲醛净化性能和甲醛净化持久性按照JC/T1047-2008进行,负离子释放量按照JC/T 2110-2012进行,泛碱性按照JC/T 1024-2007进行。
实施例1
一种石膏基砂浆,由以下重量份的组分组成:
脱硫半水石膏:31.015份;
非煅烧硅藻土:32份;
天然砂:30份;
负离子粉:4.5份;
纳米二氧化钛:1.5份;
高效聚羧酸减水剂:0.12份;
可再分散性乳胶粉:0.1份;
石膏缓凝剂:0.035份;
低粘度纤维素醚:0.08份;
聚醚类消泡剂:0.15份;
无机颜料:0.5份。
将以上各原料按比例混合均匀即可制得。
石膏基砂浆中加入其重量70%水后其各项性能如表1所示。
表1石膏基砂浆物理力学性能
实施例2
一种石膏基砂浆,由以下重量份的组分组成:
脱硫半水石膏:33.823份;
非煅烧硅藻土:30份;
天然砂:30份;
负离子粉:4.0份;
纳米二氧化钛:1.2份;
高效聚羧酸减水剂:0.11份;
可再分散性乳胶粉:0.12份;
石膏缓凝剂:0.037份;
低粘度纤维素醚:0.09份;
聚醚类消泡剂:0.15份;
无机颜料:0.5份。
将以上各原料按比例混合均匀即可制得。
石膏基砂浆中加入其重量67%水后其各项性能如表2所示。
表2石膏基砂浆物理力学性能
对比例1
一种石膏基砂浆,掺加少量硅藻土,且未掺加负离子粉,其由以下重量份的组分组成:
脱硫半水石膏:37.515份;
非煅烧硅藻土:6份;
天然砂:55份;
纳米二氧化钛:0.5份;
高效聚羧酸减水剂:0.12份;
可再分散性乳胶粉:0.1份;
石膏缓凝剂:0.035份;
低粘度纤维素醚:0.08份;
聚醚类消泡剂:0.15份;
无机颜料:0.5份。
将以上各原料按比例混合均匀即可制得。
石膏基砂浆中加入其重量45%水后其各项性能如表3所示。
表3石膏基砂浆物理力学性能
对比例2
一种石膏基砂浆,未掺加负离子粉,其由以下重量份的组分组成:
脱硫半水石膏:33.515份;
非煅烧硅藻土:32份;
天然砂:32份;
纳米二氧化钛:1.5份;
高效聚羧酸减水剂:0.12份;
可再分散性乳胶粉:0.1份;
石膏缓凝剂:0.035份;
低粘度纤维素醚:0.08份;
聚醚类消泡剂:0.15份;
无机颜料:0.5份。
将以上各原料按比例混合均匀即可制得。
石膏基砂浆中加入其重量74%水后其各项性能如表4所示。
表4石膏基砂浆物理力学性能
对比例3
一种石膏基砂浆,未掺加纳米二氧化钛,其由以下重量份的组分组成:
脱硫半水石膏:31.515份;
非煅烧硅藻土:32份;
天然砂:31份;
负离子粉:4.0份;
高效聚羧酸减水剂:0.12份;
可再分散性乳胶粉:0.1份;
石膏缓凝剂:0.035份;
低粘度纤维素醚:0.08份;
聚醚类消泡剂:0.15份;
无机颜料:0.5份。
将以上各原料按比例混合均匀即可制得。
石膏基砂浆中加入其重量74%水后其各项性能如表5所示。
表5石膏基砂浆物理力学性能
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施方案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)

1.一种石膏基砂浆,其特征在于,包括以下重量份的组分:石膏30-40份、硅藻土30-40份、纳米二氧化钛0.5-3.0份、细集料30-40份。
2.根据权利要求1所述的石膏基砂浆,其特征在于,包括以下重量份的组分:石膏30-35份、硅藻土30-35份、纳米二氧化钛1.0-2.0份、细集料30-40份;优选为石膏31.015份、硅藻土32份、纳米二氧化钛1.5份、细集料30份。
3.根据权利要求1或2所述的石膏基砂浆,其特征在于,还包括负离子粉2-8份,优选为3-7份,更优选为4.5份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的石膏基砂浆,其特征在于,还含有减水剂、分散剂、石膏缓凝剂、保水剂、消泡剂中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的石膏基砂浆,其特征在于,包括以下重量份的组分:石膏30-40份、硅藻土30-40份、细集料30-40份、负离子粉2-8份、纳米二氧化钛0.5-3.0份、聚羧酸减水剂0.10-0.15份、可再分散乳胶粉0.05-0.15份、石膏缓凝剂0.025-0.045份、保水剂0.05-0.10份、消泡剂0.10-0.20份、无机颜料0.1-1.0份;
优选包括以下重量份的组分:石膏30-35份、硅藻土30-35份、细集料30-35份、负离子粉3-7份、纳米二氧化钛1.0-2.0份、聚羧酸减水剂0.10-0.15份、可再分散乳胶粉0.08-0.12份、石膏缓凝剂0.025-0.040份、保水剂0.05-0.10份;消泡剂0.10-0.20份、无机颜料0.1-1.0份;
更优选包括以下重量份的组分:石膏31.015份、硅藻土32份、细集料30份、负离子粉4.5份、纳米二氧化钛1.5份、聚羧酸减水剂0.12份、可再分散乳胶粉0.1份、石膏缓凝剂0.035份、保水剂0.08份、消泡剂0.15份、无机颜料0.5份。
6.根据权利要求1-5任一项所述的石膏基砂浆,其总重量为100份。
7.根据权利要求1-6任一项所述的石膏基砂浆,其特征在于,所述石膏为α或β半水石膏;优选脱硫半水石膏;和/或,
所述硅藻土为非煅烧或煅烧硅藻土,其SiO2质量百分含量≥70%;优选非煅烧硅藻土;和/或,
所述的纳米二氧化钛,其直径≤100纳米;和/或,
所述负离子粉,其稀土含量≥60%,电气石粉含量≥20%。
8.根据权利要求1-7任一项所述的石膏基砂浆,其特征在于,所述细集料为天然河、机制砂或尾矿砂;优选天然河砂;和/或,
所述聚羧酸减水剂包括醚类聚羧酸减水剂、酯类聚羧酸减水剂中的一种或几种;和/或,
所述可再分散性乳胶粉包括醋酸乙烯酯与乙烯的共聚胶粉、乙烯与氯乙烯及月桂酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉中的一种或几种;和/或,
所述石膏缓凝剂包括酒石酸、柠檬酸、葡萄糖酸钠、骨胶蛋白质石膏缓凝剂中的一种或几种;和/或,
所述保水剂包括甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或几种;和/或,
所述消泡剂包括聚醚类消泡剂、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚醚改性硅中的一种或几种;和/或,
所述的无机颜料包括金属氧化物、铬酸盐、碳酸盐、硫酸盐和硫化物中的一种或几种。
9.权利要求1-8任一项所述石膏基砂浆的制备方法,其特征在于,包括将各组分充分搅拌混合均匀,制备得到干粉石膏基砂浆;或者进一步地,在使用时加入60%-80%石膏基砂浆重量的水,搅拌均匀,即可。
10.权利要求1-8任一项所述石膏基砂浆在非潮湿环境的内墙面装饰上的应用。
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