CN110590264A - 一种光催化改性自清洁装饰砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光催化改性自清洁装饰砂浆及其制备方法，所述砂浆首创采用水凝胶改性石英砂为主要原料，其中纳米银负载于纳米纤维素表面，然后与纳米二氧化硅混合后，经四氧化钛的包覆成膜、强氧化作用和偶联剂的交联作用，使得石英砂表面嵌入了具有极高的分解能力的包含纳米银、纳米纤维素和纳米二氧化硅的水凝胶材料，不仅赋予了砂浆优异的流动性和含气量，还具有优异的光催化自清洁功能，还提高砂浆内部及砂浆与基底的粘结牢度和装饰砂浆的机械强度。该砂浆还具有极强的抑菌、杀菌效果，可以用在高层建筑外立面和地下易潮湿、易霉变等恶劣环境中，提高装饰砂浆使用年限，保持装饰效果，具有良好的应用前景。

Description

一种光催化改性自清洁装饰砂浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑物外墙装饰材料技术领域，特别的涉及一种光催化改性自清洁装饰砂浆及其制备方法。

背景技术

砂浆是建筑材料中使用最多的材料，砂浆的使用范围已经涉及到房屋建筑、桥梁、隧道、城市的基础设施等方面，因此砂浆凝固后形成的混凝土结构的性能直接影响人们日常生活、工作和出行的安全性。装饰砂浆作为建筑物的外饰面不仅要赋予建筑物丰富的外观特征，还要形成一道屏障，保护墙体免受环境侵害，因装饰砂浆暴露在大气环境中，要经受风吹、日晒、雨淋、雾霾等天气变化，并且由于环境污染日益严重，大气中的灰尘以及悬浮物质较多，会容易使其发生粉化、变色、剥落、沾染污渍等现象失去原有的装饰效果，从而影响建筑物外貌的美观。因此，要求砂浆必须具有与基层有良好的粘结力和力学性能的基础上，提高其耐候性和耐沾污性能对于延长装饰浆料的使用寿命有着重要意义。

目前提高耐候性和耐沾污性主要有3类方法：降低漆膜表面能，提高漆膜与水、油的接触角，使得污染物难以附着；通过添加亲水化助剂，使得漆膜表面产生亲水基团，降低漆膜与水接触角，使得油性污物附着不牢，容易被雨水冲刷掉；通过添加光催化剂的方法，分解漆膜表面污染物。如发明专利CN201710429437.0公开了一种纱线自清洁浆料、自清洁纱线及其制备方法，该纱线自清洁浆料包括如下重量份的组分：淀粉40～60份、聚乙烯醇25～45份、生物酶1～6份、纳米氧化镍1～10份、钠基蒙脱土1～8份、环烷酸金属盐1～8份、有机醇3～15份、偶联剂1～8份、交联剂1～8份、分散剂1～8份、水100～150份；该纱线自清洁浆料可使纱线表面形成非常复杂的多重纳米和微米级的超微结构，从而产生莲花效应，令纱线获得类似莲花叶的自清洁特性；但超微结构易受外界环境影响，自洁效果有限。发明专利CN201310661196.4公开了一种光催化超亲水透明自清洁涂料的具体组分和重量比例是：水：20-25%；多功能助剂：0.1-0.2%；润湿剂：0.05-0.1%；分散剂：0.1-0.3%；消泡剂：0.1-0.3%；乳液：70-75%；自清洁光触媒：0.1-0.2%；Texanol:1-2%；防腐剂：0.1-0.2%；增稠剂：0.6-0.9%。利用光触媒纳米二氧化钛，在光照的条件下，会产生活跃的自由基和空穴，对有机物具有催化降解的作用，提高了外墙涂料产品的耐候性和耐沾污性，但纳米粒子在乳液中的分散性较差，易形成团聚，从而影响光催化效应以及涂料的储存稳定性，并且与混凝土基体的附着力较差。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：本发明提供了一种光催化改性自清洁装饰砂浆及其制备方法，解决了现有的材料存在易团聚、分散性不佳、与基体材料的附着力较差、力学性能和自清洁性能不佳的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种光催化改性自清洁装饰砂浆，包括水凝胶改性石英砂，所述水凝胶改性石英砂是在石英砂表面嵌入三维网络结构的纳米纤维素的水凝胶材料，所述纳米纤维素表面负载有纳米银和纳米二氧化硅。

作为优选的，所述水凝胶改性石英砂中石英砂、纳米纤维素、纳米银和纳米二氧化钛的质量比为890~1230：0.5~1：1~1.5：2~4。

作为优选的，所述光催化改性自清洁装饰砂浆中还包括水泥、活性掺合料、超塑化剂、纤维素醚、消泡剂、可再分散乳胶粉、无机颜料和水。

作为优选的，包括以下重量份数的组分：550~700份水泥、250~500份活性掺合料、890~1230份水凝胶改性石英砂、50~100份超塑化剂、0.1~0.3份纤维素醚、0.2~0.6份消泡剂、5-10份可再分散乳胶粉、1~4份无机颜料和120~180份水。

作为优选的，所述超塑化剂为聚羧酸高性能减水剂、脂肪族系高性能减水剂、氨基酸类高性能减水剂或奈系高效减水剂；所述纤维素醚为甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羧甲基纤维素醚、烷基纤维素醚或羟烷基纤维素醚；所述消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚或聚二甲基硅氧烷；可再分散乳胶粉为LL5055、RE5044N、R1551Z或R1554Z；所述无机颜料为金属氧化物和铬酸盐体系中一种或多种按任意比例混合。

作为优选的，所述活性掺合料为粉煤灰、粒化高炉矿渣和硅灰中的一种或多种混合物。当掺入硅灰或粒化高炉矿渣时，合适的掺入量均为100~200份，若硅灰或粒化高炉矿渣的掺入量不足100份，则不能发挥硅灰/粒化高炉矿渣与水泥的协同作用，若硅灰或粒化高炉矿渣的掺入量超过200份，则会有部分掺合料无法发挥胶凝作用，造成浪费。若掺入粉煤灰时，合适的掺入量为150~350份，若粉煤灰的掺入量不足150份，则不能发挥粉煤灰与水泥的协同作用，若粉煤灰的掺入量超过350份，则会装饰砂浆早期强度过低，影响施工效率。

本发明还提供了上述光催化改性自清洁装饰砂浆的制备方法，包括以下步骤：

S1：将半纤维素加入到去离子水中，经超声破碎仪处理后，再加入高锰酸钾，35~45℃下避光反应0.5~1h，然后加入硝酸银，升温至65~80℃反应1~2h，得到负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液；

S2：将步骤S1制备的负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液于120~50℃下干燥24~36h，经高能机械球磨，得到粒径为20~50nm的纳米粉末；

S3：将二氧化硅溶胶加入到去离子水中，超声分散，再加入四氯化钛和偶联剂，得到混合液，然后向所述混合液中加入步骤S2得到的纳米粉末，升温至80~100℃下搅拌反应15~30min，再加入石英砂，继续搅拌，即得到水凝胶改性石英砂；

S4：将水泥、活性掺合料与步骤S3制得的水凝胶改性石英砂混合搅拌1~2min，再加入超塑化剂、纤维素醚、消泡剂和水，先低速搅拌4~6min，再高速搅拌2~3min，再加入可再分散乳胶粉与无机颜料，混合搅拌1min至均匀，即得到光催化改性自清洁装饰砂浆。

作为优选的，所述高锰酸钾与硝酸银的摩尔比为1：0.01~0.05；所述四氯化钛与偶联剂的摩尔比为2:1；所述偶联剂为硅烷偶联剂，优选为环氧基硅烷和/或甲基丙烯酰氧基硅烷。

作为优选的，所述负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液中纳米纤维素的含量5~8%，纳米银的含量0.5~1%；所述水凝胶改性石英砂中负载纳米银颗粒的纳米纤维素的含量为1~2%，二氧化钛的含量为3~5%。

作为优选的，所述石英砂由以下重量份数的组分组成：650~800份30~50目石英砂、200~350份70~100目石英砂和40~80份300~350目石英砂。这样，级配更合理，使的光催化改性自清洁装饰砂浆结构致密，内部缺陷极少，不仅可以提高装饰砂浆的力学性能和机械强度，而且赋予其优异的耐久性。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明制备的光催化改性自清洁装饰砂浆首创采用水凝胶改性石英砂为主要原料，该水凝胶改性石英砂包括石英砂细骨料、纳米纤维素、纳米银和纳米二氧化硅，其中纳米银负载于三维网络结构的纳米纤维素表面，然后与纳米二氧化硅混合后，经四氧化钛的包覆成膜、强氧化作用和偶联剂的交联作用，使得石英砂表面嵌入了具有极高的分解能力的包含纳米银、纳米纤维素和纳米二氧化硅的水凝胶材料，不仅赋予了砂浆优异的流动性和含气量，还具有优异的光催化自清洁功能，并与基体材料具有较强的附着力；无机颜料均匀分布于砂浆体系中，为砂浆提供丰富色彩感观，同时也填充了砂浆的孔隙，提高了装饰砂浆的耐久性，且不褪色。

2、本发明制备的水凝胶改性石英砂，由于纳米纤维素包覆于表面形成了数量众多的锯齿形结构，具有很好的粘结性能，有利于提高砂浆内部及砂浆与基底的粘结牢度，且水凝胶材料中含有纳米纤维素，纳米纤维素不仅可以作为纳米银和纳米二氧化硅的牢固载体，还可以防止纳米银和纳米二氧化硅的团聚，有利于纳米银和纳米二氧化硅在砂浆中的均匀分布，有效解决了易团聚、分散性不佳的问题；且纳米纤维素形成的三维网络结构，进一步提高光催化改性石英砂的骨料强度，进而提高装饰砂浆的机械强度。

3、本发明制备的装配式建筑用自清洁装饰砂浆通过各组分合理的配比混合，使其具有优异的流动性、保水性和力学性能，能够满足装饰砂浆的使用要求，还具有长效的光催化性能，自清洁效果持久，耐侯性等性能显著提高，极强的抑菌、杀菌效果，可以用在高层建筑外立面和地下易潮湿、易霉变等恶劣环境中，提高装饰砂浆使用年限，保持装饰效果，具有良好的应用前景。

4、本发明制备工艺简单，操作方便，原料丰富，价格低廉，生产成本低，适合工业化生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。本发明中所述原料均为工业级。

一、一种光催化改性自清洁装饰砂浆

实施例1

一种光催化改性自清洁装饰砂浆，按如下重量份的原料配制而成：水凝胶改性石英砂1100份、水泥600份、硅灰100份、粉煤灰300份、聚羧酸高性能减水剂70份、甲基纤维素醚0.1份、乳化硅油0.2份、LL5055 5份、氧化铁红1份和水120份。

其制备方法具体包括以下步骤：

1）将100ml的半纤维素加入到1000ml的去离子水中，在超声功率为100w、频率为20HZ和探头为12mm的超声破碎仪处理后，加入300ml的高锰酸钾，使高锰酸钾与硝酸银的摩尔比为1：0.01，35℃下避光反应0.5h，加入50ml的硝酸银溶液，升温至65℃，反应1h，得到负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液，其中，纳米纤维素的含量5.2%，纳米银含量0.54%。

2）将步骤1）制备的负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液于120℃下干燥24h，经高能机械球磨25min，得到平均粒径约23.5nm的纳米粉末。

3）将200ml的二氧化硅溶胶加入到1000ml的去离子水，超声分散反应15min，再加入40ml的四氯化钛和20ml偶联剂，使四氯化钛与偶联剂（质量比为1:1的环氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷复配而成）的摩尔比为2:1，并将步骤2）所得的全部纳米粉末加入混合溶液中，升温至80℃下搅拌反应15min，再加入1100份石英砂（800份30~50目石英砂、260份70~100目石英砂和40份300~350目石英粉），继续搅拌30min静置，得到水凝胶改性石英砂，所述的水凝胶改性石英砂中负载纳米银颗粒的纳米纤维素的含量为1.08%，二氧化钛的含量为3.2%。

经检测本实施例得到的水凝胶改性石英砂是在石英砂表面嵌入三维网络结构的纳米纤维素的水凝胶材料，所述纳米纤维素表面负载有纳米银和纳米二氧化硅，其中，石英砂、纳米纤维素、纳米银和纳米二氧化钛的质量比为1100：0.5：1：2。

4）将水泥、硅灰和粉煤灰与步骤3）制得的水凝胶改性石英砂混合搅拌1~2min，再加入聚羧酸高性能减水剂、甲基纤维素醚、乳化硅油和水，先低速搅拌4~6min，再高速搅拌2~3min，再加入LL5055与氧化铁红，混合搅拌1min至均匀，即得到红色光催化改性自清洁装饰砂浆。

实施例2

一种光催化自清洁装饰砂浆，按如下重量份的原料配制而成：水凝胶改性石英砂1070份、水泥650份、硅灰150份、粉煤灰200份、聚羧酸高性能减水剂70份、羟丙基甲基纤维素醚0.1份、高碳醇脂肪酸酯0.2份、RE5044N 5份、氧化铁棕1份和水120份。

其制备方法具体包括以下步骤：

1）将100ml的半纤维素加入到1000ml的去离子水中，在超声功率为100w、频率为20HZ和探头为12mm的超声破碎仪处理后，加入300ml的高锰酸钾，使高锰酸钾与硝酸银的摩尔比为1：0.02，40℃下避光反应0.5h，加入50ml的硝酸银溶液，升温至70℃，反应1h，得到负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液，其中，所述负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液中纳米纤维素的含量为5.8%，纳米银含量为0.58%。

2）将步骤1）制备的负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液于130℃下干燥24h，经高能机械球磨25min，得到平均粒径约32.6nm的纳米粉末。

3）将200ml的二氧化硅溶胶加入到1000ml的去离子水，超声分散反应30min，再加入40ml的四氯化钛和20ml偶联剂，使四氯化钛与偶联剂（质量比为1:1的环氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷复配而成）的摩尔比为2:1，并将步骤2）所得的全部纳米粉末加入混合溶液中，升温至80℃下搅拌反应15min，再加入1070份石英砂（750份30~50目石英砂、280份70~100目石英砂和40份300~350目石英粉），继续搅拌30min静置，得到水凝胶改性石英砂，所述的水凝胶改性石英砂中负载纳米银颗粒的纳米纤维素的含量为1.14%，二氧化钛的含量为3.5%。

经检测本实施例得到的水凝胶改性石英砂是在石英砂表面嵌入三维网络结构的纳米纤维素的水凝胶材料，所述纳米纤维素表面负载有纳米银和纳米二氧化硅，其中石英砂、纳米纤维素、纳米银和纳米二氧化钛的质量比为1070：0.5：1：2。

4）将水泥、硅灰和粉煤灰与步骤3）制得的水凝胶改性石英砂混合搅拌1~2min，再加入聚羧酸高性能减水剂、羟丙基甲基纤维素醚、高碳醇脂肪酸酯和水，先低速搅拌4~6min，再高速搅拌2~3min，再加入RE5044N和氧化铁棕，混合搅拌1min至均匀，即得到棕色光催化改性自清洁装饰砂浆。

实施例3

一种光催化自清洁装饰砂浆，按如下重量份的原料配制而成：水泥600份、硅灰150份、粉煤灰250份、水凝胶改性石英砂1080份、脂肪族系高性能减水剂70份、羟乙基纤维素醚0.2份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚0.4份、R1551Z 7.5份、锌铬黄2份和水150份。

其制备方法具体包括以下步骤：

1）将100ml的半纤维素加入到1000ml的去离子水中，在超声功率为100w、频率为20HZ和探头为12mm的超声破碎仪处理后，加入300ml的高锰酸钾，使高锰酸钾与硝酸银的摩尔比为1：0.03，45℃下避光反应0.5h，加入50ml的硝酸银溶液，升温至75℃，反应1h，得到负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液，其中，所述负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液中纳米纤维素的含量为6.8%，纳米银含量为0.73%。

2）将步骤1）制备的负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液于140℃下干燥24h，经高能机械球磨45min，得到平均粒径约45.8nm的纳米粉末。

3）将200ml的二氧化硅溶胶加入到1000ml的去离子水，超声分散反应30min，再加入40ml的四氯化钛和20ml偶联剂，使四氯化钛与偶联剂（质量比为1:1的环氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷复配而成）的摩尔比为2:1，并将步骤2）所得的全部纳米粉末加入混合溶液中，升温至80℃下搅拌反应15min，再加入1080份石英砂（700份30~50目石英砂、320份70~100目石英砂和60份300~350目石英粉），继续搅拌30min静置，得到水凝胶改性石英砂，所述的水凝胶改性石英砂中负载纳米银颗粒的纳米纤维素的含量为1.38%，二氧化钛的含量为4.7%。

经检测本实施例得到的水凝胶改性石英砂是在石英砂表面嵌入三维网络结构的纳米纤维素的水凝胶材料，所述纳米纤维素表面负载有纳米银和纳米二氧化硅，其中石英砂、纳米纤维素、纳米银和纳米二氧化钛的质量比为1080：0.75：1.25：3。

4）将水泥、硅灰和粉煤灰与步骤3）制得的水凝胶改性石英砂混合搅拌1~2min，再加入脂肪族系高性能减水剂、羟乙基纤维素醚、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚和水，先低速搅拌4~6min，再高速搅拌2~3min，再加入R1551Z和锌铬黄，混合搅拌1min至均匀，即得到黄色光催化改性自清洁装饰砂浆。

实施例4

一种光催化自清洁装饰砂浆，按如下重量份的原料配制而成：水泥550份、粒化高炉矿渣150份、粉煤灰300份、水凝胶改性石英砂1060份、氨基酸类高性能减水剂100份、羧甲基纤维素醚0.2份、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚0.4份、R1554Z 7.5份、氧化铁黄2份和水150份。

其制备方法具体包括以下步骤：

1）将100ml的半纤维素加入到1000ml的去离子水中，在超声功率为100w、频率为20HZ和探头为12mm的超声破碎仪处理后，加入300ml的高锰酸钾，使高锰酸钾与硝酸银的摩尔比为1：0.04，35℃下避光反应0.5h，加入50ml的硝酸银溶液，升温至80℃，反应2h，得到负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液，其中，所述负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液中纳米纤维素的含量为6.4%，纳米银含量为0.78%。

2）将步骤1）制备的负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液于150℃下干燥36h，经高能机械球磨30min，得到平均粒径约38.6nm的纳米粉末。

3）将200ml的二氧化硅溶胶加入到1000ml的去离子水，超声分散反应15min，再加入40ml的四氯化钛和20ml偶联剂，使四氯化钛与偶联剂（质量比为1:1的环氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷复配而成）的摩尔比为2:1，并将步骤2）所得的全部纳米粉末加入混合溶液中，升温至80℃下搅拌反应15min，再加入1060份石英砂（650份30~50目石英砂、350份70~100目石英砂和60份300~350目石英粉），继续搅拌30min静置，得到水凝胶改性石英砂，所述的水凝胶改性石英砂中负载纳米银颗粒的纳米纤维素的含量为1.22%，二氧化钛的含量为4.3%。

经检测本实施例得到的水凝胶改性石英砂是在石英砂表面嵌入三维网络结构的纳米纤维素的水凝胶材料，所述纳米纤维素表面负载有纳米银和纳米二氧化硅，其中石英砂、纳米纤维素、纳米银和纳米二氧化钛的质量比为1060：0.75：1.25：3。

4）将水泥、粒化高炉矿渣和粉煤灰与步骤3）制得的水凝胶改性石英砂混合搅拌1~2min，再加入氨基酸类高性能减水剂、羧甲基纤维素醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和水，先低速搅拌4~6min，再高速搅拌2~3min，再加入R1554Z和氧化铁黄，混合搅拌1min至均匀，即得到黄色光催化改性自清洁装饰砂浆。

实施例5

一种光催化自清洁装饰砂浆，按如下重量份的原料配制而成：水泥1000份、水凝胶改性石英砂1090份、奈系高效减水剂100份、烷基纤维素醚0.3份、聚氧丙烯甘油醚0.6份、RE5044N 10份、铅铬绿4份和水180份。

其制备方法具体包括以下步骤：

1）将100ml的半纤维素加入到1000ml的去离子水中，在超声功率为100w、频率为20HZ和探头为12mm的超声破碎仪处理后，加入300ml的高锰酸钾，使高锰酸钾与硝酸银的摩尔比为1：0.05，40℃下避光反应0.5h，加入50ml的硝酸银溶液，升温至70℃，反应2h，得到负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液，其中，所述负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液中纳米纤维素的含量为5.6%，纳米银含量为0.82%。

2）将步骤1）制备的负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液于120℃下干燥36h，经高能机械球磨50min，得到平均粒径约24.3nm的纳米粉末。

3）将200ml的二氧化硅溶胶加入到1000ml的去离子水，超声分散反应30min，再加入40ml的四氯化钛和20ml偶联剂，使四氯化钛与偶联剂（质量比为1:1的环氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷复配而成）的摩尔比为2:1，并将步骤2）所得的全部纳米粉末加入混合溶液中，升温至90℃下搅拌反应15min，再加入1090份石英砂（760份30-50目石英砂、250份70-100目石英砂、80份300-350目石英粉），继续搅拌30min静置，得到水凝胶改性石英砂，所述的水凝胶改性石英砂中负载纳米银颗粒的纳米纤维素的含量为1.35%，二氧化钛的含量为3.9%。

经检测本实施例得到的水凝胶改性石英砂是在石英砂表面嵌入三维网络结构的纳米纤维素的水凝胶材料，所述纳米纤维素表面负载有纳米银和纳米二氧化硅，其中石英砂、纳米纤维素、纳米银和纳米二氧化钛的质量比为1090：1：1. 5：4。

4）将水泥与步骤3）制得的水凝胶改性石英砂混合搅拌1~2min，再加入奈系高效减水剂、烷基纤维素醚、聚氧丙烯甘油醚和水，先低速搅拌4~6min，再高速搅拌2~3min，再加入RE5044N和铅铬绿，混合搅拌1min至均匀，即得到绿色光催化改性自清洁装饰砂浆。

实施例6

一种光催化自清洁装饰砂浆，按如下重量份的原料配制而成：水泥700份、硅灰50份、粒化高炉矿渣75份、粉煤灰175份、水凝胶改性石英砂1030份、聚羧酸高性能减水剂100份、羟烷基纤维素醚0.3份、聚二甲基硅氧烷0.6份、R1554Z 10份、氧化铁蓝4份和水180份。

其制备方法具体包括以下步骤：

1）将100ml的半纤维素加入到1000ml的去离子水中，在超声功率为100w、频率为20HZ和探头为12mm的超声破碎仪处理后，加入300ml的高锰酸钾，使高锰酸钾与硝酸银的摩尔比为1：0.03，45℃下避光反应0.5h，加入50ml的硝酸银溶液，升温至75℃，反应2h，得到负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液，其中，所述负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液中纳米纤维素的含量为4.6%，纳米银含量为0.67%。

2）将步骤1）制备的负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液于150℃下干燥36h，经高能机械球磨40min，得到平均粒径约34.8nm的纳米粉末。

3）将200ml的二氧化硅溶胶加入到1000ml的去离子水，超声分散反应15min，再加入40ml的四氯化钛和20ml偶联剂，使四氯化钛与偶联剂（质量比为1:1的环氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷复配而成）的摩尔比为2:1，并将步骤2）所得的全部纳米粉末加入混合溶液中，升温至100℃下搅拌反应15min，再加入1030份石英砂（680份30~50目石英砂、270份70~100目石英砂、80份300~350目石英粉），继续搅拌30min静置，得到水凝胶改性石英砂，所述的水凝胶改性石英砂中负载纳米银颗粒的纳米纤维素的含量为1.78%，二氧化钛的含量为4.7%。

经检测本实施例得到的水凝胶改性石英砂是在石英砂表面嵌入三维网络结构的纳米纤维素的水凝胶材料，所述纳米纤维素表面负载有纳米银和纳米二氧化硅，其中石英砂、纳米纤维素、纳米银和纳米二氧化钛的质量比为1030：1：1.5：4。

4）将水泥、硅灰、粒化高炉矿渣、粉煤灰与步骤3）制得的水凝胶改性石英砂混合搅拌1~2min，再加入聚羧酸高性能减水剂、羟烷基纤维素醚、聚二甲基硅氧烷和水，先低速搅拌4~6min，再高速搅拌2~3min，再加入R1554Z、和氧化铁蓝，混合搅拌1min至均匀，即得到蓝色光催化改性自清洁装饰砂浆。

二、性能验证

将实施例1~6制备的光催化自清洁装饰砂浆和对比例进行性能测试，其中对比例为雷帝（中国）建筑材料有限公司的无机Stucco饰面砂泥产品，结果如表1所示。

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	对比例
								流动度（mm）	295	286	302	338	316	324	310
抗压强度（28d，MPa）	98.6	102.5	106.8	99.4	110.3	114.8	46.4
								抗折强度（28d，MPa）	15.6	16.3	16.8	15.8	17.2	18.5	12.5
拉拔强度（28d，MPa）	1.2	1.3	1.4	1.3	1.5	1.6	0.8
								吸水率（%）	2	3	3	2	3	3	3
养护7d氮氧化合物减低率（%）	34.2	33.8	34.6	34.2	33.4	33.7	-1.6
								室外放置6个月氮氧化合物减低率（%）	34.4	33.5	34.4	34.3	33.5	33.4	-6.8

由上表可见，与对比例产品相比，本发明制备的装配式建筑用自清洁装饰砂浆的流动性、保水性和力学性能非常优异，满足装饰砂浆的使用要求，还具有长效的光催化性能，自清洁效果持久。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光催化改性自清洁装饰砂浆，其特征在于，包括水凝胶改性石英砂，所述水凝胶改性石英砂是在石英砂表面嵌入三维网络结构的纳米纤维素的水凝胶材料，所述纳米纤维素表面负载有纳米银和纳米二氧化硅。

2.根据权利要求1所述的光催化改性自清洁装饰砂浆，其特征在于，所述水凝胶改性石英砂中石英砂、纳米纤维素、纳米银和纳米二氧化钛的质量比为890~1230：0.5~1：1~1.5：2~4。

3.根据权利要求1所述的光催化改性自清洁装饰砂浆，其特征在于，所述光催化改性自清洁装饰砂浆中还包括水泥、活性掺合料、超塑化剂、纤维素醚、消泡剂、可再分散乳胶粉、无机颜料和水。

4.根据权利要求3所述的光催化改性自清洁装饰砂浆，其特征在于，包括以下重量份数的组分：550~700份水泥、250~500份活性掺合料、890~1230份水凝胶改性石英砂、50~100份超塑化剂、0.1~0.3份纤维素醚、0.2~0.6份消泡剂、5-10份可再分散乳胶粉、1~4份无机颜料和120~180份水。

5.根据权利要求3所述光催化改性自清洁装饰砂浆，其特征在于，所述超塑化剂为聚羧酸高性能减水剂、脂肪族系高性能减水剂、氨基酸类高性能减水剂或奈系高效减水剂；所述纤维素醚为甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羧甲基纤维素醚、烷基纤维素醚或羟烷基纤维素醚；所述消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚或聚二甲基硅氧烷；可再分散乳胶粉为LL5055、RE5044N、R1551Z或R1554Z；所述无机颜料为金属氧化物和铬酸盐体系中一种或多种按任意比例混合。

6.根据权利要求3~5任一项所述光催化改性自清洁装饰砂浆，其特征在于，所述活性掺合料为粉煤灰、粒化高炉矿渣和硅灰中的一种或多种按任意比例混合。

7.一种如权利要求1~5任一项所述光催化改性自清洁装饰砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将半纤维素加入到去离子水中，经超声破碎仪处理后，再加入高锰酸钾，35~45℃下避光反应0.5~1h，然后加入硝酸银，升温至65~80℃反应1~2h，得到负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液；

S2：将步骤S1制备的负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液于120~50℃下干燥24~36h，经高能机械球磨，得到粒径为20~50nm的纳米粉末；

S3：将二氧化硅溶胶加入到去离子水中，超声分散，再加入四氯化钛和偶联剂，得到混合液，然后向所述混合液中加入步骤S2得到的纳米粉末，升温至80~100℃下搅拌反应15~30min，再加入石英砂，继续搅拌，即得到水凝胶改性石英砂；

S4：将水泥、活性掺合料与步骤S3制得的水凝胶改性石英砂混合搅拌1~2min，再加入超塑化剂、纤维素醚、消泡剂和水，先低速搅拌4~6min，再高速搅拌2~3min，再加入可再分散乳胶粉与无机颜料，混合搅拌1min至均匀，即得到光催化改性自清洁装饰砂浆。

8.根据权利要求7所述光催化改性自清洁装饰砂浆的制备方法，其特征在于，所述高锰酸钾与硝酸银的摩尔比为1：0.01~0.05；所述四氯化钛与偶联剂的摩尔比为2:1；所述偶联剂为硅烷偶联剂，优选为环氧基硅烷和/或甲基丙烯酰氧基硅烷。

9.根据权利要求7所述光催化改性自清洁装饰砂浆的制备方法，其特征在于，所述负载纳米银颗粒的纳米纤维素溶液中纳米纤维素的含量5~8%，纳米银的含量0.5~1%；所述水凝胶改性石英砂中负载纳米银颗粒的纳米纤维素的含量为1~2%，二氧化钛的含量为3~5%。

10.根据权利要求7所述光催化改性自清洁装饰砂浆的制备方法，其特征在于，所述石英砂由以下重量份数的组分组成：650~800份30~50目石英砂、200~350份70~100目石英砂和40~80份300~350目石英砂。