CN112573880A - 一种彩色荧光硅藻泥及其制备方法 - Google Patents

一种彩色荧光硅藻泥及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种彩色荧光硅藻泥的制备方法，由以下质量份数原料组成：硅藻土10‑50份，高粘性凹凸棒土5‑10份，高岭土6‑10份，轻钙8‑12份，金红石型钛白粉10‑20份，有机硅改性丙烯酸树脂9‑16份，聚乙烯醇5‑25份，羟丙基甲基纤维素3‑5份，白水泥2‑10份，钛酸酯偶联剂2‑5份，各色发光材料10‑70份；利用粉体气流的方法，让各种粉体原料以粉体气流的方式在密闭空间以“气态”的方式均匀混合然后经过球磨、超声粉碎后过200目筛，收集贮存。

Description

一种彩色荧光硅藻泥及其制备方法
技术领域：
本发明涉及墙面装饰材料技术领域，具体涉及一种彩色荧光硅藻泥及其制备方法。
背景技术：
硅藻土是以无定形SiO2为主要化学成分的生物成因硅质多孔沉积岩。以硅藻土为主要功能性填料，无机胶凝材料为主要粘结剂，通过混料工艺配制成的干粉状装饰装修用墙面涂覆材料被称为硅藻泥。硅藻泥不含任何重金属离子、辐射物质和其他有毒有害成分，是一种绿色环保的墙面装饰材料。
在火灾的救援工作中，人群疏散是消防工作的重点和难点；通常，普通的公共场所和地下密闭空间的逃生通道所用的安全标识和消防标志主要依靠电光源指示；当火灾发生时，由于电源被意外切断，在浓烟密闭的暗室环境，这些依靠电源发光的消防标识将失去指示作用，导致被困人员不能及时辨认出疏散方向，降低了人员的逃生效率。这时候，就亟需在这些地方涂有荧光涂料，来减少安全隐患。基于上述问题，开发一种绿色环保并且可涂刷在逃生通道内侧，在夜间或光线不足的时候发挥荧光指示效果的彩色荧光硅藻泥是提高墙面装饰效果和实现健康建筑以及提高消防安全的有效方式之一。
发明内容：
本发明的目的是提供一种彩色荧光硅藻泥及其制备方法，不添加任何有毒、有害、有放射性的物质，利用粉体气流的方法，让各种粉体原料以粉体气流的方式在密闭空间以“气态”的方式均匀混合；生产工艺简单，能耗低，混料均匀，无二次污染和粉尘外溢；制得具有均匀性好、发光颜色丰富，绿色环保、高白度、高发光强度和长余辉寿命的彩色荧光硅藻泥，产品白度80-95％，余辉时间不低于60min，最大光亮度为6.32cd/m2；在光线暗淡的环境中，光泽度和可见性均较好，可在夜间或光线不足的时候发挥荧光指示效果，能够起到完善墙面装饰装修效果和充当安全警示的作用，可用于室内装修、应急指示、建筑装饰和工艺美术等领域，极大地拓宽了发光材料和硅藻泥的应用范围，有利于实现绿色环保和节能减排的目的。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种彩色荧光硅藻泥，所述彩色荧光硅藻泥由以下质量份数原料组成：硅藻土10-50份，去除了伴生石英的高粘性凹凸棒土5-10份，经过800℃煅烧处理的高岭土6-10份，轻钙8-12份，金红石型钛白粉10-20份，有机硅改性丙烯酸树脂(固含量为65％)9-16份，聚乙烯醇(分子量为12万)5-25份，粘度为3万的羟丙基甲基纤维素3-5份，白水泥2-10份，钛酸酯偶联剂2-5份，各色发光材料10-70份；所述发光材料包括黄绿色SrAl2O4：Eu，Dy；蓝绿色Sr4Al14O25：Eu，Dy；天蓝色Sr2MgSi2O7：Eu，Dy；红色Y2O2S：Eu和紫色CaAl2O4：Eu，Nd；
所述制备方法包括下述步骤：
(1)将硅藻土、高粘性凹凸棒土、高岭土、轻钙、金红石型钛白粉、有机硅改性丙烯酸树脂、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素(粘度为3万)、白水泥和分散剂(钛酸酯偶联剂)置于烘干设备中烘干，脱去表面的吸附水；
(2)按照质量比称取步骤(1)烘干后的各种原料，利用压缩空气经第一进料口通过喷嘴送入密闭粉体气流混合装置的密闭腔体；同时，利用压缩空气将各色发光材料经第二进料口通过喷嘴进入密闭粉体气流混合装置的密闭腔体，两者以粉体气流的形式充分混合均匀；所述密闭粉体气流混合装置还设有强力鼓风机系统、泄压系统和出料口，送料混合过程中，开启强力鼓风机系统，吹出的气流快速搅动物料，有助于各种物料的进一步快速混合；当密闭腔体内的气压过大时，开启泄压系统，释放多余压力；物料混合完毕后，所得产物经出料口离开密闭腔体；
(3)将步骤(2)获得的混合物球磨、超声分散，过筛后收集备用。
所述硅藻土为水洗硅藻土，白度不低于80％，中位径d50＝12μm，质量比表面积SBET＝39m2/g。
所述轻钙包括粒径为800目和1250目两种；所述有机硅改性丙烯酸树脂、聚乙烯醇、白水泥和钛酸酯偶联剂均为工业级纯度。
特别地，所述彩色荧光硅藻泥的原料还包含质量份数为40-60份的阴离子表面活性剂，所述阴离子表面活性剂选自双烷基磺基琥珀酸酯盐、N-十八烷基磺基琥珀酰胺二钠盐、磺基琥珀酸二环己酯钠盐中的一种或多种。
步骤(1)所述烘干设备包括电热鼓风烘箱、隧道窑、回转窑和辊道窑。
本发明各种粉体物料的混合均利用压缩空气在密闭空间内完成，具有绿色环保、无粉尘溢出、操作简单以及混合均匀的特点。
步骤(3)所述球磨设备选用球磨机、气流磨或其他干粉粉碎设备。
硅藻土的孔径分布以介孔为主，含有部分微孔和大孔；凹凸棒石黏土是典型的微孔材料，高岭土具有丰富的层状狭缝孔，硅藻土、凹凸棒石黏土和高岭土有机结合所获得的复合材料，将具备从微孔、介孔和大孔的多孔结构分布。按照多孔材料的孔径级配理论，上述复合材料对室内气体污染物、富集能力较之单一的硅藻土、凹凸棒石黏土和高岭土均更为优异。
聚乙烯醇的作用是将硅藻土、凹凸棒石黏土和高岭土有机结合在一起，使之充分粘结在一起，加之聚乙烯醇价格便宜，选择聚乙烯醇有利于降低工艺成本和增强材料性能。
本发明利用粉体气流的方法，让各种粉体原料以粉体气流的方式在密闭空间以“气态”的方式均匀混合，装置内设有强力的鼓风机，能够进一步促进原料混合。这种工艺的特点是，混料均匀，能耗低，绿色环保无粉尘外溢。
本发明的有益效果如下：不添加任何有毒、有害、有放射性的物质，利用粉体气流的方法，让各种粉体原料以粉体气流的方式在密闭空间以“气态”的方式均匀混合；生产工艺简单，能耗低，混料均匀，无二次污染和粉尘外溢；制得具有均匀性好、发光颜色丰富，绿色环保、高白度、高发光强度和长余辉寿命的彩色荧光硅藻泥，产品白度80-95％，余辉时间不低于60min，最大光亮度为6.32cd/m2；在光线暗淡的环境中，光泽度和可见性均较好，可在夜间或光线不足的时候发挥荧光指示效果，能够起到完善墙面装饰装修效果和充当安全警示的作用，可用于室内装修、应急指示、建筑装饰和工艺美术等领域，极大地拓宽了发光材料和硅藻泥的应用范围，有利于实现绿色环保和节能减排的目的。
附图说明：
图1是本发明所用的密闭粉体气流混合装置的结构示意图；
其中，1、第一进料口，2、第二进料口，3、鼓风机系统，4、泄压系统，5、出料口。
图2是本发明实施例1-5所提供的一种彩色荧光硅藻泥的发射光谱；
其中，4为实施例1，2为实施例3、3为实施例2，4为实施例5，5为实施例4。
图3是本发明实施例1-5所提供的一种彩色荧光硅藻泥的余辉衰减曲线。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例涉及的原料出处如下：
硅藻土(青岛川一硅藻土有限公司)、高粘性凹凸棒土(盱眙博图凹土股份有限公司)、高岭土(中国高岭土有限公司)、轻钙(河津市永诚轻钙有限公司)、金红石型钛白粉(廊坊蓝科化工有限公司，型号：R-930)、有机硅改性丙烯酸树脂(东莞市艾德合成材料有限公司，型号：AD-1680)、聚乙烯醇(郑州润泰化工产品有限公司，型号：1788-2488)、羟丙基甲基纤维素(任丘市金誉化工有限公司，型号：hphc)、白水泥和钛酸酯偶联剂(合肥安邦化工有限公司，型号：550)
实施例1：制备彩色荧光硅藻泥
具体包括以下步骤：
步骤1.将硅藻土、高粘性凹凸棒土、高岭土、轻钙、金红石型钛白粉、有机硅改性丙烯酸树脂、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、白水泥和钛酸酯偶联剂置于80℃鼓风烘箱中烘干，脱去表面吸附水。
步骤2.按照质量比，分别称取硅藻土30份，高粘性凹凸棒土6份、高岭土6份、800目轻钙8份、金红石型钛白粉12份、有机硅改性丙烯酸树脂10份、聚乙烯醇6份、羟丙基甲基纤维素4份、白水泥3份、钛酸酯偶联剂3份、SrAl2O4；Eu，Dy 20份。其中，SrAl2O4：Eu，Dy已进行了无机物表面包覆。另外，还包括阴离子表面活性剂双烷基磺基琥珀酸酯盐40份。
步骤3.将步骤2所获得的混合物以粉体气流形式在图1所示的密闭粉体气流混合装置内充分混合。步骤2所获得的混合物利用压缩空气经第一进料口1通过喷嘴送入密闭粉体气流混合装置的密闭腔体；同时，利用压缩空气将各色发光材料经第二进料口2通过喷嘴进入密闭粉体气流混合装置的密闭腔体，两者以粉体气流的形式充分混合均匀；所述密闭粉体气流混合装置还设有强力鼓风机系统3、泄压系统4和出料口5，送料混合过程中，开启强力鼓风机系统3，吹出的气流快速搅动物料，有助于各种物料的进一步快速混合；当密闭腔体内的气压过大时，开启泄压系统4，释放多余压力；物料混合完毕后，所得产物经出料口5离开密闭腔体；
步骤4.将步骤3所得混合物经过球磨、超声粉碎后过200目筛，收集贮存。
硅藻土的孔径分布以介孔为主，含有部分微孔和大孔；凹凸棒石黏土是典型的微孔材料，高岭土具有丰富的层状狭缝孔，硅藻土、凹凸棒石黏土和高岭土有机结合所获得的复合材料，将具备从微孔、介孔和大孔的多孔结构分布。按照多孔材料的孔径级配理论，上述复合材料对室内气体污染物的吸附、富集能力较之单一的硅藻土、凹凸棒石黏土和高岭土均更为优异。
聚乙烯醇的作用是将硅藻土、凹凸棒石黏土和高岭土有机结合在一起，使之充分粘结在一起，加之聚乙烯醇价格便宜，选择聚乙烯醇有利于降低工艺成本和增强材料性能。
本发明利用粉体气流的方法，让各种粉体原料以粉体气流的方式在密闭空间以“气态”的方式均匀混合，装置内设有强力的鼓风机，能够进一步促进原料混合。这种工艺的特点是，混料均匀，能耗低，绿色环保无粉尘外溢。
所得彩色荧光硅藻泥呈黄绿色发光，发射光谱和余辉衰减曲线如附图2和附图3所示。产品的白度为93％，最大光亮度6.32cd/m2，定型后的彩色荧光硅藻泥可在暗室内保持较强的余辉发光亮度，视觉可见的余辉发光时间长达60min。本产品可用于内墙装饰，涂刷指示开关、插座等标志以及高速路标等。
实施例2：制备彩色荧光硅藻泥
具体包括以下步骤：
步骤1.将原料硅藻土、高粘性凹凸棒土、高岭土、轻钙、金红石型钛白粉、有机硅改性丙烯酸树脂、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、白水泥和钛酸酯偶联剂置于70℃鼓风烘箱中烘干，脱去表面吸附水。
步骤2.按照质量比，分别称取硅藻土40份、高粘性凹凸棒土8份、高岭土8份、1250目轻钙10份、金红石型钛白粉12份、有机硅改性丙烯酸树脂12份、聚乙烯醇8份、羟丙基甲基纤维素5份、白水泥5份、钛酸酯偶联剂5份、Sr4Al14O25：Eu，Dy 25份。另外，还包括阴离子表面活性剂N-十八烷基磺基琥珀酰胺二钠盐45份。
步骤3.将步骤2所获得的混合物以粉体气流形式在密闭粉体气流混合装置内充分混合，该密闭粉体气流混合装置示意图如附图1所示。
步骤4.将步骤3所得混合物经过球磨、超声粉碎后过200目筛，收集贮存。
所得彩色荧光硅藻土呈蓝绿色发光，发射光谱和余辉衰减曲线如附图2和3所示。产品白度为88％，最大光亮度1.97cd/m2，定型后的彩色荧光硅藻泥可在暗室内保持较强的余辉发光亮度，视觉可见的余辉发光时间长达60min。本产品可用于内墙装饰用涂覆材料，公共场所安全标识以及工艺美术等。
实施例3：制备彩色荧光硅藻泥
具体包括以下步骤：
步骤1.将原料硅藻土、高粘性凹凸棒土、高岭土、轻钙、金红石型钛白粉、有机硅改性丙烯酸树脂、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、白水泥和钛酸酯偶联剂置于70℃鼓风烘箱中烘干，脱去表面吸附水。
步骤2.按照质量比，分别称取硅藻土35份、高粘性凹凸棒土10份、高岭土8份、1250目轻钙12份、金红石型钛白粉15份、有机硅改性丙烯酸树脂12份、聚乙烯醇8份、羟丙基甲基纤维素4份、白水泥5份、钛酸酯偶联剂5份、Sr2MgSi2O7：Eu，Dy 35份，另外，还包括阴离子表面活性剂磺基琥珀酸二环己酯钠盐40份。
步骤3.将步骤2所获得的混合物以粉体气流形式在附图1所示的密闭粉体气流混合装置内充分混合。
步骤4.将步骤3所得混合物经过球磨、超声粉碎后过200目筛，收集贮存。所得彩色荧光硅藻泥呈天蓝色发光，发射光谱和余辉衰减曲线如附图2和3所示。
产品建材白度为92％，最大光亮度为0.76cd/m2，定型后的彩色荧光硅藻泥可在暗室内保持较强的余辉发光亮度，视觉可见的余辉发光时间长达60min。本产品可用于建筑装饰、弱光指示以及工艺美术等。
实施例4：制备彩色荧光硅藻泥
具体包括以下步骤：
步骤1.将原料硅藻土、高粘性凹凸棒土、高岭土、轻钙、金红石型钛白粉、有机硅改性丙烯酸树脂、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、白水泥和钛酸酯偶联剂置于90℃隧道窑中烘干脱去表面吸附水。
步骤2.按照质量比，分别称取硅藻土45份、高粘性凹凸棒土8份、高岭土8份、800目轻钙10份、金红石型钛白粉12份、有机硅改性丙烯酸树脂13份、聚乙烯醇15份、羟丙基甲基纤维素4份、白水泥5份、钛酸酯偶联剂4份、Y2O2S：Eu 60份，还包括阴离子表面活性剂双烷基磺基琥珀酸酯盐40份。
步骤3.将步骤2所获得的混合物以粉体气流形式在附图1所示的密闭粉体气流混合装置内充分混合。
步骤4.将步骤3所得混合物经过球磨、超声粉碎后过200目筛，收集贮存。
所得产品一种彩色荧光硅藻泥发光呈红色，发射光谱和余辉衰减曲线如附图2和3所示。产品建材白度为84％，最大光亮度为0.37cd/m2，定型后的彩色荧光硅藻泥可在暗室内保持较强的余辉发光亮度，视觉可见的余辉发光时间长达60min。本产品可用于内墙装饰、工艺美术和安全标识等。
实施例5：制备彩色荧光硅藻泥
具体包括以下步骤：
步骤1.将原料硅藻土、高粘性凹凸棒土、高岭土、轻钙、金红石型钛白粉、有机硅改性丙烯酸树脂、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、白水泥和钛酸酯偶联剂置于110℃辊道窑中烘干脱去表面吸附水。
步骤2.按照质量比，分别称取硅藻土45份、高粘性凹凸棒土8份、高岭土8份、800目轻钙10份、金红石型钛白粉12份、有机硅改性丙烯酸树脂13份、聚乙烯醇15份、羟丙基甲基纤维素4份、白水泥5份、钛酸酯偶联剂4份、CaAl2O4：Eu，Nd 55份，另外，还包括阴离子表面活性剂N-十八烷基磺基琥珀酰胺二钠盐和磺基琥珀酸二环己酯钠盐各25份。
步骤3.将步骤2所获得的混合物以粉体气流形式在附图1所示密闭粉体气流混合装置内充分混合。
步骤4.将步骤3所得混合物经过球磨、超声粉碎后过200目筛，收集贮存。
产品建材白度为92％，最大光亮度为0.76cd/m2，定型后的彩色荧光硅藻泥可在暗室内保持较强的余辉发光亮度，视觉可见的余辉发光时间长达60min。本产品可用于建筑装饰、弱光指示以及工艺美术等。

Claims (6)

1.一种彩色荧光硅藻泥，其特征在于，所述彩色荧光硅藻泥由以下质量份数原料组成：硅藻土10-50份，高粘性凹凸棒土5-10份，高岭土6-10份，轻钙8-12份，金红石型钛白粉10-20份，有机硅改性丙烯酸树脂9-16份，聚乙烯醇5-25份，羟丙基甲基纤维素3-5份，白水泥2-10份，钛酸酯偶联剂2-5份，各色发光材料10-70份；所述发光材料包括黄绿色SrAl2O4：Eu，Dy；蓝绿色Sr4Al14O25：Eu，Dy；天蓝色Sr2MgSi2O7：Eu，Dy；红色Y2O2S：Eu和紫色CaAl2O4：Eu，Nd；所述制备方法包括下述步骤：(1)将硅藻土、高粘性凹凸棒土、高岭土、轻钙、金红石型钛白粉、有机硅改性丙烯酸树脂、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、白水泥和钛酸酯偶联剂置于烘干设备中烘干，脱去表面的吸附水；(2)按照质量比称取步骤(1)烘干后的各种原料，利用压缩空气经第一进料口通过喷嘴送入密闭粉体气流混合装置的密闭腔体；同时，利用压缩空气将各色发光材料经第二进料口通过喷嘴进入密闭粉体气流混合装置的密闭腔体，两者以粉体气流的形式充分混合均匀；所述密闭粉体气流混合装置还设有强力鼓风机系统、泄压系统和出料口；(3)将步骤(2)获得的混合物球磨、超声分散，过筛后收集备用。
2.根据权利要求1所述彩色荧光硅藻泥，其特征在于，所述硅藻土为水洗硅藻土，白度不低于80％，中位径d50＝12μm，质量比表面积SBET＝39m2/g。
3.根据权利要求1所述彩色荧光硅藻泥，其特征在于，所述彩色荧光硅藻泥的原料还包含质量份数为40-60份的阴离子表面活性剂，所述阴离子表面活性剂选自双烷基磺基琥珀酸酯盐、N-十八烷基磺基琥珀酰胺二钠盐、磺基琥珀酸二环己酯钠盐中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述彩色荧光硅藻泥，其特征在于，步骤(1)所述烘干设备包括电热鼓风烘箱、隧道窑、回转窑和辊道窑。
5.根据权利要求1所述彩色荧光硅藻泥，其特征在于，步骤(3)所述球磨设备选用球磨机、气流磨或其他干粉粉碎设备。
6.一种彩色荧光硅藻泥制备方法，其特征在于，所述彩色荧光硅藻泥由以下质量份数原料组成：硅藻土10-50份，高粘性凹凸棒土5-10份，高岭土6-10份，轻钙8-12份，金红石型钛白粉10-20份，有机硅改性丙烯酸树脂9-16份，聚乙烯醇5-25份，羟丙基甲基纤维素3-5份，白水泥2-10份，钛酸酯偶联剂2-5份，各色发光材料10-70份；所述发光材料包括黄绿色SrAl2O4：Eu，Dy；蓝绿色Sr4Al14O25：Eu，Dy；天蓝色Sr2MgSi2O7：Eu，Dy；红色Y2O2S：Eu和紫色CaAl2O4：Eu，Nd；包括下述步骤：(1)将硅藻土、高粘性凹凸棒土、高岭土、轻钙、金红石型钛白粉、有机硅改性丙烯酸树脂、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、白水泥和钛酸酯偶联剂置于烘干设备中烘干，脱去表面的吸附水；(2)按照质量比称取步骤(1)烘干后的各种原料，利用压缩空气经第一进料口通过喷嘴送入密闭粉体气流混合装置的密闭腔体；同时，利用压缩空气将各色发光材料经第二进料口通过喷嘴进入密闭粉体气流混合装置的密闭腔体，两者以粉体气流的形式充分混合均匀；所述密闭粉体气流混合装置还设有强力鼓风机系统、泄压系统和出料口；(3)将步骤(2)获得的混合物球磨、超声分散，过筛后收集备用。
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