CN113321466B - 一种可去除吸附气体污染物的饰面砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可去除吸附气体污染物的饰面砂浆及其制备方法，饰面砂浆由以下重量份的原料制成：白色硅酸水泥30‑40份、石英砂30‑40份、环氧树脂包覆的玻璃微珠10‑20份、蒙脱石负载二氧化钛1‑5份、聚羧酸减水剂2‑6份、水性色浆6‑10份。本发明通过加入环氧树脂包覆玻璃微珠和蒙脱石负载二氧化钛，制备的可去除吸附气体污染物的饰面砂浆拉伸粘结强度高，可有效降解气态苯，且工艺简单，适用于建筑物外墙装饰。

Description

一种可去除吸附气体污染物的饰面砂浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体而言，涉及一种可去除吸附气体污染物的饰面砂浆及其制备方法。
背景技术
水泥基饰面砂浆是一种新型环保装饰材料，具有色彩质感自然、视觉柔和、成本低以及易施工等特点，能达到丰富多彩的艺术造型，为现代建筑物外墙装饰开辟了一条新的途径，符合“安全环保、节能”的发展趋势求。由于外墙用饰面砂浆始终暴露在空气中，可以和各类气体污染物接触并长期接收光照，考虑到光催化反应发生的必要条件，即催化剂接收光照的同时接触污染物，若将光催化剂和饰面砂浆有机复合则可以制备可净化空气的功能型饰面砂浆。
但现有研究中，光催化剂在饰面砂浆中的应用非常受限，一方面，由于光催化剂属于纳米颗粒，在水泥基材料中易团聚，会导致部分光催化剂失活；另一方面，水泥水化产物对光催化剂的强力包裹作用，会降低可参与光催化反应的活性位点数量，导致光反应活性下降；此外，由于水泥基材料的透光性很差，自然光难以在水泥基材料中传输，光催化反应的强度有限。
由此，如何将光催化剂更好的与饰面砂浆复合，实现光催化去除吸附气体污染物是目前亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种可去除吸附气体污染物的饰面砂浆及其制备方法，以解决现有光催化剂在饰面砂浆应用受限的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
一种可去除吸附气体污染物的饰面砂浆，由以下重量份的原料制成：白色硅酸水泥30-40份、石英砂30-40份、环氧树脂包覆的玻璃微珠10-20份、蒙脱石负载二氧化钛1-5份、聚羧酸减水剂2-6份、水性色浆6-10份。
在上述技术方案中，可选地，所述环氧树脂包覆的玻璃微珠中玻璃微珠的中值粒径为5-15μm。
在上述技术方案中，可选地，所述蒙脱石负载二氧化钛中蒙脱石的阳离子交换容量为80-110mmol/100g。
在上述技术方案中，可选地，二氧化钛溶胶的固含量为46-68％。
在上述技术方案中，可选地，所述水性色浆的含水量为38-52％。
本发明另一目的在于提供一种如上述所述的可去除吸附气体污染物的饰面砂浆的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备环氧树脂包覆的玻璃微珠、蒙脱石负载二氧化钛；
S2、将白色硅酸水泥、石英砂、所述环氧树脂包覆的玻璃微珠、所述蒙脱石负载二氧化钛、聚羧酸减水剂、水性色浆，充分混合，搅拌均匀，即得到所述可去除吸附气体污染物的饰面砂浆。
在上述技术方案中，可选地，S1中，制备所述环氧树脂包覆的玻璃微珠包括步骤：将玻璃微珠在氢氧化钠溶液中常温浸泡12-24h，过滤后向沉淀物中加入环氧树脂和聚乙烯吡咯烷酮，在40-60℃下搅拌3-5h，即得到所述环氧树脂包覆的玻璃微珠。
在上述技术方案中，可选地，所述玻璃微珠、所述环氧树脂、所述聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(7-9)：(8-11)：(2-10)。
在上述技术方案中，可选地，S1中，制备所述蒙脱石负载二氧化钛包括步骤：将蒙脱石、碳酸钠、葡萄糖酸钠加入水中搅拌得到蒙脱石悬浮液，向所述蒙脱石悬浮液中加入二氧化钛溶胶，在真空下搅拌，离心洗涤，将沉淀物于500-750℃下煅烧1-3h，即得到所述蒙脱石负载二氧化钛。
在上述技术方案中，可选地，所述蒙脱石、所述二氧化钛溶胶、所述碳酸钠、所述葡萄糖酸钠的质量比为(35-50)：(40-55)：(2-8)：(1-5)。
相对于现有技术，本发明提供的可去除吸附气体污染物的饰面砂浆及其制备方法具有以下优势：
(1)本发明通过加入环氧树脂包覆玻璃微珠和蒙脱石负载二氧化钛，可以将制备的饰面砂浆的拉伸粘结强度提高至0.6-1.4MPa。
(2)本发明通过采用环氧树脂包裹玻璃微珠将饰面砂浆的透光率提高至23-35％；采用蒙脱石负载二氧化钛使尺寸为Φ200mm×5mm的饰面砂浆，在9.5W/m2的紫外辐射强度下，对3L浓度为100ppm气态苯的2h光催化降解率达到90-100％。
(3)本发明工艺简单，工艺参数易于控制，适于大范围推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述的可去除吸附气体污染物的饰面砂浆的制备方法流程图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语均属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义。
在本发明实施例中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品；在本发明实施例中，若未具体指明，所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。术语“包含”、“包括”、“含有”、“具有”的含义是非限制性的，即可加入不影响结果的其它步骤和其它成分。
本发明提供了一种可去除吸附气体污染物的饰面砂浆，由以下重量份的原料制成：白色硅酸水泥30-40份、石英砂30-40份、环氧树脂包覆的玻璃微珠10-20份、蒙脱石负载二氧化钛1-5份、聚羧酸减水剂2-6份、水性色浆6-10份。
具体地，环氧树脂包覆的玻璃微珠中玻璃微珠的中值粒径为5-15μm，蒙脱石负载二氧化钛中蒙脱石的阳离子交换容量为80-110mmol/100g，二氧化钛溶胶的固含量为46-68％，水性色浆的含水量为38-52％。
本发明采用环氧树脂包覆玻璃微珠作为水泥基材料的透光介质，利用环氧树脂的耐碱性，隔绝玻璃微珠与水泥的接触，以提高水泥基材料的透光率，促进光催化反应的发生；采用蒙脱石负载二氧化钛复合材料作为水泥基材料中的光催化剂，有利于吸附气体污染物，促进光催化反应的进行，由此，本发明提供的可去除吸附气体污染物的饰面砂浆具有较好的光催化降解率，可有效降解吸附气体污染物，一定程度上解决了光催化剂在饰面砂浆应用受限的问题，适用于建筑物外墙装饰。
本发明另一实施例提供了上述可去除吸附气体污染物的饰面砂浆的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备环氧树脂包覆的玻璃微珠、蒙脱石负载二氧化钛；
S2、将白色硅酸水泥、石英砂、环氧树脂包覆的玻璃微珠、蒙脱石负载二氧化钛、聚羧酸减水剂、水性色浆，充分混合，搅拌均匀，即得到可去除吸附气体污染物的饰面砂浆。
具体地，步骤S1中，制备环氧树脂包覆的玻璃微珠包括步骤：将玻璃微珠在氢氧化钠溶液中常温浸泡12-24h，过滤后向沉淀物中加入环氧树脂和聚乙烯吡咯烷酮，在40-60℃下搅拌3-5h，即得到环氧树脂包覆的玻璃微珠。
进一步地，玻璃微珠、环氧树脂、聚乙烯吡咯烷酮的质量比为(7-9)：(8-11)：(2-10)。也即，按重量份数计，玻璃微珠为35-45份、环氧树脂为40-55份、聚乙烯吡咯烷酮为10-20份。
可以理解的是，玻璃微珠具有很高的透光率，所以将玻璃微珠用于水泥基材料可以提高透光率，促进光催化反应的发生，但在高碱度水泥基液相环境中，玻璃微珠的主要成分无定形二氧化硅会与水泥水化产物氢氧化钙发生火山灰反应生成水化硅酸钙凝胶，并包覆在玻璃微珠表面，从而会持续降低玻璃微珠在水泥基材料中的透光性。本发明通过在玻璃微珠表面包覆环氧树脂透明薄膜，利用环氧树脂的耐碱性，不仅可以隔绝玻璃微珠与水泥的接触，环氧树脂还可以作为憎水组分可以有效控制水泥浆材料的吸水量。
此外，步骤S1中，制备蒙脱石负载二氧化钛包括步骤：将蒙脱石、碳酸钠、葡萄糖酸钠加入水中搅拌得到蒙脱石悬浮液，向蒙脱石悬浮液中加入二氧化钛溶胶，在0.1-0.2MPa真空下搅拌1-3h，离心洗涤，将沉淀物于500-750℃下煅烧1-3h，即得到蒙脱石负载二氧化钛。其中，蒙脱石悬浮液中蒙脱石质量浓度为5-15％。
进一步地，蒙脱石、二氧化钛溶胶、碳酸钠、葡萄糖酸钠的质量比为(35-50)：(40-55)：(2-8)：(1-5)。
采用蒙脱石负载二氧化钛复合材料作为水泥基材料中的光催化剂，一方面，基于插层反应反应原理，二氧化钛溶胶可以进入蒙脱石的层间；在煅烧过程中，蒙脱石可以调控二氧化碳的晶化和晶粒生长，并依靠静电引力，使得二氧化钛均匀的负载在蒙脱石层间，实现了纳米颗粒的均匀分散；另一方面，由于蒙脱石的亲水性和多孔结构，在饰面砂浆拌合过程中，蒙脱石负载二氧化钛复合材料可以吸附大量的自由水；在砂浆硬化后，自由水会逐步蒸发，在光催化剂表面留下密集的孔道，不仅可以削弱水泥颗粒以及水化产物与二氧化钛的接触，同时有利于吸附气体污染物，促进光催化反应的进行。
在蒙脱石负载二氧化钛复合材料中，蒙脱石呈现少层的片状结构，利于提高水泥基材料的刚度，环氧树脂包覆玻璃微珠呈现完整的球形结构，会提高水泥基材料的流动性，上述两种作用以及环氧树脂强粘结力的协同作用下，最终使得水泥基材料的拉伸粘结强度显著上升。
在上述实施例的基础上，下面结合可去除吸附气体污染物的饰面砂浆的制备方法，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按质量计算。
实施例1-6
实施例1-6分别按照表1-3的配方进行可去除吸附气体污染物的饰面砂浆的制备。
表1实施例1-6中环氧树脂包覆玻璃微珠的制备条件
Figure BDA0003094886030000061
表2实施例1-6中蒙脱石负载二氧化钛的制备条件
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
蒙脱石(份) 35 40 50 45 38 46
碳酸钠(份) 7 5 8 4 2 4
葡萄糖酸钠(份) 3 5 2 1 5 2
二氧化钛溶胶(份) 55 50 40 50 55 48
二氧化钛溶胶固含量(％) 46 57 68 53 50 65
蒙脱石质量浓度(％) 15 10 5 8 13 8
蒙脱石阳离子交换容量 110 105 80 95 105 90
真空环境 0.10 0.10 0.20 0.15 0.20 0.15
搅拌时长(h) 3 1 1 3 2 3
煅烧温度(℃) 500 750 600 650 700 550
煅烧时长(h) 2 3 1 1 2 3
表3实施例1-6中可去除吸附气体污染物的饰面砂浆的制备参数
Figure BDA0003094886030000062
表1、表2、表3分别为实施例1-6中环氧树脂包覆玻璃微珠、蒙脱石负载二氧化钛以及饰面砂浆的具体制备配比。在实施过程中，先按照表1和表2的技术方案，制备出环氧树脂包覆玻璃微珠和蒙脱石负载二氧化钛，再按照表3的技术方案，将白色硅酸盐水泥、石英砂、环氧树脂包覆玻璃微珠、蒙脱石负载二氧化钛、聚羧酸减水剂(粉剂)、水性色浆按比例混合搅拌均匀得到可去除吸附气体污染物的饰面砂浆。
表4实施例1-6制备的可去除吸附气体污染物的饰面砂浆的性能参数
透光率/％ 拉伸粘结强度/MPa 气态苯2h降解率/％
实施例1 27 1.2 95
实施例2 25 0.7 93
实施例3 35 1.3 97
实施例4 23 0.6 90
实施例5 33 1.4 100
实施例6 28 1.1 95
表4为实施例1-6饰面砂浆的性能参数，其中透光率是通过分光光度计测试；拉伸粘结强度是根据JC/T 1024-2019《墙体饰面砂浆》测试；光催化反应参数为：紫外辐射强度9.5W/m2，气态苯浓度100ppm，体积3L，可去除吸附气体污染物的饰面砂浆的样品尺寸Φ200mm×5mm，光催化时间2h。从表4可以发现，本发明提供的可去除吸附气体污染物的饰面砂浆的拉伸粘结强度在0.6-1.4MPa，透光率在23-35％，气态苯的2h光催化降解率达到90-100％。
综上所述，本发明制备的饰面砂浆不仅制备方法简单，工艺参数易于控制、拉伸粘结强度高、可有效降解气态苯。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种可去除吸附气体污染物的饰面砂浆，其特征在于，由以下重量份的原料制成：白色硅酸水泥30-40 份、石英砂30-40 份、环氧树脂包覆的玻璃微珠10-20 份、蒙脱石负载二氧化钛1-5 份、聚羧酸减水剂2-6 份、水性色浆6-10 份；
所述环氧树脂包覆的玻璃微珠的制备方法是：将玻璃微珠在氢氧化钠溶液中常温浸泡12-24h，过滤后向沉淀物中加入环氧树脂和聚乙烯吡咯烷酮，在40-60℃下搅拌3-5 h，即得到所述环氧树脂包覆的玻璃微珠；所述玻璃微珠、所述环氧树脂、所述聚乙烯吡咯烷酮的质量比为（7-9）：（8-11）：（2-10）；
所述蒙脱石负载二氧化钛的制备方法是：
将蒙脱石、碳酸钠、葡萄糖酸钠加入水中搅拌得到蒙脱石悬浮液，向所述蒙脱石悬浮液中加入二氧化钛溶胶，在真空下搅拌，离心洗涤，将沉淀物于500-750℃下煅烧1-3 h，即得到所述蒙脱石负载二氧化钛，所述蒙脱石、所述二氧化钛溶胶、所述碳酸钠、所述葡萄糖酸钠的质量比为（35-50）：（40-55）：（2- 8）：（1-5）。
2.根据权利要求1 所述的可去除吸附气体污染物的饰面砂浆，其特征在于，所述环氧树脂包覆的玻璃微珠中玻璃微珠的中值粒径为5-15 μm。
3.根据权利要求2 所述的可去除吸附气体污染物的饰面砂浆，其特征在于，所述蒙脱石负载二氧化钛中蒙脱石的阳离子交换容量为80-110 mmol/100g。
4.根据权利要求1 所述的可去除吸附气体污染物的饰面砂浆，其特征在于，所述水性色浆的含水量为38-52%。
5.一种权利要求1-4中任一项所述的可去除吸附气体污染物的饰面砂浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、制备环氧树脂包覆的玻璃微珠、蒙脱石负载二氧化钛；
S2、将白色硅酸水泥、石英砂、所述环氧树脂包覆的玻璃微珠、所述蒙脱石负载二氧化钛、聚羧酸减水剂、水性色浆，充分混合，搅拌均匀，即得到所述可去除吸附气体污染物的饰面砂浆。
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