CN114278039A - 一种活性炭基材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于活性炭材料技术领域，尤其涉及一种活性炭基材及其制备方法。本发明所述活性炭基材包括蜂窝板基材，所述蜂窝板基材上浇注有功能材料，所述功能材料灌注到阻燃蜂窝板基材的蜂窝孔内，并将阻燃蜂窝板基材整体包裹在内；所述功能材料包括以下组分：活性炭‑阻燃剂颗粒、玄武岩纤维、秸秆纤维、硅藻土、石墨吸附相变储能材料、热固性树脂。所述活性炭基材具有储能密度大、相变热利用率高、质轻、强度高、耐磨性好、加工灵活、使用便捷等优点，而且还具有吸附室内有害气体的作用。所述的活性炭基材具有较好的物理化学性能和机械力学性能以及高温稳定性能，能够作为家具结构板材使用，可用于室内墙体、家具、隔板以及天花板等进行使用。

Description

一种活性炭基材及其制备方法

技术领域

本发明属于活性炭材料技术领域，尤其涉及活性炭基材及其制备方法。

背景技术

建筑板材是指做成标准大小的扁平矩形建筑材料板，应用于建筑行业，用来作墙壁、天花板或地板的构件。现有技术中的板材主要有：实木板、大芯板、竹拼板、密度板、饰面板、细芯板、指接板、三聚氰胺板、防水板、石膏板、水泥板、烤漆板、刨花板等。

随着人们生活水平的提高，对居住环境的舒适度也提出了更高的要求。由于家装过程中使用的很多材料都含有挥发性有机气体等污染物，人们也越来越重视家装环境的健康环保问题，然而，现有技术中的家装基材大多不具有吸附有害气体的功能，不能满足市场需求。另外，因此开发具有较高蓄热能力的建筑节能保温复合材料是建筑节能的迫切需要。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种活性炭基材及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种活性炭基材，包括蜂窝板基材，所述蜂窝板基材上浇注有功能材料，所述功能材料灌注到阻燃蜂窝板基材的蜂窝孔内，并将阻燃蜂窝板基材整体包裹在内；所述功能材料包括以下组分：活性炭-阻燃剂颗粒、玄武岩纤维、秸秆纤维、硅藻土、石墨吸附相变储能材料、热固性树脂。

本发明选用蜂窝板作为基材，其价格低廉且自重较轻，而选用蜂窝板可大大降低材料的自重；其次，含有活性炭的功能材料浇注在蜂窝板上，固化成型后，与蜂窝板形成牢固的结合而成为一个整体，避免了不同材料粘接容易造成开裂的现象发生，另外，功能材料将蜂窝板整体包裹在内，在蜂窝板表面形成一层增强保护层，可以提高其机械强度和耐高温和阻燃防火性能，还能使板材具有吸附有害气体的作用，起到净化空气的效果，而且材料还具有相变储能性能。

优选的，所述功能材料包括以下重量份的组分：活性炭-阻燃剂颗粒3-20份、玄武岩纤维3-20份、秸秆纤维10-40份、硅藻土1-15份、石墨吸附相变储能材料2-10份、热固性树脂15-35份。

优选的，所述功能材料包括以下重量份的组分：活性炭-阻燃剂颗粒5-10份、玄武岩纤维5-10份、秸秆纤维15-20份、硅藻土5-8份、石墨吸附相变储能材料2-6份、热固性树脂20-30份。

优选的，所述活性炭-阻燃剂颗粒由以下方法制备：

（1）在尿素球表面喷洒聚乙烯醇粘接剂溶液，然后再包覆上玄武岩纤维，干燥后高温烧结，得到玄武岩纤维空心球；

（2）将活性炭粉末、阻燃剂粉末与黏合剂混合均匀，得到活性炭-阻燃剂液态混合物，备用；

（3）将步骤1所得的玄武岩纤维空心球加入到步骤2所得的活性炭-阻燃剂液态混合物中，充分搅拌后造粒、干燥、高温烧结，即得到所述活性炭-阻燃剂颗粒。

本发明制得的活性炭-阻燃剂颗粒具有双层结构：其内部为玄武岩纤维空心球，外层包覆有一层活性炭-阻燃剂层。空心结构可以达大减轻材料重量，将玄武岩纤维、活性炭、阻燃剂加入，得到既具有玄武岩纤维高强度特性，又具有活性炭高吸附性特性，以及阻燃特性的颗粒，可大大增加板材的强度，而且还能使板材具有阻燃特性及吸附有害气体的作用，起到净化空气的效果，得到更加绿色健康的家具板。

优选的，所述玄武岩纤维、活性炭粉末、阻燃剂粉末的重量比5～10：3～6：2～5。

优选的，所述石墨吸附相变储能材料由以下方法制备：将相变粉体加热至全部熔化，然后将蠕虫状膨胀石墨加入到液态的相变粉体中，真空条件下边加热边搅拌，冷却至常温、粉碎、过筛，即得到所述的石墨吸附相变储能材料。

优选的，所述蜂窝板基材表面粘贴有饰面材料。

优选的，所述饰面材料表面可根据需要定制颜色和花纹。

本发明还公开了一种活性炭基材的制备方法，包括以下步骤：

（1）按比例称取功能材料的各个组分，然后依次加入到搅拌罐中搅拌混合均匀，得到功能材料液体混合料，备用；

（2）将功能材料液体混合料浇注到蜂窝板基材上，使功能材料液体混合料灌注到阻燃蜂窝板基材的蜂窝孔内，并将阻燃蜂窝板基材整体包裹在内，固化、干燥，得到功能材料填充的蜂窝板；

（3）根据需要定制所需颜色和花纹的饰面材料，然后将饰面材料粘贴到步骤（2）所得功能材料填充的蜂窝板外表面即可。

有益效果

本发明公开了一种活性炭基材，具有储能密度大、相变热利用率高、质轻、强度高、耐磨性好、加工灵活、使用便捷等优点，而且还具有吸附室内有害气体的作用。所述的活性炭基材具有较好的物理化学性能和机械力学性能以及高温稳定性能，能够作为家具结构板材使用，可用于室内墙体、家具、隔板以及天花板等进行使用。

本发明制得的活性炭基材，通过加入活性炭、硅藻土等吸附性材料，使装饰材料具有吸附有害气体的作用，起到净化空气的效果。

本发明制得的活性炭基材相比单纯的加入相变粉末的装饰材料，放热时间用时延长了70-80%，热稳定性好，在升温过程中吸收了大量热量并储存，在放热过程中缓慢释放出来，从而使材料的温度缓慢下降。本发明制得的活性炭基材具有高效保温、安全舒适、经久耐用、经济适用的优点。

具体实施方式

以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。

以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。除非特别说明，以下实施例中使用的试剂和仪器均为市售可得产品。

实施例1

一种活性炭基材，包括蜂窝板基材，所述蜂窝板基材上浇注有功能材料，所述功能材料灌注到阻燃蜂窝板基材的蜂窝孔内，并将阻燃蜂窝板基材整体包裹在内。

所述功能材料包括以下重量份的组分：活性炭-阻燃剂颗粒5份、玄武岩纤维5份、秸秆纤维15份、硅藻土5份、石墨吸附相变储能材料2份、热固性树脂20份。

本发明选用蜂窝板作为基材，其价格低廉且自重较轻，而选用蜂窝板可大大降低材料的自重；其次，含有活性炭的功能材料浇注在蜂窝板上，固化成型后，与蜂窝板形成牢固的结合而成为一个整体，避免了不同材料粘接容易造成开裂的现象发生，另外，功能材料将蜂窝板整体包裹在内，在蜂窝板表面形成一层增强保护层，可以提高其机械强度和耐高温和阻燃防火性能，还能使板材具有吸附有害气体的作用，起到净化空气的效果，而且材料还具有相变储能性能。

所述石墨吸附相变储能材料由以下方法制备：将相变粉体加热至全部熔化，然后将蠕虫状膨胀石墨加入到液态的相变粉体中，真空条件下边加热边搅拌，冷却至常温、粉碎、过筛，即得到所述的石墨吸附相变储能材料。

所述蜂窝板基材表面粘贴有饰面材料。

所述饰面材料表面可根据需要定制颜色和花纹。

上述活性炭基材的制备方法，包括以下步骤：

（1）按比例称取功能材料的各个组分，然后依次加入到搅拌罐中搅拌混合均匀，得到功能材料液体混合料，备用；

（2）将功能材料液体混合料浇注到蜂窝板基材上，使功能材料液体混合料灌注到阻燃蜂窝板基材的蜂窝孔内，并将阻燃蜂窝板基材整体包裹在内，固化、干燥，得到功能材料填充的蜂窝板；

（3）根据需要定制所需颜色和花纹的饰面材料，然后将饰面材料粘贴到步骤（2）所得功能材料填充的蜂窝板外表面即可。

实施例2

一种活性炭基材，包括蜂窝板基材，所述蜂窝板基材上浇注有功能材料，所述功能材料灌注到阻燃蜂窝板基材的蜂窝孔内，并将阻燃蜂窝板基材整体包裹在内。

所述功能材料包括以下重量份的组分：活性炭-阻燃剂颗粒10份、玄武岩纤维10份、秸秆纤维20份、硅藻土8份、石墨吸附相变储能材料6份、热固性树脂30份。

本发明选用蜂窝板作为基材，其价格低廉且自重较轻，而选用蜂窝板可大大降低材料的自重；其次，含有活性炭的功能材料浇注在蜂窝板上，固化成型后，与蜂窝板形成牢固的结合而成为一个整体，避免了不同材料粘接容易造成开裂的现象发生，另外，功能材料将蜂窝板整体包裹在内，在蜂窝板表面形成一层增强保护层，可以提高其机械强度和耐高温和阻燃防火性能，还能使板材具有吸附有害气体的作用，起到净化空气的效果，而且材料还具有相变储能性能。

所述活性炭-阻燃剂颗粒由以下方法制备：

（1）在尿素球表面喷洒聚乙烯醇粘接剂溶液，然后再包覆上玄武岩纤维，干燥后高温烧结，得到玄武岩纤维空心球；

（2）将活性炭粉末、阻燃剂粉末与黏合剂混合均匀，得到活性炭-阻燃剂液态混合物，备用；

（3）将步骤1所得的玄武岩纤维空心球加入到步骤2所得的活性炭-阻燃剂液态混合物中，充分搅拌后造粒、干燥、高温烧结，即得到所述活性炭-阻燃剂颗粒。

本发明制得的活性炭-阻燃剂颗粒具有双层结构：其内部为玄武岩纤维空心球，外层包覆有一层活性炭-阻燃剂层。空心结构可以达大减轻材料重量，将玄武岩纤维、活性炭、阻燃剂加入，得到既具有玄武岩纤维高强度特性，又具有活性炭高吸附性特性，以及阻燃特性的颗粒，可大大增加板材的强度，而且还能使板材具有阻燃特性及吸附有害气体的作用，起到净化空气的效果，得到更加绿色健康的家具板。

所述玄武岩纤维、活性炭粉末、阻燃剂粉末的重量比5：3：2。

优选的，所述蜂窝板基材表面粘贴有饰面材料。

优选的，所述饰面材料表面可根据需要定制颜色和花纹。

上述活性炭基材的制备方法，包括以下步骤：

（1）按比例称取功能材料的各个组分，然后依次加入到搅拌罐中搅拌混合均匀，得到功能材料液体混合料，备用；

（2）将功能材料液体混合料浇注到蜂窝板基材上，使功能材料液体混合料灌注到阻燃蜂窝板基材的蜂窝孔内，并将阻燃蜂窝板基材整体包裹在内，固化、干燥，得到功能材料填充的蜂窝板；

（3）根据需要定制所需颜色和花纹的饰面材料，然后将饰面材料粘贴到步骤（2）所得功能材料填充的蜂窝板外表面即可。

实施例3

一种活性炭基材，包括蜂窝板基材，所述蜂窝板基材上浇注有功能材料，所述功能材料灌注到阻燃蜂窝板基材的蜂窝孔内，并将阻燃蜂窝板基材整体包裹在内。

本发明选用蜂窝板作为基材，其价格低廉且自重较轻，而选用蜂窝板可大大降低材料的自重；其次，含有活性炭的功能材料浇注在蜂窝板上，固化成型后，与蜂窝板形成牢固的结合而成为一个整体，避免了不同材料粘接容易造成开裂的现象发生，另外，功能材料将蜂窝板整体包裹在内，在蜂窝板表面形成一层增强保护层，可以提高其机械强度和耐高温和阻燃防火性能，还能使板材具有吸附有害气体的作用，起到净化空气的效果，而且材料还具有相变储能性能。

所述功能材料包括以下重量份的组分：活性炭-阻燃剂颗粒8份、玄武岩纤维6份、秸秆纤维17份、硅藻土7份、石墨吸附相变储能材料5份、热固性树脂25份。

所述活性炭-阻燃剂颗粒由以下方法制备：

（1）在尿素球表面喷洒聚乙烯醇粘接剂溶液，然后再包覆上玄武岩纤维，干燥后高温烧结，得到玄武岩纤维空心球；

（2）将活性炭粉末、阻燃剂粉末与黏合剂混合均匀，得到活性炭-阻燃剂液态混合物，备用；

（3）将步骤1所得的玄武岩纤维空心球加入到步骤2所得的活性炭-阻燃剂液态混合物中，充分搅拌后造粒、干燥、高温烧结，即得到所述活性炭-阻燃剂颗粒。

本发明制得的活性炭-阻燃剂颗粒具有双层结构：其内部为玄武岩纤维空心球，外层包覆有一层活性炭-阻燃剂层。空心结构可以达大减轻材料重量，将玄武岩纤维、活性炭、阻燃剂加入，得到既具有玄武岩纤维高强度特性，又具有活性炭高吸附性特性，以及阻燃特性的颗粒，可大大增加板材的强度，而且还能使板材具有阻燃特性及吸附有害气体的作用，起到净化空气的效果，得到更加绿色健康的家具板。

所述玄武岩纤维、活性炭粉末、阻燃剂粉末的重量比10：6：5。

所述石墨吸附相变储能材料由以下方法制备：将相变粉体加热至全部熔化，然后将蠕虫状膨胀石墨加入到液态的相变粉体中，真空条件下边加热边搅拌，冷却至常温、粉碎、过筛，即得到所述的石墨吸附相变储能材料。

所述蜂窝板基材表面粘贴有饰面材料。

所述饰面材料表面可根据需要定制颜色和花纹。

所述一种活性炭基材的制备方法，包括以下步骤：

（1）按比例称取功能材料的各个组分，然后依次加入到搅拌罐中搅拌混合均匀，得到功能材料液体混合料，备用；

（2）将功能材料液体混合料浇注到蜂窝板基材上，使功能材料液体混合料灌注到阻燃蜂窝板基材的蜂窝孔内，并将阻燃蜂窝板基材整体包裹在内，固化、干燥，得到功能材料填充的蜂窝板；

（3）根据需要定制所需颜色和花纹的饰面材料，然后将饰面材料粘贴到步骤（2）所得功能材料填充的蜂窝板外表面即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种活性炭基材，其特征在于，包括蜂窝板基材，所述蜂窝板基材上浇注有功能材料，所述功能材料灌注到阻燃蜂窝板基材的蜂窝孔内，并将阻燃蜂窝板基材整体包裹在内；所述功能材料包括以下组分：活性炭-阻燃剂颗粒、玄武岩纤维、秸秆纤维、硅藻土、石墨吸附相变储能材料、热固性树脂。

2.根据权利要求1所述的活性炭基材，其特征在于，所述功能材料包括以下重量份的组分：活性炭-阻燃剂颗粒3-20份、玄武岩纤维3-20份、秸秆纤维10-40份、硅藻土1-15份、石墨吸附相变储能材料2-10份、热固性树脂15-35份。

3.根据权利要求2所述的活性炭基材，其特征在于，所述功能材料包括以下重量份的组分：活性炭-阻燃剂颗粒5-10份、玄武岩纤维5-10份、秸秆纤维15-20份、硅藻土5-8份、石墨吸附相变储能材料2-6份、热固性树脂20-30份。

4.根据权利要求1所述的活性炭基材，其特征在于，所述活性炭-阻燃剂颗粒由以下方法制备：

（1）在尿素球表面喷洒聚乙烯醇粘接剂溶液，然后再包覆上玄武岩纤维，干燥后高温烧结，得到玄武岩纤维空心球；

（2）将活性炭粉末、阻燃剂粉末与黏合剂混合均匀，得到活性炭-阻燃剂液态混合物，备用；

（3）将步骤1所得的玄武岩纤维空心球加入到步骤2所得的活性炭-阻燃剂液态混合物中，充分搅拌后造粒、干燥、高温烧结，即得到所述活性炭-阻燃剂颗粒。

5.根据权利要求4所述的活性炭基材，其特征在于，所述玄武岩纤维、活性炭粉末、阻燃剂粉末的重量比5～10：3～6：2～5。

6.根据权利要求1所述的活性炭基材，其特征在于，所述石墨吸附相变储能材料由以下方法制备：将相变粉体加热至全部熔化，然后将蠕虫状膨胀石墨加入到液态的相变粉体中，真空条件下边加热边搅拌，冷却至常温、粉碎、过筛，即得到所述的石墨吸附相变储能材料。

7.根据权利要求1所述的活性炭基材，其特征在于，所述蜂窝板基材表面粘贴有饰面材料。

8.根据权利要求7所述的活性炭基材，其特征在于，所述饰面材料表面可根据需要定制颜色和花纹。

9.一种活性炭基材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按比例称取功能材料的各个组分，然后依次加入到搅拌罐中搅拌混合均匀，得到功能材料液体混合料，备用；

（2）将功能材料液体混合料浇注到蜂窝板基材上，使功能材料液体混合料灌注到阻燃蜂窝板基材的蜂窝孔内，并将阻燃蜂窝板基材整体包裹在内，固化、干燥，得到功能材料填充的蜂窝板；

（3）根据需要定制所需颜色和花纹的饰面材料，然后将饰面材料粘贴到步骤（2）所得功能材料填充的蜂窝板外表面即可。