CN114989529A - 一种环保复合面片层及其制备方法和应用方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及建筑装饰材料的领域，具体公开了一种环保复合面片层及其制备和应用方法。环保复合面片层包括以下重量份数的组分制备得到：基底材料100‑120份、电气石粉末15‑20份、导热填料5‑8份、控温相变填料4‑5份、颜料5‑10份，所述基底材料选自PP或PVC中的一种；所述电气石粉末的粒径为10‑40μm；所述导热填料包括碳纳米管；所述控温相变填料的粒径为1‑100μm。本申请的面片层组分配方设计具有提高环保复合面片层负离子释放时间和能力的效果，而且可以通过热压、打印等方式方便地制得面片层。

Description

一种环保复合面片层及其制备方法和应用方法
技术领域
本申请涉及装饰面层的领域，更具体地说，它涉及一种环保复合面片层及其制备方法和应用方法。
背景技术
建筑涂料通常作为基底层涂覆在各种建筑板面上，而为了提高建筑涂料的美观度，通常会在基底层上往往会热压一层面片层。
常见的面片层通常由塑料母粒与其他助剂通过熔融混合后冷却成型而得到，成品面片层再通过热压、热转印或者热升华等方式与基底层复合。
但是，随着人们生活水平的提高，人们不在满足于面片层主要以满足建筑表面美观为主，而更希望提供更多的功能性的效果。
发明内容
为了提供面片层释放负离子的功能，本申请提供一种环保复合面片层及其制备方法和应用方法。
第一方面，本申请提供一种环保复合面片层，采用如下的技术方案：
一种环保复合面片层，包括以下重量份数的组分制备得到：
Figure BDA0003718706030000011
所述基底材料选自PP或PVC中的一种；
所述电气石粉末的粒径为10-40μm；所述导热填料包括碳纳米管；所述控温相变填料的粒径为1-100μm。
电气石粉末同时具有压电效应和热电效应，当面片层感应到外界环境温度和压力的变化后，这些变化会传导到电气石表面。当电气石表面的压力以及温度发生变化时，电气石两端极化，并将电气石表面的水分子或氧气分子等其他分子转变形成负离子，从而赋予面片层释放负离子的功能。
其次，本申请中还添加有导热填料与控温相变填料，导热填料具有较好的导热效应，导热填料对于温度的变化更为敏感，因此当外界温度升高时，靠近导热填料的电气石粉末表面更易快速升温，从而发生热电效应，产生负离子。而控温相变填料由于相变作用，当外界环境温度升高时，控温相变填料的温度变化不高，因此靠近控温相变填料的电气石粉末上的温度变化反应更为滞后，需要等待控温相变填料处的温度升高后才会发生变化，产生负离子。而处于与导热填料和控温相变材料的距离相近的电气石粉末，由于两边的温度存在差异，会一直处于温度的交替变化中，从而产生更为明显的热电效应，产生负离子。但是当控温相变材料的相变作用减弱后，处于控温相变材料附近的电气石粉末的温度也开始变化，从而也会产生负离子。因此面片层会比较长时间地一直产生负离子。
优选的，所述碳纳米管在用于制备环保复合面片层之前先进行改性处理，所述改性处理包括以下步骤：
步骤1：将碳纳米管用去离子水清洗后加入70％质量分数的硝酸溶液中进行第一次改性处理；
步骤2：将步骤1中处理后的碳纳米管用去离子水冲洗后加入改性剂中进第二次改性处理；所述改性剂包括以下重量份数的组分：
Figure BDA0003718706030000021
碳纳米管经过改性处理后，改性剂中的组分十二烷基三甲基氯化铵、N,N-二甲基氨基丙胺、二乙基乙醇胺通过胺锚固基团的锚固作用结合在碳纳米管表面，从而提高碳纳米管的分散效果，使得碳纳米管在面片层中分散更加均匀，导热填料的导热效果更好。
优选的，所述控温相变填料包括以下重量份数的原料制备得到：
Figure BDA0003718706030000022
采用三水合乙酸钠作为水合盐相变组分，十二水磷酸氢钠作为成核剂，磁性四氧化三铁作为负载的载体，黄原胶作为增稠剂制备得到三水合乙酸钠复合相变材料，可在温度50-60℃范围内发生相变，可以较好地适应本申请中的面片层产生负离子的温度变化范围。
优选的，所述磁性四氧化三铁预先进行表面修饰，得到纳米二氧化硅包覆的磁性四氧化三铁，具体步骤如下：
步骤1：将纳米四氧化三铁颗粒加乙醇水溶液中，再加入十六烷基三甲基溴化铵，混合均匀，得到混合液A；
步骤2：向混合液A中，在搅拌下滴加正硅酸乙酯，得到混合液B；
步骤3：向混合液B中，在搅拌下滴加氨水；
步骤4：搅拌4-5小时后进行过滤清洗。
通过上述表面修饰后，磁性四氧化三铁表面被纳米二氧化硅包覆，包覆后的磁性四氧化三铁吸附能力得到进一步提高，其作为载体负载相变组分三水合乙酸钠的能力也得到提高。单个载体负载的相变组分越多，面片层中控温相变材料处的温度转变时间更长，因此与距离控温相变材料距离较远的导热填料之间的温差存在时间更长，那么处于两者之间的电气石粉末温度变化时间更久，产生负离子的时间也能得到延长。
优选的，所述环保复合面片层中还添加有重量份数为3-5份的硅藻土颗粒和1-2份的改性硅藻土颗粒，所述改性硅藻土颗粒由以下步骤制备得到：
步骤1：将硅藻土颗粒用KH570硅烷偶联剂处理；
步骤2：将经过浸渍后的硅藻土颗粒过滤并置于60-80℃的干燥环境中干燥；
步骤3：将烘干后的硅藻土颗粒浸渍于质量分数为5-10％的纳米磁性四氧化三铁混合液中，搅拌混合1-6h；
步骤4：将步骤3中浸渍后的硅藻土颗粒过滤并用清水清洗后，置于70-80℃的环境中进行干燥。
未改性的硅藻土颗粒具有较好的吸湿能力，因此可以辅助面片层吸附空气中的水分子，水分子可以更多地靠近电气石，从而提高电气石释放负离子的能力。其次，改性后的硅藻土颗粒吸湿能力较差，相较于未改性的硅藻土颗粒来说，其更不易发生膨胀，而未改性的硅藻土颗粒在吸收水分子后会发生轻微的膨胀，因此两者在面片层内部造成的压力也会造成电气石表面的压力变化，从而通过电气石的压感效应产生负离子。
第二方面，本申请提供一种环保复合面片层的制备方法，采用如下的技术方案：
一种环保复合面片层的制备方法，包括以下步骤：
S1：将基底材料熔化后，按比例加入其他原料，搅拌混合；搅拌过程中始终处于非均匀磁场下；
S2：将搅拌后的混合料通过冷却定型得到环保复合面片层。
优选的，所述步骤S1中的磁场强度控制为0.1-1T。
在各物料混合的过程中，添加非均匀磁场可以使得含有磁性四氧化三铁的颗粒在搅拌作用下也不会分散过于均匀，通过搅拌与磁场的共同作用，使得含有磁性四氧化三铁的颗粒材料在最后得到的面片层中既不会大幅度地影响面片层的外观，又能在面片层中呈一定程度非均匀分布。控温相变填料的非均匀分布可以使得面片层在外界环境温度变化时获得更加明显的“局部温度变化慢，局部温度变化快”的效果，电气石表面的温度变化也更为明显和持久，负离子释放更多。而改性的硅藻土颗粒的非均匀分布可以使得面片层在外界环境湿度变化时，电气石表面获得更为显著地压力变化，产生更多的负离子。
而且熔融后的混合料也可以通过3D建模的方式进行面片层的图案设计再定型得到各式各样的面片层，应用更为广泛。
第三方面，本申请提供一种环保复合面片层的应用方法，采用如下的技术方案：一种环保复合面片层的应用方法，包括以下步骤：
B1：将待装饰基层表面进行清理；
B2：在带装饰基层表面刷涂一层丙酮，在环保复合面片层的外表面上间隔刷涂条状的体积分数为1-2％的十七氟癸基硅烷溶液；
B3：将环保复合面片层热压到待装饰基层表面。
刷涂丙酮可以提高基层与环保复合面片层热压时的结合紧密性。而在环保复合面片层的外表面上涂覆体积分数为1％的十七氟癸基硅烷溶液后再进行热压，可以使得环保复合面片层外表面在热压的过程中形成一层不连续的疏水层，一方面提高环保复合面片层表面的洁净能力，另一方面不影响环境湿度较高时，水分子在环保复合面片层上的扩散。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请采用电气石粉末以及控温相变填料和导热填料共同添加进基底材料中得到面片层，面片层具备释放负离子的功能，且可以更长时间、更频繁地释放负离子。
2、本申请优选采用磁性四氧化三铁作为控温相变填料的载体，并通过外加磁场的混合方式，以进一步提高控温相变填料在面片层中的分布不均匀性，提高面片层局部之间的温度差，提高面片层释放负离子的能力。
3、本申请优选通过采用硅藻土和改性的硅藻土添加到面片层中，以提高面片层的负离子释放能力。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
导热填料的制备例
制备例1
选用长度2μm，直径100nm的碳纳米管。
制备例2
选用长度2μm，直径100nm，且经过以下处理后的碳纳米管。
碳纳米改性处理包括以下步骤：
步骤1：将碳纳米管进行第一次改性处理：将碳纳米管用去离子水冲洗3次后，加入到质量分数70％的硝酸溶液浸泡4h，浸泡期间以50r/min的搅拌速度搅拌。浸泡结束后，过滤出碳纳米管，再用去离子水冲洗3次。冲洗后的碳纳米管放入60℃的烘箱中进行烘干。
步骤2：将步骤1中处理后的碳纳米管进行第二次改性处理：将1kg的十二烷基三甲基氯化铵、1.5kg的N,N-二甲基氨基丙胺、0.4kg的二乙基乙醇胺以及5kg的乙醇混合均匀，将步骤1中处理后的碳纳米管称取0.1kg用去离子水冲洗3次后，加入改性剂中进行超声处理30min，随后过滤并用去离子水冲洗3次后在50℃的烘箱中进行烘干。
制备例3-6与制备例2的区别在于，改性剂中各组分的含量不同。如下表1所示。
表1改性剂中各组分含量(kg)
Figure BDA0003718706030000051
控温相变填料的制备例
制备例7
控温相变填料的制备包括以下步骤：称取1kg三水合醋酸钠和0.1kg去离子水混合后，水浴升温至75℃，持续加热至完全熔化为透明液体后，开始搅拌，搅拌的转速设置为1200r/min，搅拌10min后，用200目的金属筛网向烧杯中缓慢筛入18g黄原胶，随后调节搅拌转速调至1500r/min，搅拌时间设置为30min。搅拌完成后加入20g十二水磷酸氢二钠，继续搅拌10min后，加入100g磁性四氧化三铁，调整转速为100r/min，搅拌1h后，停止加热，室温下自然冷却后粉碎，过180目筛后即可得到控温相变填料。
制备例8
制备例8与制备例7的区别在于，磁性四氧化三铁在制备控温相变填料前，先进行表面修饰处理，步骤如下：
步骤1：将0.75kg纳米四氧化三铁颗粒加入4L乙醇与水以质量比为1∶1配成的溶液中，再加入8kg十六烷基三甲基溴化铵，以搅拌速度为1200r/min的搅拌速度搅拌混合均匀，得到混合液A；
步骤2：向混合液A中，在搅拌下滴加0.06kg正硅酸乙酯，得到混合液B；
步骤3：向混合液B中，在搅拌下滴加0.15kg氨水；
步骤4：搅拌4小时后过滤，并依次乙醇和蒸馏水分别清洗3次。
制备例9-12与制备例8的区别在于控温相变填料中各组分含量不同，如下表2所示。
表2控温相变填料中各组分含量(kg)
Figure BDA0003718706030000061
制备例13与制备例7的区别在于，磁性四氧化三铁采用等量纳米二氧化硅代替。
改性硅藻土的制备例
制备例14
步骤1：将乙醇与水按质量比1∶1配制成乙醇水溶液，然后将KH570硅烷偶联剂加入乙醇水溶液中配制成质量浓度为5％的KH570硅烷偶联剂溶液，随后将硅藻土颗粒浸渍于KH570硅烷偶联剂乙醇水溶液中，搅拌混合24h，硅藻土颗粒与KH570硅烷偶联剂乙醇溶液的质量比为1∶10；
步骤2：将经过浸渍后的硅藻土颗粒过滤并置于60℃的烘箱中干燥；
步骤3：将烘干后的硅藻土颗粒浸渍于质量分数为5％的纳米磁性四氧化三铁乙醇水混合液中，其中乙醇与水的质量比为1∶1，搅拌混合2h；
步骤4：将步骤3中浸渍后的硅藻土颗粒过滤并用清水清洗3次后，置于70℃的环境中进行干燥。
制备例15-18与制备例14的区别在于，改性硅藻土颗粒制备过程中参数不同，如下表3所示。
表3改性硅藻土制备参数
Figure BDA0003718706030000071
实施例
实施例1
实施例1公开了一种环保复合面片层的制备方法，包括以下步骤：
S1：将基底材料加热至260℃熔化后，再按比例加入电气石粉末、导热填料、控温相变填料和颜料，以1200r/min的转速搅拌混合1h；搅拌过程中混合料始终处于磁场强度为1T的非均匀磁场下；
S2：将搅拌后的混合料通过挤出冷却定型得到环保复合面片层。
上述各原料组分含量分别为：基底材料100kg、电气石粉末15kg、导热填料5kg、控温相变填料4kg、颜料5kg。其中基底材料选用PVC，电气石粉末选用粒径为10μm的电气石粉末，导热填料选用制备例1中的导热填料，控温相变填料采用制备例13的控温相变填料，颜料采用钛白粉。
实施例1还公开了一种环保复合面片层的应用方法，包括以下步骤：
B1：将待装饰基层表面用乙醇喷涂后进行擦拭清理；
B2：在待装饰基层表面刷涂一层丙酮，并在环保复合面片层的外表面上沿环保复合面片层的长度方向间隔2cm刷涂条状的体积分数为1％的十七氟癸基硅烷溶液；
B3：将环保复合面片层在170℃下热压到待装饰基层表面。
实施例2-13与实施例1的区别在于导热填料和控温相变填料选取不同。如表4所示。
表4导热填料和控温相变填料选用的制备例
实施例 导热填料 控温相变填料
实施例2 制备例2 制备例13
实施例3 制备例3 制备例13
实施例4 制备例4 制备例13
实施例5 制备例5 制备例13
实施例6 制备例6 制备例13
实施例7 制备例2 制备例7
实施例8 制备例2 制备例8
实施例9 制备例2 制备例9
实施例10 制备例2 制备例10
实施例11 制备例2 制备例11
实施例12 制备例2 制备例12
实施例13-17与实施例8的区别在于，环保复合面片层中原料组分不同,如表5，其中改性硅藻土颗粒均采用制备例14中制备得到改性硅藻土颗粒。
表5环保复合面片层中各原料组分及含量
Figure BDA0003718706030000081
实施例18-21与实施例17的区别在于，改性硅藻土颗粒依次采用制备例15、16、17、18中制备得到改性硅藻土颗粒。
对比例
对比例1
与实施例1的区别在于环保复合面片层中不含电气石粉末、导热填料和控温相变填料。
对比例2
与实施例1的区别在于环保复合面片层中不含导热填料和控温相变填料。
对比例3
与实施例1的区别在于环保复合面片层中不含控温相变填料。
对比例4
与实施例16的区别在于环保复合面片层中不含改性硅藻土颗粒。
性能检测试验
1.采用JC/T 1016-2006《材料负离子发生量的测试方法》进行检测各实施例和对比例的环保复合面片层的负离子发生量，测试设备为静态空气离子测试仪，结果见表6。
2.将各实施例和对比例的环保复合面片层置于温度从10℃-60℃，并且以1℃/min的速度变化的环境中，循环一次后控制恒温60℃，用静态空气离子测试仪记录25min、50min、60min、70min时的负离子发生量，结果见表7。
表6
实施例 负离子释放个数(个/cm3)
实施例1 3421
实施例2 3722
实施例3 3821
实施例4 3934
实施例5 4123
实施例6 4561
实施例7 5821
实施例8 5123
实施例9 5321
实施例10 5412
实施例11 5656
实施例12 5821
实施例13 6181
实施例14 6231
实施例15 6322
实施例16 6398
实施例17 6411
对比例1 0
对比例2 1219
对比例3 2459
对比例4 6255
表7
Figure BDA0003718706030000101
结论：通过表6可以看出，本申请中添加有控温相变填料和导热填料的实施例1的环保复合面片层释放负离子的能力比对比例1、2、3好，说明电气石粉末、控温相变填料和导热填料三者的复配可在一定程度带上提高环保复合面片层的负离子释放能力。再通过实施例1与实施例2-6可以看出，导热填料碳纳米管经过处理后在环保复合面片层中分散更加均匀，电气石粉末上的温度变化更为明显，环保复合面片层的负离子释放能力进一步提高。再通过实施例2与实施例8-12进行对比可知，环保复合面片层的中控温相变填料采用磁性四氧化三铁作为载体后，控温相变填料在环保复合面片层中的分布更不均匀，从而使得部分电气石粉末可以受到更长时间的温度变化的刺激，从而释放更多的负离子。再通过实施例13-17以及对比例4进行对比后可以看出，硅藻土颗粒和改性硅藻土颗粒的复配也能进一步提高环保复合面片层释放负离子的能力。
根据表7的数据可以看出，当环境温度发生变化时，本申请中采用的控温相变填料以及导热填料共同复配后得到的环保复合面片层可以更长时间地释放负离子，并且释放更多的负离子。主要原因就在于控温相变填料可以进一步延长环保复合面片层中电气石粉末中的温度变化时间，通过在环保复合面片层的局部位置布置出温度变化慢的位点，从而使得环保复合面片层内部的温度不会很快达到恒温，从而给予电气石粉末更多的热电效应次数，释放更多的负离子。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种环保复合面片层，其特征在于，包括以下重量份数的组分制备得到：
基底材料 100-120份；
电气石粉末 15-20份；
导热填料 5-8份；
控温相变填料 4-5份；
颜料 5-10份；
所述基底材料选自PP或PVC中的一种；
所述电气石粉末的粒径为10-40μm；所述导热填料包括碳纳米管；所述控温相变填料的粒径为1-100μm。
2.根据权利要求1所述的一种环保复合面片层，其特征在于：所述碳纳米管在用于制备环保复合面片层之前先进行改性处理，所述改性处理包括以下步骤：
步骤1：将碳纳米管用去离子水清洗后加入70%质量分数的硝酸溶液中进行第一次改性处理；
步骤2：将步骤1中处理后的碳纳米管用去离子水冲洗后加入改性剂中进第二次改性处理；
所述改性剂包括以下重量份数的组分：
十二烷基三甲基氯化铵 10-20份；
N,N-二甲基氨基丙胺 8-10份；
二乙基乙醇胺 4-6份；
乙醇 50-60份。
3.根据权利要求1所述的一种环保复合面片层，其特征在于：所述控温相变填料包括以下重量份数的原料制备得到：
三水合乙酸钠 800-1000份；
十二水磷酸氢钠 18-20份；
磁性四氧化三铁 80-100份；
黄原胶 15-18份。
4.根据权利要求3所述的一种环保复合面片层，其特征在于：所述磁性四氧化三铁预先进行表面修饰，得到纳米二氧化硅包覆的磁性四氧化三铁，具体步骤如下：
步骤1：将纳米四氧化三铁颗粒加乙醇水溶液中，再加入十六烷基三甲基溴化铵，混合均匀，得到混合液A；
步骤2：向混合液A中，在搅拌下滴加正硅酸乙酯，得到混合液B；
步骤3：向混合液B中，在搅拌下滴加氨水；
步骤4：搅拌4-5小时后进行过滤清洗。
5.根据权利要求1所述的一种环保复合面片层，其特征在于：所述环保复合面片层的原料中还添加有重量份数为3-5份的硅藻土颗粒和1-2份的改性硅藻土颗粒，所述改性硅藻土颗粒由以下步骤制备得到：
步骤1：将硅藻土颗粒用KH570硅烷偶联剂处理；
步骤2：将经过浸渍后的硅藻土颗粒过滤并置于60-80℃的干燥环境中干燥；
步骤3：将烘干后的硅藻土颗粒浸渍于质量分数为5-10%的纳米磁性四氧化三铁混合液中，搅拌混合1-6h；
步骤4：将步骤3中浸渍后的硅藻土颗粒过滤并用清水清洗后，置于70-80℃的环境中进行干燥。
6.权利要求1-5任一所述环保复合面片层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将基底材料熔化后，按比例加入其他原料，搅拌混合；搅拌过程中始终处于非均匀磁场下；
S2：将搅拌后的混合料通过冷却定型得到环保复合面片层。
7.根据权利要求6所述的一种环保复合面片层的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的磁场强度控制为0.1-1T。
8.权利要求1-5任一所述环保复合面片层的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
B1：将待装饰基层表面进行清理；
B2：在待装饰基层表面刷涂一层丙酮，在环保复合面片层的外表面上间隔刷涂条状的体积分数为1-2%的十七氟癸基硅烷溶液；
B3：将环保复合面片层热压到待装饰基层表面。
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