一種用于凈化甲醛的硅藻泥裝飾材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于凈化甲醛的硅藻泥裝飾材料及其制備方法。具體而言，本發(fā)明的硅藻泥裝飾材料由按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)的如下組分構(gòu)成：精制硅藻土10.0~30.0份；粉體填料20.0~50.0份；可再分散膠粉2.0~5.0份；凝膠材料20.0~40.0份；分散介質(zhì)0.5~1.0份；納米二氧化鈦3.0~8.0份；改性劑1.0~4.0份；抗裂纖維3.0~5.0份；水20~80份。本發(fā)明的硅藻泥裝飾材料可有效增加甲醛凈化效率并顯著提高凈化持久性，避免物理吸附因飽和而失去吸附效果等弊端，可加速凈化速度。此外，本發(fā)明的硅藻泥裝飾材料還具有良好的觸變性，適宜造型，同時(shí)滿足機(jī)械噴涂、刷涂和輥涂等工藝要求，同時(shí)具備耐水、耐堿、不粉化、不開裂等有益性質(zhì)。
【專利說明】一種用于凈化甲醛的硅藻泥裝飾材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種具有甲醛凈化功能的含有改性納米 二氧化鈦的硅藻泥裝飾材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)境污染將會(huì)誘導(dǎo)人體產(chǎn)生病變，這已經(jīng)成為人們的共識(shí)。居住環(huán)境中彌漫著的 致病菌、PM2. 5細(xì)微顆粒及致病、致癌有機(jī)物越來越引起人們關(guān)注，室內(nèi)裝修材料產(chǎn)生的甲 醒、揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile Organic Compounds, V0C)、細(xì)小的粉塵顆粒、有毒成分已經(jīng)成 為消費(fèi)者在房屋裝修后首先關(guān)注的問題。其中，甲醛是一種無色、具有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣 體，在室溫下極易揮發(fā)，揮發(fā)量隨著溫度的升高而增大，對(duì)人的皮膚和粘膜具有強(qiáng)烈的刺激 作用，在人體內(nèi)可以轉(zhuǎn)變成甲醇，對(duì)視神經(jīng)產(chǎn)生不良影響。長(zhǎng)期接觸低劑量甲醛容易引起慢 性呼吸道疾病、妊娠綜合癥及新生兒體質(zhì)降低，情況嚴(yán)重者甚至引起鼻咽癌。高濃度甲醛對(duì) 神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、肝臟等都有毒害作用。
[0003] -般來說，傳統(tǒng)的有機(jī)物因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜且種類繁多而難以去除且容易造成二次污 染，利用活性炭去除環(huán)境中彌漫的有機(jī)物或其他有害成分的效率雖高，但因其吸附量有限， 也容易造成二次污染。相較而言，納米二氧化鈦則是一種高效的光觸媒類材料，其具有良好 的光催化活性，能夠快速分解有機(jī)物，在紫外線照射過程中產(chǎn)生氧化能力較強(qiáng)的氫氧自由 基團(tuán)，具有抑菌、殺菌、脫臭、自清潔等眾多優(yōu)點(diǎn)，被視為極具潛力的環(huán)保類產(chǎn)品。
[0004] 中國(guó)專利CN103086652A公開了一種硅藻泥的制備方法，其由精硅藻土、甲基纖維 素、竹炭、貝殼粉按特定比例配制；中國(guó)專利CN102633475A公開了一種無膠硅藻泥的制備 方法，其由硅藻土、膨潤(rùn)土、高嶺土、活性白土、石英砂、海泡石、碳酸鈣、麥飯石粉、納米二氧 化鈦粉末、纖維、凹凸棒土、羥丙基甲基纖維素、顏料組成，可消除室內(nèi)污染、調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度、 消除異味，隔離噪音和防火阻燃；中國(guó)專利CN103146264A公開了一種多功能硅藻泥的制備 方法，其以醋酸乙烯酯--乙烯共聚乳液（VAE)與硅溶膠按質(zhì)量比1:1混合復(fù)配物為成膜 物，以硅藻土為調(diào)濕填料，以高分子吸水性樹脂為調(diào)濕劑，以相變儲(chǔ)能微膠囊粉體為蓄能調(diào) 溫填料，以負(fù)離子抗菌添加劑為抗菌防霉材料，在多種助劑的配合下，用常規(guī)涂料生產(chǎn)設(shè)備 攪拌混合制備而成；中國(guó)專利CN103496916A公開了一種高硅藻土含量的硅藻泥壁材及其 制備方，由硅藻土、可分散膠粉、羥丙基甲基纖維素醚、硅酸鹽水泥、灰鈣粉、凹凸棒粉、白色 水洗石英砂、絹云母粉、沸石粉、亞麻纖維、納米ZnO粉末、納米銀顆粒、有機(jī)硅憎水粉末和 無機(jī)顏料制成；中國(guó)專利CN103951357A公開了一種硅藻泥壁材及其制備方法，其組分包括 硅藻土、微膠囊香精、填料、骨料、光觸媒物質(zhì)、顏料以及膠凝物質(zhì)。雖然上述專利提及選用 竹炭、納米二氧化鈦、負(fù)離子、納米ZnO粉末、納米銀顆粒、光觸媒等不同物質(zhì)對(duì)環(huán)境進(jìn)行凈 化，但卻鮮有提及選用有機(jī)胺鹽及有機(jī)鉬金屬鹽改性的納米二氧化鈦對(duì)環(huán)境中的甲醛進(jìn)行 凈化。因此，研發(fā)一種新的具有空氣凈化功能的室內(nèi)裝飾材料已經(jīng)成為當(dāng)前緊迫且重要的 課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在室內(nèi)環(huán)境受到裝修或空氣污染的影響而導(dǎo)致甲醛、苯等揮發(fā)性有機(jī)物以及細(xì)微 粉塵對(duì)人體產(chǎn)生傷害的基礎(chǔ)上，本發(fā)明研制出一種具有室內(nèi)環(huán)境凈化功能的硅藻泥裝飾材 料及其制備方法，該硅藻泥裝飾材料具有良好的甲醛凈化效率及甲醛凈化持久性，其性能 指標(biāo)滿足JC/T 2177-2013《硅藻泥裝飾壁材》標(biāo)準(zhǔn)要求，具有耐水、耐堿、不粉化、不開裂等 優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明的總體思路：通過硅藻土的多孔性結(jié)構(gòu)負(fù)載改性納米二氧化鈦，從而制成 利用可見光催化降解甲醛的納米二氧化鈦/硅藻土復(fù)合體系，進(jìn)而復(fù)配凝膠材料、功能型 有機(jī)材料及其他成分，最終配制成本發(fā)明的硅藻泥裝飾材料。經(jīng)過改性的納米二氧化鈦可 以在可見光條件下充分降解甲醛，達(dá)到凈化環(huán)境的目的，克服了未經(jīng)改性的納米二氧化鈦 凈化效率低，凈化不持久等弊端。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種用于凈化甲醛的硅藻泥裝飾 材料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，所述硅藻泥裝飾材料由如下組分構(gòu)成： 精制娃藻土 10. (Γ25. 0份； 粉體填料 20. (Γ40. 0份； 可再分散膠粉 2. (Γ4. 0份； 凝膠材料 20. (Γ35. 0份； 分散介質(zhì) 0. 5~1. 0份； 納米二氧化鈦 3. (Γ8. 0份； 改性劑 I. (Γ4. 0份； 抗裂纖維 3. (Γ5. 0份； 水 20?80份。
[0008] 上述技術(shù)方案中，所述精制硅藻土呈輕質(zhì)多孔結(jié)構(gòu)，色澤為白色、淺灰色或黃色， 其中非晶態(tài)二氧化硅的含量為80%以上，并且優(yōu)選粒徑小于5Mm的白色精制硅藻土、淺灰色 精制硅藻土或其任意比例的混合物。
[0009] 上述技術(shù)方案中，所述粉體填料為本領(lǐng)域中常規(guī)使用的任意填充成分，其作為填 充成分而不參與整體反應(yīng)，其包括(但不限于）石英砂、碳酸鈣、沉淀硫酸鋇等，并且優(yōu)選通 過化學(xué)合成或機(jī)械研磨生成的粒徑在〇. 〇〇lmm~2mm之間的碳酸I丐、通過機(jī)械研磨生成的粒 徑在0. 00 lmnT3mm之間的石英砂或粒徑在0. 00 lmnTO. Olmm之間的沉淀硫酸鋇。
[0010] 上述技術(shù)方案中，所述可再分散膠粉為水溶性可再分散粉末，可通過水進(jìn)行再分 散、溶解并形成乳液來使用，其包括(但不限于)聚丙烯酸酯膠粉、乙烯-醋酸乙烯酯膠粉、聚 丁苯膠粉及其任意比例的混合物，并且優(yōu)選玻璃化溫度在-l〇°C ~+20°C之間的上述膠粉。 [0011] 上述技術(shù)方案中，所述凝膠材料為無機(jī)材料，在水的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成不 溶不熔的凝膠體，其包括(但不限于）硅酸鹽水泥、氧化鈣、生石膏(二水合硫酸鈣）及其任意 比例的混合物。
[0012] 上述技術(shù)方案中，所述分散介質(zhì)為無機(jī)或有機(jī)材料，在水的作用下形成締合結(jié)構(gòu)， 可充分降低顆粒摩擦，增加粉體潤(rùn)滑性能，其包括(但不限于）纖維素、聚丙烯酰胺、膨潤(rùn)土、 硅酸鎂鋁及其任意比例的混合物；所述纖維素包括(但不限于)羥乙基纖維素（HEC)、羥乙基 甲基纖維素（HEMC)、羥甲基纖維素（HMC)、羥丙基甲基纖維素（HPMC)及其任意比例的混合 物，其粘度在IOOOOmPa · s~300000mPa · s之間；所述聚丙烯酰胺的分子量在100萬~3000 萬之間。
[0013] 上述技術(shù)方案中，所述納米二氧化鈦以液體或粉體狀態(tài)存在，其包括(但不限于） 金紅石型納米二氧化鈦及銳鈦型納米二氧化鈦，并且優(yōu)選粒徑在5nnTl00nm之間的銳鈦型 納米二氧化鈦。
[0014] 上述技術(shù)方案中，所述改性劑為有機(jī)胺和有機(jī)金屬鹽的混合物，所述有機(jī)胺優(yōu)選 有機(jī)季銨鹽，所述有機(jī)金屬鹽優(yōu)選有機(jī)鉬鹽。
[0015] 上述技術(shù)方案中，所述抗裂纖維包括(但不限于）木纖維、聚丙烯纖維、碳纖維及 其任意比例的混合物，并且優(yōu)選纖維長(zhǎng)度在0. 01mnT3mm之間的上述纖維，優(yōu)選粒徑介于 0. 01謹(jǐn)?0· 1謹(jǐn)?shù)纳鲜隼w維。
[0016] 另一方面，本發(fā)明還提供一種上述用于凈化甲醛的硅藻泥裝飾材料的制備方法， 其包括以下步驟： 1) 將納米二氧化鈦加入到水中，超聲分散至均勻，得到納米二氧化鈦溶液； 2) 將改性劑加入到步驟1)中獲得的所述納米二氧化鈦溶液中，機(jī)械分散后，得到改性 納米二氧化鈦溶液； 3) 將步驟2)中獲得的所述改性納米二氧化鈦溶液加入到精制硅藻土中，機(jī)械分散至所 述精制硅藻土完全吸附所述改性納米二氧化鈦溶液，得到改性硅藻土粉末； 4) 將粉體填料、凝膠材料、可再分散膠粉、分散介質(zhì)、抗裂纖維加入到步驟3)中獲得的 所述改性硅藻土粉末中，機(jī)械攪拌至均勻，最終得到用于凈化甲醛的硅藻泥裝飾材料。
[0017] 由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)： 1. 甲醛凈化性能更佳：與未經(jīng)改性的二氧化鈦相比，改性納米二氧化鈦負(fù)載于硅藻土 孔隙后充分改變了常規(guī)納米二氧化鈦的禁帶能隙的光吸收區(qū)，可有效增加納米二氧化鈦的 凈化效率，經(jīng)測(cè)試甲醛凈化效率由76%提高到98%以上； 2. 凈化持久性更好：未經(jīng)改性的納米二氧化鈦配制的硅藻泥裝飾材料對(duì)環(huán)境甲醛凈 化持久性相對(duì)較差，而改性納米二氧化鈦配制的硅藻泥裝飾材料對(duì)環(huán)境甲醛的凈化持久性 可達(dá)到96%以上，性能提升效果顯著； 3. 環(huán)境凈化速度更快：與活性炭等物理吸附方式不同，改性納米二氧化鈦采用催化分 解方式對(duì)環(huán)境內(nèi)甲醛進(jìn)行消除，避免物理吸附因飽和而失去吸附效果等弊端，可加速凈化 速度； 4. 本發(fā)明的硅藻泥裝飾材料具有良好的觸變性，適宜造型，同時(shí)滿足機(jī)械噴涂、刷涂 和輥涂等工藝要求，同時(shí)具備耐水、耐堿、不粉化、不開裂等有益性質(zhì)。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步描述： 按照表1中記載的原料組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)制備用于凈化甲醛的硅藻泥室內(nèi)裝飾材料。
[0019] 表1.實(shí)施例中硅藻泥裝飾材料的原料組成及其質(zhì)量份數(shù)。

【權(quán)利要求】
1. 一種用于凈化甲醛的硅藻泥裝飾材料，其特征在于：按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，所述硅藻泥裝 飾材料由如下組分構(gòu)成： 精制娃藻土 10. (T30. 0份； 粉體填料 20. (T50. 0份； 可再分散膠粉 2. (T5. 0份； 凝膠材料 20. (T40. 0份； 分散介質(zhì) 0. 5~1. 0份； 納米二氧化鈦 3. (T8. 0份； 改性劑 1. (T4. 0份； 抗裂纖維 3. (T5. 0份； 水 20?80份； 其中： 所述精制硅藻土中非晶態(tài)二氧化硅的含量為80%以上； 所述可再分散膠粉為聚丙烯酸酯膠粉、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物膠粉、聚丁苯膠粉或 其任意比例的混合物； 所述凝膠材料為硅酸鹽水泥、氧化鈣、二水合硫酸鈣或其任意比例的混合物； 所述分散介質(zhì)為纖維素、聚丙烯酰胺、膨潤(rùn)土、硅酸鎂鋁或其任意比例的混合物； 所述納米二氧化鈦為金紅石型納米二氧化鈦或銳鈦型納米二氧化鈦； 所述改性劑為有機(jī)胺和有機(jī)金屬鹽的混合物； 所述抗裂纖維為聚丙烯纖維、木纖維、碳纖維或其任意比例的混合物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于凈化甲醛的硅藻泥裝飾材料，其特征在于：所述精制硅 藻土為粒徑小于5Mm的白色精制娃藻土、淺灰色精制娃藻土或其任意比例的混合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于凈化甲醛的硅藻泥裝飾材料，其特征在于：所述粉體填 料為石英砂、碳酸鈣或沉淀硫酸鋇。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于凈化甲醛的硅藻泥裝飾材料，其特征在于：所述可再分 散膠粉的玻璃化溫度在-l〇°C ~+20°C之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于凈化甲醛的硅藻泥裝飾材料，其特征在于：所述纖維素 為羥乙基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羥甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素或其任意比例的混 合物，其粘度在lOOOOmPa ? s?300000 mPa ? s之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于凈化甲醛的硅藻泥裝飾材料，其特征在于：所述聚丙烯 酰胺的分子量在100萬~3000萬之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于凈化甲醛的硅藻泥裝飾材料，其特征在于：所述納米二 氧化鈦為粒徑在5nnTl00nm之間的銳鈦型納米二氧化鈦。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于凈化甲醛的硅藻泥裝飾材料，其特征在于：所述有機(jī)胺 為有機(jī)季銨鹽，所述有機(jī)金屬鹽為有機(jī)鉬鹽。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于凈化甲醛的硅藻泥裝飾材料，其特征在于：所述抗裂纖 維的纖維長(zhǎng)度在0? 01mnT3mm之間。
10. -種權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的用于凈化甲醛的硅藻泥裝飾材料的制備方法， 其特征在于：所述制備方法包括以下步驟： 1) 將納米二氧化鈦加入到水中，超聲分散至均勻，得到納米二氧化鈦溶液； 2) 將改性劑加入到步驟1)中獲得的所述納米二氧化鈦溶液中，機(jī)械分散后，得到改性 納米二氧化鈦溶液； 3) 將步驟2)中獲得的所述改性納米二氧化鈦溶液加入到精制硅藻土中，機(jī)械分散至所 述精制硅藻土完全吸附所述改性納米二氧化鈦溶液，得到改性硅藻土粉末； 4) 將粉體填料、凝膠材料、可再分散膠粉、分散介質(zhì)、抗裂纖維加入到步驟3)中獲得的 所述改性硅藻土粉末中，機(jī)械攪拌至均勻，最終得到用于凈化甲醛的硅藻泥裝飾材料。
【文檔編號(hào)】C04B28/14GK104402347SQ201410557051
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】陳曉龍, 施恩斌 申請(qǐng)人:蘇州市建筑科學(xué)研究院有限公司