本發(fā)明涉及一種改性凹凸棒土隔熱單元材料的制備方法，具體涉及一種納米鈦酸鍶/納米氧化錫/納米硫化鋅復(fù)合改性凹凸棒土隔熱單元材料的制備方法。
背景技術(shù)：
墻體保溫技術(shù)的研究應(yīng)用對(duì)于建筑能耗的降低及環(huán)境保護(hù)具有積極作用，性能優(yōu)良的墻體保溫隔熱材料是節(jié)能的物質(zhì)基礎(chǔ)，在建筑保溫中起到事半功倍的效果。其中隔熱保溫涂料在墻體保溫隔熱材料中占有重要地位，可節(jié)約建筑能耗30%以上。
凹凸棒土是一種晶型為2:1的富鎂硅酸鹽黏土礦物，其結(jié)構(gòu)為層鏈狀，外觀呈針狀或纖維狀。凹凸棒土的比表面積大（160-210m2/g），特殊的層鏈狀晶體結(jié)構(gòu)使其具有發(fā)達(dá)的沸石類(lèi)孔道，形成聚集多孔結(jié)構(gòu)，氣體被封閉于無(wú)數(shù)微小非連通的孔道內(nèi)，使對(duì)流傳熱效率忽略不計(jì)，由于氣體的導(dǎo)熱系數(shù)很小，因此凹凸棒土可以被制成保溫性能良好隔熱保溫涂料的隔熱單元材料。
程晟、王群英等人在其《改性凹凸棒土作為隔熱單元的新型水性隔熱外墻涂料的制備》一文中闡述了凹凸棒土采用2mol/l的鹽酸處理后，再用硅烷偶聯(lián)劑kh550處理凹凸棒土，可以顯著提高凹凸棒土隔熱單元的隔熱效果，將其添加到隔熱涂料中，隔熱涂料的隔熱效果良好。但是隨著人民生活水平的快速發(fā)展以及涂料工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)涂料的功能化要求越來(lái)越高，上述文獻(xiàn)制得的改性凹凸棒土功能比較單一，僅作為隔熱單元應(yīng)用于隔熱涂料。因此，本發(fā)明研究了一種納米鈦酸鍶/納米氧化錫/納米硫化鋅復(fù)合改性凹凸棒土隔熱單元材料的制備方法，制得的改性凹凸棒土具有良好的隔熱性能和光催化性能，不僅可以作為隔熱單元，還可以作為光觸媒應(yīng)用于保溫隔熱涂料，起到隔熱保溫、凈化環(huán)境、消毒殺菌的作用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于一種納米鈦酸鍶/納米氧化錫/納米硫化鋅復(fù)合改性凹凸棒土隔熱單元材料的制備方法。本發(fā)明制得的改性凹凸棒土具有良好的隔熱性能和光催化性能，不僅可以作為隔熱單元，還可以作為光觸媒應(yīng)用于保溫隔熱涂料，起到隔熱保溫、凈化環(huán)境、消毒殺菌的作用。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
一種納米鈦酸鍶/納米氧化錫/納米硫化鋅復(fù)合改性凹凸棒土隔熱單元材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）按照固液比1:20～30將凹凸棒土加入到摩爾濃度為1mol/l的硫酸溶液中，水浴加熱至70～80℃，然后對(duì)進(jìn)行高壓脈沖電場(chǎng)處理，電場(chǎng)強(qiáng)度為40～50kv/cm，脈沖電場(chǎng)頻率為300～400hz，處理時(shí)間為3～6s，處理完畢后在在1500～2500r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌20～30min，過(guò)濾，洗滌，烘干后在功率為200～300w的微波下加熱30～50min，再在功率為400～500w的微波下加熱15～25min，冷卻至室溫，待用；
（2）按照摩爾比1:1:0.4-0.6稱(chēng)取醋酸鍶、鈦酸四丁酯和四氯化錫，然后將醋酸鍶溶于3～4倍質(zhì)量的蒸餾水中，得溶液a；將鈦酸四丁酯溶于15～20倍體積的異丙醇中，得溶液b；將四氯化錫溶于蒸餾水配制成濃度為0.5mol/l的溶液，得溶液c；
（3）在磁力攪拌下將溶液a緩慢加入到溶液b中，繼續(xù)攪拌2～4min，然后再在磁力攪拌下緩慢加入溶液c，繼續(xù)攪拌3～5min，于磁力攪拌下緩慢加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氨水溶液，調(diào)節(jié)溶液ph=7～8，繼續(xù)攪拌至凝膠出現(xiàn)，用水洗滌至無(wú)cl-；
（4）按照質(zhì)量比1:4稱(chēng)取硫代乙酰胺和氯化鋅，待用；
（5）取相當(dāng)于氯化鋅4～6倍質(zhì)量的步驟（1）制得的凹凸棒土加水?dāng)嚢柚瞥芍亓繚舛葹?0～55%的漿液，超聲分散15～25min，待用；
（6）將氯化鋅溶于10～15倍質(zhì)量的水中，再加入硫代乙酰胺，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笤诖帕嚢柘录尤氩襟E（5）制得的漿液，超聲分散20～30min，在60～70℃水浴溫度下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)1～3h，冷卻至室溫，抽濾，洗滌干凈，在70～80℃溫度下真空干燥至恒重，即得凹凸棒土負(fù)載納米硫化鋅；
（7）按照質(zhì)量比1:3～4將步驟（3）制得的凝膠和步驟（6）制得的凹凸棒土負(fù)載納米硫化鋅混合，在1500～2000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌10～15min，靜置24～48h，過(guò)濾后置于液氮中快速冷凍，然后置在溫度為－35～-50℃、真空度為8-12pa的條件下真空冷凍干燥24～48h，干燥后在290～340℃下預(yù)燒1～2h，升溫至460～520℃，恒溫1.5～2.5h，再升溫至570～630℃，恒溫1～2h，再升溫至680～760℃，保溫0.5～1.5h，自然冷卻，次日取出，即得所需的納米鈦酸鍶/納米氧化錫/納米硫化鋅復(fù)合改性凹凸棒土隔熱單元材料。
步驟（5）中所述的超聲功率為200～300w。
步驟（6）中所述的超聲功率為150～250w。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明采用硫酸結(jié)合高壓脈沖電場(chǎng)對(duì)凹凸棒土進(jìn)行處理，不僅可以去除原土礦中的泥質(zhì)雜質(zhì)和碳酸鹽雜質(zhì)，而且還可以疏通孔洞，大大提高凹凸棒土的比表面積，從而顯著提高凹凸棒土隔熱單元的隔熱效果；然后以上述處理后的凹凸棒土為載體，氯化鋅和硫代乙酰胺為原料，通過(guò)水熱法制得凹凸棒土負(fù)載納米硫化鋅，再以取醋酸鍶、鈦酸四丁酯和四氯化錫為前驅(qū)體通過(guò)溶膠凝膠法制得復(fù)合凝膠，然后將復(fù)合凝膠包覆凹凸棒土負(fù)載納米硫化鋅，經(jīng)真空冷凍干燥、煅燒即得納米鈦酸鍶/納米氧化錫/納米硫化鋅復(fù)合改性凹凸棒土隔熱單元材料，該復(fù)合材料具有良好的隔熱性能和光催化性能，不僅可以作為隔熱單元，還可以作為光觸媒應(yīng)用于保溫隔熱涂料，起到隔熱保溫、凈化環(huán)境、消毒殺菌的作用。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種納米鈦酸鍶/納米氧化錫/納米硫化鋅復(fù)合改性凹凸棒土隔熱單元材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）按照固液比1:20將凹凸棒土加入到摩爾濃度為1mol/l的硫酸溶液中，水浴加熱至70℃，然后對(duì)進(jìn)行高壓脈沖電場(chǎng)處理，電場(chǎng)強(qiáng)度為40kv/cm，脈沖電場(chǎng)頻率為300hz，處理時(shí)間為6s，處理完畢后在在1500r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌30min，過(guò)濾，洗滌，烘干后在功率為200w的微波下加熱50min，再在功率為400w的微波下加熱25min，冷卻至室溫，待用；
（2）按照摩爾比1:1:0.5稱(chēng)取醋酸鍶、鈦酸四丁酯和四氯化錫，然后將醋酸鍶溶于3倍質(zhì)量的蒸餾水中，得溶液a；將鈦酸四丁酯溶于15倍體積的異丙醇中，得溶液b；將四氯化錫溶于蒸餾水配制成濃度為0.5mol/l的溶液，得溶液c；
（3）在磁力攪拌下將溶液a緩慢加入到溶液b中，繼續(xù)攪拌2min，然后再在磁力攪拌下緩慢加入溶液c，繼續(xù)攪拌3min，于磁力攪拌下緩慢加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氨水溶液，調(diào)節(jié)溶液ph=7，繼續(xù)攪拌至凝膠出現(xiàn)，用水洗滌至無(wú)cl-；
（4）按照質(zhì)量比1:4稱(chēng)取硫代乙酰胺和氯化鋅，待用；
（5）取相當(dāng)于氯化鋅4倍質(zhì)量的步驟（1）制得的凹凸棒土加水?dāng)嚢柚瞥芍亓繚舛葹?0%的漿液，超聲分散15min，待用；
（6）將氯化鋅溶于10倍質(zhì)量的水中，再加入硫代乙酰胺，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笤诖帕嚢柘录尤氩襟E（5）制得的漿液，超聲分散20min，在60℃水浴溫度下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)3h，冷卻至室溫，抽濾，洗滌干凈，在70℃溫度下真空干燥至恒重，即得凹凸棒土負(fù)載納米硫化鋅；
（7）按照質(zhì)量比1:3將步驟（3）制得的凝膠和步驟（6）制得的凹凸棒土負(fù)載納米硫化鋅混合，在1500r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌15min，靜置24h，過(guò)濾后置于液氮中快速冷凍，然后置在溫度為－35℃、真空度為8pa的條件下真空冷凍干燥24h，干燥后在290℃下預(yù)燒2h，升溫至460℃，恒溫2.5h，再升溫至570℃，恒溫2h，再升溫至680℃，保溫1.5h，自然冷卻，次日取出，即得所需的納米鈦酸鍶/納米氧化錫/納米硫化鋅復(fù)合改性凹凸棒土隔熱單元材料。
步驟（5）中所述的超聲功率為300w。
步驟（6）中所述的超聲功率為250w。
實(shí)施例2
一種納米鈦酸鍶/納米氧化錫/納米硫化鋅復(fù)合改性凹凸棒土隔熱單元材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）按照固液比1:25將凹凸棒土加入到摩爾濃度為1mol/l的硫酸溶液中，水浴加熱至75℃，然后對(duì)進(jìn)行高壓脈沖電場(chǎng)處理，電場(chǎng)強(qiáng)度為45kv/cm，脈沖電場(chǎng)頻率為350hz，處理時(shí)間為5s，處理完畢后在在2000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌25min，過(guò)濾，洗滌，烘干后在功率為250w的微波下加熱40min，再在功率為450w的微波下加熱20min，冷卻至室溫，待用；
（2）按照摩爾比1:1:0.5稱(chēng)取醋酸鍶、鈦酸四丁酯和四氯化錫，然后將醋酸鍶溶于3.5倍質(zhì)量的蒸餾水中，得溶液a；將鈦酸四丁酯溶于18倍體積的異丙醇中，得溶液b；將四氯化錫溶于蒸餾水配制成濃度為0.5mol/l的溶液，得溶液c；
（3）在磁力攪拌下將溶液a緩慢加入到溶液b中，繼續(xù)攪拌3min，然后再在磁力攪拌下緩慢加入溶液c，繼續(xù)攪拌4min，于磁力攪拌下緩慢加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氨水溶液，調(diào)節(jié)溶液ph=7.5，繼續(xù)攪拌至凝膠出現(xiàn)，用水洗滌至無(wú)cl-；
（4）按照質(zhì)量比1:4稱(chēng)取硫代乙酰胺和氯化鋅，待用；
（5）取相當(dāng)于氯化鋅5倍質(zhì)量的純化凹凸棒土加水?dāng)嚢柚瞥芍亓繚舛葹?2%的漿液，超聲分散20min，待用；
（6）將氯化鋅溶于12倍質(zhì)量的水中，再加入硫代乙酰胺，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笤诖帕嚢柘录尤氩襟E（5）制得的漿液，超聲分散25min，在65℃水浴溫度下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)2h，冷卻至室溫，抽濾，洗滌干凈，在75℃溫度下真空干燥至恒重，即得凹凸棒土負(fù)載納米硫化鋅；
（7）按照質(zhì)量比1:3.5將步驟（3）制得的凝膠和步驟（6）制得的凹凸棒土負(fù)載納米硫化鋅混合，在1800r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌12min，靜置36h，過(guò)濾后置于液氮中快速冷凍，然后置在溫度為－40℃、真空度為10pa的條件下真空冷凍干燥36h，干燥后在310℃下預(yù)燒1.5h，升溫至490℃，恒溫2h，再升溫至600℃，恒溫1.5h，再升溫至620℃，保溫1h，自然冷卻，次日取出，即得所需的納米鈦酸鍶/納米氧化錫/納米硫化鋅復(fù)合改性凹凸棒土隔熱單元材料。
步驟（5）中所述的超聲功率為250w。
步驟（6）中所述的超聲功率為200w。
實(shí)施例3
一種納米鈦酸鍶/納米氧化錫/納米硫化鋅復(fù)合改性凹凸棒土隔熱單元材料的制備方法，包括以下步驟：
（1）按照固液比1:30將凹凸棒土加入到摩爾濃度為1mol/l的硫酸溶液中，水浴加熱至80℃，然后對(duì)進(jìn)行高壓脈沖電場(chǎng)處理，電場(chǎng)強(qiáng)度為50kv/cm，脈沖電場(chǎng)頻率為400hz，處理時(shí)間為3s，處理完畢后在在2500r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌20min，過(guò)濾，洗滌，烘干后在功率為300w的微波下加熱30min，再在功率為500w的微波下加熱15min，冷卻至室溫，待用；
（2）按照摩爾比1:1:0.6稱(chēng)取醋酸鍶、鈦酸四丁酯和四氯化錫，然后將醋酸鍶溶于4倍質(zhì)量的蒸餾水中，得溶液a；將鈦酸四丁酯溶于20倍體積的異丙醇中，得溶液b；將四氯化錫溶于蒸餾水配制成濃度為0.5mol/l的溶液，得溶液c；
（3）在磁力攪拌下將溶液a緩慢加入到溶液b中，繼續(xù)攪拌4min，然后再在磁力攪拌下緩慢加入溶液c，繼續(xù)攪拌5min，于磁力攪拌下緩慢加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氨水溶液，調(diào)節(jié)溶液ph=8，繼續(xù)攪拌至凝膠出現(xiàn)，用水洗滌至無(wú)cl-；
（4）按照質(zhì)量比1:4稱(chēng)取硫代乙酰胺和氯化鋅，待用；
（5）取相當(dāng)于氯化鋅6倍質(zhì)量的步驟（1）制得的凹凸棒土加水?dāng)嚢柚瞥芍亓繚舛葹?5%的漿液，超聲分散25min，待用；
（6）將氯化鋅溶于15倍質(zhì)量的水中，再加入硫代乙酰胺，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笤诖帕嚢柘录尤氩襟E（5）制得的漿液，超聲分散30min，在70℃水浴溫度下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)1h，冷卻至室溫，抽濾，洗滌干凈，在80℃溫度下真空干燥至恒重，即得凹凸棒土負(fù)載納米硫化鋅；
（7）按照質(zhì)量比1:4將步驟（3）制得的凝膠和步驟（6）制得的凹凸棒土負(fù)載納米硫化鋅混合，在2000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌10min，靜置48h，過(guò)濾后置于液氮中快速冷凍，然后置在溫度為-50℃、真空度為12pa的條件下真空冷凍干燥48h，干燥后在340℃下預(yù)燒1h，升溫至520℃，恒溫1.5h，再升溫至630℃，恒溫1h，再升溫至760℃，保溫0.5h，自然冷卻，次日取出，即得所需的納米鈦酸鍶/納米氧化錫/納米硫化鋅復(fù)合改性凹凸棒土隔熱單元材料。
步驟（5）中所述的超聲功率為200w。
步驟（6）中所述的超聲功率為1500w。