一种聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201610945404.7 | 申请日 | 2016-11-02 | 公开(公告)号 | CN106542773A | 公开(公告)日 | 2017-03-29 |
| 申请人 | 东莞市爱乐居环保科技有限公司; | 发明人 | 李绍龙; 唐世家; 吴沁; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种聚酯 纤维 增强阻裂型 硅 藻泥材料及其制备方法，所述聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料按照 质量 份数包括：15～35份 硅藻土 、20～40份重质 碳 酸 钙 、8～20份灰钙粉、8～20份 石英 砂、2～5份纳米二 氧 化 钛 、1～4份负离子粉、0.5～2.5份 纤维素 醚、0.1～0.5份预糊化 淀粉 和0.1～2份聚酯纤维。本发明聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料以硅藻土、重质碳酸钙、灰钙粉、石英砂、纳米二氧化钛、负离子粉和聚酯纤维为原材料，结合无毒害可再生的胶粘剂纤维素醚和预糊化淀粉，具有极强的抗裂性和抗粉化能 力 ，其制备方法安全环保，生产成本低，易于大规模生产。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料，其特征在于：所述聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料按照质量份数包括：15～35份硅藻土、20～40份重质碳酸钙、8～20份灰钙粉、8～20份石英砂、2～5份纳米二氧化钛、1～4份负离子粉、0.5～2.5份纤维素醚、0.1～0.5份预糊化淀粉和0.1～2份聚酯纤维。 |
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| 说明书全文 | 一种聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料及其制备方法技术领域背景技术[0002] 硅藻泥是一种天然环保内墙装饰材料，用来替代墙纸和乳胶漆，起到内墙装饰及室内空气净化作用，其主要原料为硅藻土、无定型二氧化硅。由于硅藻土的表面含有丰富的细孔，内部含有少量介孔和微孔，使得其具有独特的多级孔道结构。硅藻土的比表面积能达到65m2/g，质轻无毒，粉体堆积密度只有0.34-0.65g/m3，因而具有较强的吸附性，可作为助滤、吸附、保温隔热及催化载体材料等；由于其主要成分为无定型二氧化硅(SiO2.nH2O)，因此还具有热稳定性好、阻燃和耐酸耐腐蚀等优点。得益于其防霉抗菌、调节湿度、隔音隔热、净化甲醛或苯类等易挥发性物质的多功能环保作用，近年来硅藻泥在建筑内墙材料方面的应用越来越多。 [0004] 公开号为CN 105948675A的中国专利文献公开了一种室内用热反射隔热硅藻泥，由石膏、硅藻土、可再分散性胶粉、中空玻璃微珠、颜料、滑石粉、二氧化硅、分散剂、增稠剂制备所得，该产品热反射性、抗菌性、防水性、耐腐蚀性及稳定性优良，粘结强度高，固化时间短，施工方便，效率高。但是该专利所用的可再分散性胶粉属于有机类乳胶粉，虽然能使粘接更牢固，但是易堵死微孔，丧失硅藻泥的呼吸过滤作用，此外所用材料容易释放甲醛等VOC物质，无法做到真正的绿色环保。 [0005] 公开号为CN101700965A的中国专利文献公开了一种环保型硅藻泥壁材粉、壁材及其制备方法，该壁材主要采用硅藻土、高岭土、海泡石、蛭石粉等无机材料，防火保温、吸附净化的效果较好，但无机材料的粘合性能较差，容易掉粉、脱落。 [0006] 现有技术中硅藻泥采用的无机胶粘剂普遍强度偏低、保水性差、易脱粉、不能单独使用；而木质纤维品种单一、易吸水腐蚀、补强效果不够高等缺点，严重影响了硅藻泥的使用性能。 发明内容[0007] 本发明的目的在于提供一种聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料及其制备方法，本材料不含有害的挥发性有机化合物及游离甲醛，而且具有持久净化甲醛的效果，其性能指标满足JC/T 2177-2013《硅藻泥装饰壁材》的要求，具有环保、抗裂性好、粘接性强和耐久性高等优点。 [0008] 为实现上述目的，本发明提供了一种聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料。具体地，所述聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料按照质量份数包括：15～35份硅藻土、20～40份重质碳酸钙、8～20份灰钙粉、8～20份石英砂、2～5份纳米二氧化钛、1～4份负离子粉、0.5～2.5份纤维素醚、0.1～0.5份预糊化淀粉和0.1～2份聚酯纤维。 [0009] 优选地，所述聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料按照质量份数包括：20～30份硅藻土、25～35份重质碳酸钙、14～18份灰钙粉、14～16份石英砂、3～4份纳米二氧化钛、2～3份负离子粉、1～2份纤维素醚、0.2～0.4份预糊化淀粉和0.2～0.8份聚酯纤维。 [0010] 优选地，所述聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料按照质量份数包括：28份硅藻土、30份重质碳酸钙、18份灰钙粉、16份石英砂、3份纳米二氧化钛、3份负离子粉、1.5份纤维素醚、0.3份预糊化淀粉和0.2份聚酯纤维。 [0011] 优选地，所述硅藻土中二氧化硅含量不少于90％。 [0012] 优选地，所述重质碳酸钙粒径为23～150μm、所述灰钙粉粒径为23～150μm；所述石英砂粒径为150～830μm；所述负离子粉粒径为3.3～13μm；所述预糊化淀粉粒径小于160μm；所述纤维素醚粘度为20000～200000；所述聚酯纤维直径为20～100μm，长度为5～20mm。 [0013] 优选地，所述纳米二氧化钛为金红石型或锐钛型，以粉体或液体形式存在。 [0014] 优选地，所述聚酯纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中的一种。 [0015] 优选地，所述纤维素醚为羧甲基淀粉钠、羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素中的一种或几种。 [0017] 本发明第二方面提供了一种聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料的制备方法。具体地，所述方法包括以下步骤： [0018] 步骤一、制备混合粉末：将硅藻土、重质碳酸钙、灰钙粉、石英砂、负离子粉、纤维素醚和预糊化淀粉充分均匀，制得混合粉末； [0019] 步骤二、制备纳米二氧化钛混合溶液：将纳米二氧化钛和水混合后，在30～60KHz超声分散至均匀； [0020] 步骤三、制备混合浆料：将步骤一中的混合粉末边搅拌边加至步骤二制得的纳米二氧化钛混合溶液中，充分混匀，制得混合浆料； [0021] 步骤四、将聚酯纤维单丝分散开，加入混合浆料中搅拌1～5min，即制得聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料； [0022] 其中，所述步骤二中水与步骤三中混合粉末的质量比为1：1～2。 [0023] 本发明采用预糊化淀粉这种冷水速溶、粘结强度高、价廉物美的纯天然植物绿色胶粘剂，与纤维素醚复配得到新型无机胶凝体系；同时选取聚酯纤维作为增强纤维，聚酯纤维是一种合成型软纤维，常用在公路工程中作为增强纤维使用，具有良好的抗老化、耐碱、阻裂和抗冲击等优点。其在基材中形成均匀分布的三维支撑拉力体系，能有效提高硅藻泥的抗拉强度，减少裂缝产生，达到增强、增韧、抗冻的效果，提高材料的耐久性。 [0024] 本发明具有如下优点： [0025] 1、本发明的聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料，以硅藻土、重质碳酸钙、灰钙粉、石英砂、纳米二氧化钛、负离子粉和聚酯纤维为原材料，结合无毒害可再生的胶粘剂纤维素醚和预糊化淀粉，具有材料易于取得，安全环保，生产工艺简单，反应条件温和，生产成本低，易于大规模生产的特点。 [0026] 2、本发明利用生物可再生胶粘剂纤维素醚和预糊化淀粉相互配合，增强了胶粘剂保水保湿效果，大幅度提高了胶粘剂粘结强度，进一步提高了聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料的品质。 [0027] 3、本发明通过添加聚酯纤维，增强了聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料的耐碱性、耐水性，从而提高了聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料的抗裂性，抗粉化能力。 [0028] 4、本发明的聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料，通过各组分间的相互配合，具有调节湿度、隔音降噪、防火阻燃、净化空气、有益健康的作用。 具体实施方式[0029] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 [0030] 实施例1 [0031] 本实施例的聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料的制备方法，按以下步骤制备： [0032] 步骤一、制备混合粉末：将30份硅含量为95％的硅藻土、22份粒径80μm的重质碳酸钙、20份粒径60μm的灰钙粉、8份粒径600μm的石英砂、4份粒径3.3μm的负离子粉、0.8份粘度为20000的羧甲基纤维素钠和1份粒径130μm马铃薯淀粉充分均匀，制得混合粉末； [0033] 步骤二、制备纳米二氧化钛混合溶液：将4份金红石型纳米二氧化钛粉体和水混合后，在50KHz超声分散至均匀； [0034] 步骤三、制备混合浆料：将步骤一中的混合粉末边搅拌边加至步骤二制得的纳米二氧化钛混合溶液中，充分混匀，制得混合浆料； [0035] 步骤四、将1.3份直径为100μm，长度为18mm的聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维单丝分散开，加入混合浆料中搅拌4min，即制得聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料； [0036] 其中，所述步骤二中水与步骤三中混合粉末的质量比为1：1.4。 [0037] 实施例2 [0038] 本实施例的聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料的制备方法，按以下步骤制备： [0039] 步骤一、制备混合粉末：将28份硅含量为90％的硅藻土、30份粒径45μm的重质碳酸钙、18份粒径23μm的灰钙粉、16份粒径450μm石英砂、3份粒径12μm的负离子粉、0.5份粘度为80000的羧甲基淀粉钠、1份粘度为200000羟丙基甲基纤维素和0.3份粒径150μm的玉米淀粉充分均匀，制得混合粉末； [0040] 步骤二、制备纳米二氧化钛混合溶液：将3份锐钛型纳米二氧化钛粉体和水混合后，在60KHz超声分散至均匀； [0041] 步骤三、制备混合浆料：将步骤一中的混合粉末边搅拌边加至步骤二制得的纳米二氧化钛混合溶液中，充分混匀，制得混合浆料； [0042] 步骤四、将0.2份直径为60μm，长度为16mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维单丝分散开，加入混合浆料中搅拌1min，即制得聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料； [0043] 其中，所述步骤二中水与步骤三中混合粉末的质量比为1：2。 [0044] 实施例3 [0045] 本实施例的聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料的制备方法，按以下步骤制备： [0046] 步骤一、制备混合粉末：将15份硅含量为93％的硅藻土、35份粒径23μm的重质碳酸钙、16份粒径150μm的灰钙粉、20份粒径800μm的石英砂、2份粒径8μm的负离子粉、1份粘度为60000的羧甲基淀粉钠、0.5份粘度为120000的羧甲基纤维素钠、0.5份粘度为100000的羟丙基甲基纤维素和0.5份粒径120μm的木薯预糊化淀粉充分均匀，制得混合粉末； [0047] 步骤二、制备纳米二氧化钛混合溶液：将3份金红石型纳米二氧化钛粉体和水混合后，在30KHz超声分散至均匀； [0048] 步骤三、制备混合浆料：将步骤一中的混合粉末边搅拌边加至步骤二制得的纳米二氧化钛混合溶液中，充分混匀，制得混合浆料； [0049] 步骤四、将0.8份直径为70μm，长度为5mm的聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维单丝分散开，加入混合浆料中搅拌2min，即制得聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料； [0050] 其中，所述步骤二中水与步骤三中混合粉末的质量比为1：1.8。 [0051] 实施例4 [0052] 本实施例的聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料的制备方法，按以下步骤制备： [0053] 步骤一、制备混合粉末：将18份硅含量为92％的硅藻土、40份粒径150μm的重质碳酸钙、12份粒径90μm的灰钙粉、10份粒径830μm的石英砂、1份粒径10μm的负离子粉、0.2份粘度为80000的羧甲基淀粉钠、0.3份粘度为80000的羟丙基甲基纤维素和0.1份粒径100μm的马铃薯淀粉充分均匀，制得混合粉末； [0054] 步骤二、制备纳米二氧化钛混合溶液：将5份金红石型纳米二氧化钛粉体和水混合后，在45KHz超声分散至均匀； [0055] 步骤三、制备混合浆料：将步骤一中的混合粉末边搅拌边加至步骤二制得的纳米二氧化钛混合溶液中，充分混匀，制得混合浆料； [0056] 步骤四、将2份直径为20μm，长度为20mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维单丝分散开，加入混合浆料中搅拌5min，即制得聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料； [0057] 其中，所述步骤二中水与步骤三中混合粉末的质量比为1：1。 [0058] 实施例5 [0059] 本实施例的聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料的制备方法，按以下步骤制备： [0060] 步骤一、制备混合粉末：将35份硅含量为91％的硅藻土、20份粒径120μm的重质碳酸钙、8份粒径70μm的灰钙粉、17份粒径150μm的石英砂、3份粒径13μm的负离子粉、2.5份粘度为40000的羟丙基甲基纤维素和2份粒径90μm的玉米淀粉充分均匀，制得混合粉末； [0061] 步骤二、制备纳米二氧化钛混合溶液：将2份锐钛型纳米二氧化钛粉体和水混合后，在40KHz超声分散至均匀； [0062] 步骤三、制备混合浆料：将步骤一中的混合粉末边搅拌边加至步骤二制得的纳米二氧化钛混合溶液中，充分混匀，制得混合浆料； [0063] 步骤四、将0.1份直径为50μm，长度为10mm的聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维单丝分散开，加入混合浆料中搅拌3min，即制得聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料； [0064] 其中，所述步骤二中水与步骤三中混合粉末的质量比为1：1.2。 [0065] 现有技术为保证粘结强度通常加入了有毒害的有机类乳胶粉，本发明所用的胶粘剂为生物可再生的纤维素醚和预糊化淀粉，安全环保，且复配后结合二者的优点，达到保水保湿，大幅度提高粘结强度的效果。 [0066] 按实施例1～5中的各组分配比和方法制备的聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料，按国家JC/T 2177-2013《硅藻泥装饰壁材》标准要求对其容器中状态、施工性、初期干燥抗裂性(6h)、表干时间、耐碱性(48h)、粘接强度、耐温湿性能、硅藻成份、调湿性能、甲醛净化性能、甲醛净化效果持久性、防霉菌性能、防霉菌耐久性能、挥发性有机化合物总量、苯类含量、游离甲醛含量、可溶性重金属含量等进行测试，结果见表1、表2和表3。 [0067] 表1为聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料各项技术指标 [0068] [0069] 从表1中可以看出，聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料各项技术指标均达到了JC/T 2177-2013《硅藻泥装饰壁材》的规定。经测试未添加纤维的某配方硅藻泥在耐碱性(48h)测试中出现裂痕、脱落和溶出的现象，而添加聚酯纤维后，表面无起泡、裂纹、剥落，无明显变色，从而满足JC/T 2177-2013《硅藻泥装饰壁材》对耐碱性的要求。经测试添加预糊化淀粉的某配方硅藻泥的粘接强度标准态由0.42MPa提高到了0.63MPa，浸水后由0.22MPa提高到了0.46MPa，从而满足JC/T 2177-2013《硅藻泥装饰壁材》对粘接强度的要求。 [0070] 表2为聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料各项功能性指标 [0071] [0072] 从表2中可以看出，聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料各项功能性指标均达到了JC/T 2177-2013《硅藻泥装饰壁材》的规定，性能远超现有产品。 [0073] 表3为聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料有害物质释放指标 [0074] [0075] 注：挥发性有机化合物含量的检出限值为1g/kg；苯、甲苯、乙苯、二甲苯总和的检出限值为50mg/kg；游离甲醛的检出限值为5mg/kg；可溶性重金属的检出限值为10mg/kg。 [0076] 从表3中可以看出，聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料，其挥发性有机化合物含量、游离甲醛、可溶性重金属及苯、甲苯、乙苯等含量，均符合国家强制性标准JC/T 2177-2013《硅藻泥装饰壁材》规定的各项指标，是合格的硅藻泥装饰壁材。 [0077] 表4为实施例1～5制备得到的聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料施工后验证试验结果 [0078] [0079] 从表4中可以看出，本发明实施例1～5制备得到的聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料施工后效果明显强于现有产品，具有很好的防水性、抗裂性和抗粉化能力。此外，本发明制备方法操作简单，原料价廉环保，易于实现工业化。制得的聚酯纤维增强阻裂型硅藻泥材料具有调节湿度、隔音降噪、防火阻燃、净化空气、有益健康等作用。 |
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