一种聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201610945915.9 | 申请日 | 2016-11-02 | 公开(公告)号 | CN106542774A | 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 公开了一种聚丙烯腈 纤维 增强抗裂型 硅 藻泥材料及其制备方法，所述聚丙烯腈纤维增强抗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份聚丙烯腈纤维。本 申请 通过加入安全环保的 生物 粘结剂，结合增强抗裂的聚丙烯腈纤维，从而起到保 水 保湿，大幅度提高粘结强度的效果，并且增强了壁材的韧性及抗裂性能，有利于提高墙体表面强度、不易掉粉。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料，其特征在于：所述聚丙烯腈纤维增强抗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～ |
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| 说明书全文 | 一种聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料及其制备方法技术领域背景技术[0002] 硅藻泥材料因其优异的环保性能而备受装修业主的追捧，其内部孔隙率高达90％，能够起到保湿、吸附空气中颗粒物和有毒有害气体的作用，如何最大限度发挥硅藻泥材料的优势性能，同时增强其强度、附着力，以满足需求日益多样化的家装市场成为业界研究的重点。 [0003] 公开号为CN105399369A的中国专利文献公开了一种环保节能型硅藻泥涂料及其制备方法，该环保节能型硅藻泥涂料由灰钙粉、钛白粉、石英砂、纳米二氧化钛、硅藻土、羟丙基甲基纤维素、羧甲基淀粉钠、EVA胶粉、色粉适量、防霉剂，隔热反射功能材料组成，虽然做到了绿色环保，但EVA胶粉易堵死微孔，使硅藻泥丧失呼吸过滤作用，此外在该材料无法适应施工过程中温度的变化，容易出现开裂。 [0004] 公开号为CN101704656A的中国专利文献公开了一种内墙涂料组合物，该内墙涂料组合物由硅藻土、固化材料、功能辅助材料、骨架材料、麻纤维和钛白粉制成，其中固化材料采用贝壳粉或贝壳粉与4A沸石粉的混合物；功能辅助材料透气性的干酪素和海藻胶粉的混合物；骨架材料为白云石砂，虽然完全由天然素材构成，但其耐久性差、粘接强度低，同时无法适应施工过程中温度的变化，易出现褶皱及开裂。 [0005] 现阶段市面上也有一些能够吸附空气中有害物质的硅藻泥材料，但是普遍强度偏低、保水性差、易脱粉，不易推广。因此，急需一种粘接强度高、耐久性强、能适应温度的变化的藻泥材料。 发明内容[0006] 本发明的目的在于提供一种粘接性高、耐久性强、不含有害物质及游离甲醛的聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料及其制备方法，同时具有较好的韧性，能缓解因温度变化而改变的硅藻泥内部应力，增加了材料的抗裂的功能，其性能指标满足JC/T 2177-2013《硅藻泥装饰壁材》的要求。 [0007] 为实现上述目的，本发明提供了一种聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料。具体地，所述聚丙烯腈纤维增强抗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份聚丙烯腈纤维。 [0008] 优选地，所述聚丙烯腈纤维增强抗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0.15～0.8份聚丙烯腈纤维。 [0009] 优选地，所述聚丙烯腈纤维增强抗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0.15份聚丙烯腈纤维。 [0010] 优选地，所述硅藻土中二氧化硅含量不少于90％。 [0011] 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；所述聚丙烯腈纤维直径为5～80μm，长度为5～20mm。 [0012] 优选地，所述纳米二氧化钛为金红石型或锐钛型中的一种。 [0013] 优选地，所述纳米二氧化钛为粉体或液体。 [0014] 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。 [0016] 本发明第二方面提供了一种聚丙烯腈纤维增强抗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： [0017] 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； [0018] 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； [0019] 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； [0020] 步骤四、将聚丙烯腈纤维单丝分散开，加入混合浆料中搅拌1～5min，即制得聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料； [0021] 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。 [0022] 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；同时选取聚丙烯腈纤维作为增强纤维，聚丙烯腈纤维与硅藻泥基材之间的界面吸附粘接力和机械啮合力等增加了材料的抗裂性，纤维可分散收缩的能量，增强了壁材的韧性，同时缓解了温度变化引起的硅藻泥内部应力，从而避免了施工过程中开裂及褶皱的可能性。 [0023] 本发明具有如下优点： [0024] 1、本发明的聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料，不含有任何有毒物质，通过加入安全环保的生物可再生纤维素醚和预糊化淀粉，且结合二者的优点，从而达到保水保湿，大幅度提高粘结强度的效果。 [0025] 2、本发明不含有害的挥发性有机化合物及游离甲醛，生产工艺简单，具有阻燃和绿色环保的优点，并通过聚丙烯腈纤维缓解了温度变化引起的硅藻泥内部应力，从而避免了施工过程中开裂及褶皱的可能性，其综合性能优于现有的硅藻泥材料。 [0026] 3、本发明的聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料，以硅藻土、重质碳酸钙、灰钙粉、石英砂、纳米二氧化钛、负离子粉和聚丙烯腈纤维为原材料，结合无毒害可再生的胶粘剂纤维素醚和预糊化淀粉，具有生产工艺简单，反应条件温和，生产成本低的特点，易于大规模推广应用。 具体实施方式[0027] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 [0028] 实施例1 [0029] 本实施例的聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料的制备方法，按以下步骤制备： [0030] 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； [0031] 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； [0032] 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； [0033] 步骤四、将0.2份直径为13μm，长度为12mm的聚丙烯腈纤维单丝分散开，加入混合浆料中搅拌1min，即制得聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料； [0034] 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。 [0035] 实施例2 [0036] 本实施例的聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料的制备方法，按以下步骤制备： [0037] 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； [0038] 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； [0039] 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； [0040] 步骤四、将0.8份直径为5μm，长度为5mm的聚丙烯腈纤维单丝分散开，加入混合浆料中搅拌2min，即制得聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料； [0041] 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。 [0042] 实施例3 [0043] 本实施例的聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料的制备方法，按以下步骤制备： [0044] 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； [0045] 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； [0046] 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； [0047] 步骤四、将2份直径为60μm，长度为20mm的聚丙烯腈纤维单丝分散开，加入混合浆料中搅拌5min，即制得聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料； [0048] 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。 [0049] 实施例4 [0050] 本实施例的聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料的制备方法，按以下步骤制备： [0051] 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； [0052] 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； [0053] 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； [0054] 步骤四、将1.3份直径为50μm，长度为16mm的聚丙烯腈纤维单丝分散开，加入混合浆料中搅拌4min，即制得聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料； [0055] 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。 [0056] 实施例5 [0057] 本实施例的聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料的制备方法，按以下步骤制备： [0058] 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； [0059] 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； [0060] 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； [0061] 步骤四、将0.1份直径为40μm，长度为10mm的聚丙烯腈纤维单丝分散开，加入混合浆料中搅拌3min，即制得聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料； [0062] 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。 [0063] 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；另外，选取聚丙烯腈纤维作为增强纤维，聚丙烯腈纤维是道路工程最常用的两大增强抗裂纤维之一，弹性模量和抗拉强度较高，耐光和耐腐蚀性好，特别适合于高碱性硅藻泥材料。纤维与硅藻泥基材之间的界面吸附粘接力和机械啮合力等增加了材料的抗裂性，纤维可分散收缩的能量，增强了壁材的韧性，同时缓解了温度变化引起的硅藻泥内部应力，从而避免了施工过程中开裂及褶皱的可能性。 [0064] 按实施例1～5中的各组分配比和方法制备的聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料，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。 [0065] 表1为聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料各项技术指标 [0066] [0067] 从表1中可以看出，聚丙烯腈纤维增强抗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，而添加聚丙烯腈纤维后，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0.40MPa提高到了0.61MPa，浸水后由0.23MPa提高到了0.48MPa，从而满足JC/T 2177-2013《硅藻泥装饰壁材》对粘接强度的要求。 [0068] 表2为聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料各项功能性指标 [0069] [0070] 从表2中可以看出，聚丙烯腈纤维增强抗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。 [0071] 表3为聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料有害物质释放指标 [0072] [0073] 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。 [0074] 从表3中可以看出，聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料，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。 [0075] 将实施例1～5制备得到的聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料及现有产品分别施工完成后，将墙体及墙体表面升温至40℃、50℃和60℃恒温1h，结果如表4。 [0076] 表4为实施例1～5制备得到的聚丙烯腈纤维增强抗裂型硅藻泥材料在40～60℃的抗裂性试验结果 [0077] |
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