一种尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201610945932.2 | 申请日 | 2016-11-02 | 公开(公告)号 | CN106587746A | 公开(公告)日 | 2017-04-26 |
| 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 公开了一种尼龙 纤维 增强抗冲型 硅 藻泥材料及其制备方法，所述尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料按照 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份尼龙纤维。本发明尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料由硅藻土辅以尼龙纤维及多种材料混合而成，制备的尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料具有粘结强度高，抗冲击性强，热冷伸缩性能良好， 净化 空气能 力 强的优点，极大的提高了尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料的推广应用潜力。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料，其特征在于：所述尼龙纤维增强抗冲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份尼龙纤维。 |
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| 说明书全文 | 一种尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料及其制备方法技术领域背景技术[0002] 现在人们在美化自己居室的同时，也非常注重环保，所以硅藻泥在国内外越来越受到消费者的青睐。因为其不含有害化学物质，除了具有不燃、隔音、防水、重量轻以及隔热等特点外，还有除湿、除臭、净化室内空气等作用，是优良的环保型室内外装修天然材料。 [0004] 公开号为CN104277544A的中国专利文献公开了一种硅藻泥墙面膏，该硅藻泥墙面膏包括硅藻土、灰钙粉、羟丙基甲基纤维素、可再分散乳胶粉、水性苯丙乳液和水，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、伸缩性能能差、易裂，严重影响了硅藻泥的使用性能。因此，急需一种具有粘结强度高、抗冲击性强的增强型硅藻泥材料。 发明内容[0007] 本发明的目的在于提供一种尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料及其制备方法，本材料经合理配比后无须使用化学胶黏剂，不含有害的挥发性有机化合物及游离甲醛，能够在保持材料抗裂性、粘接性和耐久性的前提下，持久净化甲醛，调节室内湿度，其性能指标满足JC/T 2177-2013《硅藻泥装饰壁材》的要求。 [0008] 为实现上述目的，本发明提供了一种尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料。具体地，所述尼龙纤维增强抗冲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份尼龙纤维。 [0009] 优选地，所述尼龙纤维增强抗冲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份尼龙纤维。 [0010] 优选地，所述尼龙纤维增强抗冲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份尼龙纤维。 [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；所述尼龙纤维直径为5-120μm，长度为5～25mm。 [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，所述尼龙纤维为尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、尼龙610、尼龙612、尼龙46、尼龙1010或尼龙9T中的一种或多种。 [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尼龙纤维增强抗冲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、将尼龙纤维单丝分散开，加入混合浆料中搅拌1～5min，即制得尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料； [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；同时选取尼龙纤维作为增强纤维，由于其分子内部和分子间N-H键形成的氢键作用，使其在混合水溶液中的分散性好于大部分纤维，均匀的分散性也使得其与硅藻泥基材之间的界面吸附粘接力和机械啮合力更优，在硅藻泥基材受到挤压或开裂时，能显著降低应力集中，提高尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料的抗冲、抗压性能。 [0024] 本发明具有如下优点： [0025] 1、本发明的尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料，选用天然材料结合无毒害可再生的胶粘剂纤维素醚和预糊化淀粉，并使用尼龙纤维作为增强纤维，其吸附粘接力和机械啮合力大大增强，极大的提高了尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料的抗冲、抗压性能。 [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，进一步提高了尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料的品质。 [0027] 3、本发明通过添加尼龙纤维，增强了尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料的耐碱性、耐水性，从而提高了尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料的抗裂性，抗粉化能力。 [0028] 4、本发明的尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料，采用的材料安全无污染，有利于保护使用者的身体健康，同时通过各组分间的相互配合，具有耐水性强、耐洗刷、不脱粉、持久性好的特性。 [0029] 5、本发明选用廉价易得的天然材料经合理配比加工而成，不含有害的挥发性有机化合物及游离甲醛，具有材料易于取得，安全环保，粘结强度高，抗冲击性强，热冷伸缩性能良好的特点，是一种新型绿色环保建材。 具体实施方式[0030] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 [0031] 实施例1 [0032] 本实施例的尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料的制备方法，按以下步骤制备： [0033] 步骤一、制备混合粉末：将35份硅含量为94％的硅藻土、35份粒径150μm的重质碳酸钙、20份粒径120μm的灰钙粉、13份粒径150μm的石英砂、2份粒径13μm的负离子粉、2份粘度为80000的羧甲基淀粉钠和0.4份粒径140μm玉米淀粉充分均匀，制得混合粉末； [0034] 步骤二、制备纳米二氧化钛混合溶液：将2份金红石型纳米二氧化钛粉体和水混合后，在60KHz超声分散至均匀； [0035] 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； [0036] 步骤四、将0.4份直径为80μm，长度为22mm的尼龙66和1份直径为120μm，长度为5mm的尼龙1010单丝分散开，加入混合浆料中搅拌1min，即制得尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料； [0037] 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。 [0038] 实施例2 [0039] 本实施例的尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料的制备方法，按以下步骤制备： [0040] 步骤一、制备混合粉末：将15份硅含量为91％的硅藻土、25份粒径40μm的重质碳酸钙、14份粒径150μm的灰钙粉、20份粒径200μm石英砂、1份粒径9μm的负离子粉、1.5份粘度为20000的羧甲基淀粉钠、1份粘度为200000羟丙基甲基纤维素和0.5份粒径120μm的马铃薯淀粉充分均匀，制得混合粉末； [0041] 步骤二、制备纳米二氧化钛混合溶液：将4份锐钛型纳米二氧化钛粉体和水混合后，在50KHz超声分散至均匀； [0042] 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； [0043] 步骤四、将2份直径为90μm，长度为25mm的尼龙66单丝分散开，加入混合浆料中搅拌4min，即制得尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料； [0044] 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。 [0045] 实施例3 [0046] 本实施例的尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料的制备方法，按以下步骤制备： [0047] 步骤一、制备混合粉末：将25份硅含量为92％的硅藻土、20份粒径90μm的重质碳酸钙、12份粒径23μm的灰钙粉、8份粒径600μm的石英砂、2份粒径3.3μm的负离子粉、0.6份粘度为100000的羧甲基淀粉钠、0.6份粘度为140000的羧甲基纤维素钠、0.6份粘度为50000的羟丙基甲基纤维素和0.1份粒径90μm的木薯预糊化淀粉充分均匀，制得混合粉末； [0048] 步骤二、制备纳米二氧化钛混合溶液：将5份锐钛型纳米二氧化钛粉体和水混合后，在30KHz超声分散至均匀； [0049] 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； [0050] 步骤四、将0.2份直径为5μm，长度为18mm的尼龙6、0.2份直径为30μm，长度为12mm尼龙66和0.4份直径为110μm，长度为15mm尼龙9T单丝分散开，加入混合浆料中搅拌5min，即制得尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料； [0051] 其中，所述步骤二中水与步骤三中混合粉末的质量比为1：1.6。 [0052] 实施例4 [0053] 本实施例的尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料的制备方法，按以下步骤制备： [0054] 步骤一、制备混合粉末：将28份硅含量为95％的硅藻土、30份粒径23μm的重质碳酸钙、18份粒径60μm的灰钙粉、16份粒径700μm的石英砂、3份粒径8μm的负离子粉、0.5份粘度为30000的羧甲基淀粉钠、1份粘度为60000的羧甲基纤维素钠和0.3份粒径110μm的木薯预糊化淀粉充分均匀，制得混合粉末； [0055] 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55KHz超声分散至均匀； [0056] 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； [0057] 步骤四、将0.05份直径为12μm，长度为10mm的尼龙46和0.1份直径为20μm，长度为20mm的尼龙1010单丝分散开，加入混合浆料中搅拌3min，即制得尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料； [0058] 其中，所述步骤二中水与步骤三中混合粉末的质量比为1：1.3。 [0059] 实施例5 [0060] 本实施例的尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料的制备方法，按以下步骤制备： [0061] 步骤一、制备混合粉末：将20份硅含量为90％的硅藻土、40份粒径100μm的重质碳酸钙、8份粒径80μm的灰钙粉、18份粒径830μm的石英砂、4份粒径5.5μm的负离子粉、0.5份粘度为20000的羟丙基甲基纤维素和0.3份粒径160μm的玉米淀粉充分均匀，制得混合粉末； [0062] 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45KHz超声分散至均匀； [0063] 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； [0064] 步骤四、将0.5份直径为50μm，长度为10mm的尼龙6、0.4份直径为60μm，长度为15mm的尼龙66、0.3份直径为90μm，长度为12mm的尼龙11、0.3份直径为120μm，长度为25mm的尼龙12、0.2份直径为5μm，长度为14mm的尼龙610和0.3份直径为10μm，长度为17mm的尼龙612单丝分散开，加入混合浆料中搅拌2min，即制得尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料； [0065] 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。 [0066] 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，以尼龙纤维作为增强纤维，通过其分子内部和分子间N-H键形成的氢键作用，使其在混合水溶液中的分散性好于大部分纤维，均匀的分散性也使得其与硅藻泥基材之间的界面吸附粘接力和机械啮合力更优，在硅藻泥基材受到挤压或开裂时，能显著降低应力集中，达到抗冲抗压的性能。 [0067] 按实施例1～5中的各组分配比和方法制备的尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料，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。 [0068] 表1为尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料各项技术指标 [0069] [0070] 从表1中可以看出，尼龙纤维增强抗冲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，而添加尼龙纤维后，表面无起泡、裂纹、剥落，无明显变色，从而满足JC/T2177-2013《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0.67MPa，浸水后由0.23MPa提高到了 0.45MPa，从而满足JC/T 2177-2013《硅藻泥装饰壁材》对粘接强度的要求。 [0071] 表2为尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料各项功能性指标 [0072] [0073] 从表2中可以看出，尼龙纤维增强抗冲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。 [0074] 表3为尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料有害物质释放指标 [0075] [0076] 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。 [0077] 从表3中可以看出，尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料，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。 [0078] 表4为实施例1～5制备得到的尼龙纤维增强抗冲型硅藻泥材料施工后验证试验结果 [0079] [0080] 从表4中可以看出，本发明实施例1～5制备得到的尼龙纤维增强抗冲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。制得的尼龙纤维增强抗冲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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