一种具有调湿功能的复合轻质陶瓷生态建材及其制备方法

摘要

本发明公开了一种具有调湿功能的复合轻质陶瓷生态建材及其制备方法。其原料成分质量百分比为：硅藻土10％～50％、粘土10％～30％、钾钠砂10％～25％、石英砂5％～35％、滑石砂1％～10％、水溶性造孔剂1％～5％、固体造孔剂5％～25％、石灰石15％～25％，将上述原料混合、球磨、造粒、成型、干燥、低温烧成、复合1％～5％的CaCl2，可以制备出含有多级孔结构的复合调湿轻质建材。本发明中的调湿轻质建材饱和湿容量高，吸、放湿响应快，且大大降低了硅藻土等珍贵资源的使用，降低了生产成本。该材料可以起到调节室内空气湿度、防霉、减轻墙体结构负荷，节约能源，改善人类生活环境。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种具有调湿功能的复合轻质陶 瓷生态建材的制备方法。

背景技术

空气相对湿度是衡量室内环境舒适度的一个重要参数，对于人体健康、空 气质量和物件保存都具有重要意义。目前常用的调湿手段包括加湿器或调湿材 料。而调湿材料主要分为下面几类：一类是单独利用硅藻土、沸石、海泡石、 石膏等天然多孔材料作为调湿材料；一类为高分子类吸水树脂；一类为盐类调 湿材料。其中，加湿设备需要消耗大量电能；而单独利用某种矿物原料制备调 湿材料会使得该矿物资源消耗过大且吸放湿响应速度慢、饱和湿容量低等缺 陷；对于高分子调湿材料其保水性过强，造成放湿敏感性低；无机盐类调湿材 料吸湿易水化，造成污染。这些都影响了材料的调湿效果和使用性能。

有公开号为CN101205135A中国专利涉及一种功能型内墙砖，主要由天 然非金属矿物蛋白石轻质岩制成，经过1100℃～1250℃烧成，具有自然调湿功 能；公布号为CN103172401A中国专利涉及一种具有调湿功能陶瓷墙面砖及 其制备方法，烧成温度为1160℃～1180℃，吸湿量大于70g/m²，放湿量为30～45 g/m²，公布号为CN102515726A中国专利涉及一种具有吸附功能的内墙砖及其 制备方法，该专利主要由内墙砖基础料和硅酸盐料组成，烧制成型。公布号为 CN102304348A中国专利涉及一种调湿材料的制备方法，主要原料为氧化铝、 硅藻土粉体、氯化钠、碳酸钾、有机物等制备出调湿材料。由上述专利可知， 目前调湿功能内墙砖要经过高温烧成，或者是制备粉体调湿材料。然而，高温 烧成会破坏原料中的微孔结构，降低吸湿速度以及饱和吸湿量。对于粉体调湿 材料，无机盐改性后虽然可以增加其吸湿敏感性，但由于粉体结构不稳定，吸 湿水化后的无机盐不易在粉体结构中滞留，会造成二次污染。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种具有调湿功能的复合轻 质陶瓷生态建材，该方法工艺简便，烧成温度低，吸放湿性能良好，资源综合 利用率高，节能环保。

一种具有调湿功能的复合轻质陶瓷生态建材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将下述原料混合：以质量百分比计，硅藻土10％～50％、粘土 10％～30％、钾钠砂10％～25％、石英砂5％～35％、滑石砂1％～10％、水溶性造 孔剂1％～5％、石灰石14％～25％；

(2)加入上述原料总重35％～60％的水，0.01～0.5％分散剂、0.01～0.5％坯 体增强剂，进行球磨，球磨后的泥浆除铁过筛、造粒、在造粒后的粉料中加入 5％～25％固体造孔剂，高速气流冲击机械混合均匀，陈腐10～24小时，压制成 型、干燥、然后在800℃～950℃烧成，保温时间10min～40min；

(3)将1％～5％CaCl₂复合在烧成后的产品的表层，即制得含有多级孔径 结构的调湿轻质建材。

所述粘土类为永和泥、中山泥、水洗泥和珠海泥中一种或两种以上，以四 种的混合为最佳。

所述水溶性造孔剂为聚丙烯酰胺或聚丙烯酸钠；所述固体造孔剂为木屑、 淀粉、碳粉、煤渣和石灰石中的一种或两种以上。

所述固体造孔剂过筛100目以上。

所述成型的压力为5MPa～20MPa。

所述分散剂为三聚磷酸钠、水玻璃、六偏磷酸钠或腐植酸钠。

所述坯体增强剂为木质磺酸钠、聚乙烯醇或CMC。

首先，本发明以硅藻土、永和泥、中山泥、水洗泥、珠海泥、钾钠砂、石 英砂、滑石砂、石灰石等自然界大量存在的天然矿物为原料，确保配方的稳定 性以及生产的可持续性。其次，造孔剂的添加方式为湿混与干混相结合的方式。 湿混表现在：将水溶性造孔剂混入到其它原料中一起球磨，球磨后的泥浆喷雾 造粒，造粒过程中，水溶性造孔剂迅速脱水，使得造孔剂均匀的包裹在粉体颗 粒内部中；干混表现在：喷雾造粒后所得粉粒与淀粉、木屑、碳粉、煤渣等固 体造孔剂再次进行机械干混，混合后的粉料经过压制成型烧成，使得产品内部 存在多级孔结构。其中大孔主要由干混固体造孔剂和压制成型后颗粒之间堆积 所产生，微孔主要是由硅藻土以及湿混时包裹在在颗粒中的水溶性造孔剂所产 生，这种多级孔结构赋予了产品大的饱和湿容量，也使得产品的比重得以降低。

以喷涂的方式复合无机盐CaCl₂，复合后的CaCl₂均匀的分散在产品坯体 表面，从而提高材料的吸湿敏感性。此外，通过添加造孔剂使得该产品内部具 有多级孔结构，这种结构不仅可以均匀分散的承载CaCl₂颗粒，而且可以将 CaCl₂吸湿过来的水蒸气得以转移，防止其水化，从而大大提高了产品的饱和 湿容量。最后，配方中石灰石的引入不仅可以降低烧成温度，而且也降低了烧 成过程中对微孔结构的破坏，保证了其较高的吸、放湿响应速度以及饱和湿容 量。最终使得该产品具有湿容量高、吸、放湿敏感性好、比重低，轻质，节能 环保等特征。

本发明与现有技术相比，本发明的有益效果是：

相比一般陶瓷砖1150℃～1250℃烧成温度，本发明烧成温度为800℃～950 ℃，低温烧成不仅节能，而且减少了对原料中微孔结构的破坏，确保产品具有 多级孔结构，从而使得产品吸放湿响应快、饱和湿容量大，可达2000g/m²， 可以将室内环境湿度维持在40％～70％这一舒适湿度范围。此外，由于该产品 经过烧成工序，相比同类调湿材料，其强度高，大于9MPa，使用寿命长。最 后，本发明配方中低品位原料利用率高，可达50％～90％，大大降低了硅藻土 等珍贵资源的使用，降低了生产成本。

附图说明

图1为实施例1制得产品的x射线衍射图。

图2为实施例1制得产品的扫描电镜图。

图3为CaCl₂改性前后的产品随时间吸放湿性能测试曲线(吸湿过程环境 湿度为95％，放湿过程环境湿度为35％，环境温度为25℃)。

图4为实施例2的产品随时间吸放湿性能测试曲线(吸湿过程环境湿度为 95％，放湿过程环境湿度为35％，环境温度为25℃)。

图5为实施例3的产品随时间吸放湿性能测试曲线(吸湿过程环境湿度为 95％，放湿过程环境湿度为35％，环境温度为25℃)。

具体实施方式

下面对本发明做进一步描述，但本发明的实施方式不限于此，对未特别说 明的工艺参数，可参照常规技术进行。

实施例1

将硅藻土、永和泥、中山泥、水洗泥、珠海泥、钾钠砂、石英砂、滑石砂、 石灰石、聚丙烯酰胺按质量比为40:5:5:2:3:10:10:5:15:5称料，混合均匀，加入 总质量0.5％的三聚磷酸钠和0.5％的木质磺酸钠，料：球：水按1:1:0.6球磨 24小时、球磨好的泥浆除铁然后过万孔筛、筛余2％，喷雾造粒，加入粉料总 重10％的过200目筛的淀粉，用高速气流磨混合均匀，混合后的粉料陈腐24 小时，然后压制成型，成型压力为16MPa，在850℃烧成，保温20min，烧成 后，喷涂5％的CaCl₂测定其吸放湿性能。图1为该实施例的x射线衍射图， 从图1中可以发现，烧成产品中的主晶相为石英晶相，该晶相赋予了产品的一 定机械强度。图2为该实施例的扫描电镜图，从图2可以看出产品的多级孔结 构，首先内部有大量大孔径的孔，然后原料中硅藻土又含有大量的微孔，大孔 加小孔的组合形式，使得产品具有优良的吸放湿敏感性，同时其饱和湿容量也 会得到提高。图3中CaCl₂改性后曲线表示该实施例的吸放湿曲线。图3说明 了经过CaCl₂改性后产品的吸湿性能得到非常明显的改善，吸、放湿响应快， 饱和湿容量大等特点。

实施例2

将硅藻土、永和泥、中山泥、水洗泥、珠海泥、钾钠砂、石英砂、滑石砂、 石灰石、聚丙烯酸钠按质量比为10:5:5:7:3:30:10:5:20:5称料，混合均匀，加入 总质量0.5％的三聚磷酸钠和0.5％的木质磺酸钠，料：球：水按1:1:0.6球磨 24小时、球磨好的泥浆除铁然后过万孔筛，筛余2％，喷雾造粒，加入粉料总 重5％的过250目筛的木屑，用高速气流磨混合均匀，混合后的粉料陈腐24 小时，然后压制成型，成型压力为20MPa，在900℃烧成，保温30min，测定 其吸放湿性能，图4为该实施例的吸放湿曲线。

实施例3

将硅藻土、永和泥、中山泥、水洗泥、珠海泥、钾钠砂、石英砂、滑石砂、 石灰石、聚丙烯酰胺按质量比为30:7:3:5:5:20:10:4:14:2称料，混合均匀，加入 总质量0.5％的三聚磷酸钠和0.5％的木质磺酸钠，料：球：水按1:1:0.6球磨 24小时、球磨好的泥浆除铁然后过万孔筛，筛余2％，喷雾造粒，加入粉料总 重5％的过250目筛的煤渣，用高速气流磨混合均匀，混合后的粉料陈腐24 小时，然后压制成型，成型压力为20MPa，在950℃烧成，保温30min，测定 其吸放湿性能，图5为该实施例的吸放湿曲线。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实 施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、 替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。