CN109251564A - 一种无胶粉复合硅藻泥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无胶粉复合硅藻泥，其包括下列主要组分：硅藻土、重钙粉、填料、纤维素醚、马铃薯淀粉、纤维材料、胶凝材料、纳米二氧化钛、淀粉醚。其不使用工业合成胶粉或乳液作为粘接剂，从而避免了现有涂料中由于工业胶粉或乳液作为粘结剂而造成二次污染的问题；安全环保，同时分散性能佳；不仅能够吸附空气中的甲醛等有害气体，还能够将其分解，从而从根本上解决室内空气污染；另外其生产成本降低，耐候性佳。
Description
技术领域
本发明涉及建筑涂料技术领域，具体涉及一种无胶粉复合硅藻泥及其制备方法。
背景技术
目前的墙面装饰材料多处于单一粉刷美观效果，如双飞粉、腻子粉、壁纸、饰板等墙体装饰和纤维状结构制品。双飞粉、腻子粉属于填平美白；而所述纤维状结构材料壁纸、饰板在黏贴使用过程中都存在着易燃、发霉、脱落等问题，以及甲醇、重金属、氨等有毒害物质的超标风险。
传统的建筑涂料由于使用胶粉等粘结剂会散发出种类繁多且结构复杂的有机物而难以完全去除，容易造成二次污染；利用活性炭去除环境中弥漫的有机物或其他有害成分的效率虽高，但因其吸附量有限，也容易造成二次污染。相较而言，纳米二氧化钛则是一种高效的光触媒类材料，其具有良好的光催化活性，能够快速分解有机物，在紫外线照射过程中产生氧化能力较强的氢氧自由基团，具有抑菌、杀菌、脱臭、自清洁等众多优点，被视为极具潜力的环保类产品。
目前，硅藻泥涂料因其无毒环保且具有良好的触感，被广泛应用于建筑室内装饰工程，成为目前室内装饰材料的热点。硅藻泥(Diatom mud)是一种以硅藻土为主要原材料的新型墙壁装饰材料。硅藻是一种生活在海洋、湖泊中的藻类。这些生活在数百万年前的水生浮游类生物经过长时间的沉积形成了天然物质——硅藻土，硅藻土主要矿物成分为蛋白石及其变种，富含多种矿物质，质地轻软细腻多孔，适宜用于室内涂装涂料使用，其施工、涂抹、制作图案等过程中可任意造型，并且可以吸附空气中的甲醛并调节室内的温度，受到了人们的青睐。但目前硅藻泥涂料还存在生产成本高、分散困难、容易团聚等缺陷，有待进一步的改良优化。
因此，目前需要对现有硅藻泥的配方进行优化，以去除胶粉造成的负面影响，并使得硅藻泥涂料能够吸附并消除室内苯等有害物质；同时解决现有硅藻泥分散性能低的问题，降低生产成本，并提高涂料性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无胶粉复合硅藻泥，其不使用工业合成胶粉或乳液作为粘接剂，从而避免了现有涂料中由于工业胶粉或乳液作为粘结剂而造成二次污染的问题；安全环保，同时分散性能佳；不仅能够吸附空气中的甲醛等有害气体，还能够将其分解，从而从根本上解决室内空气污染；另外其生产成本降低，耐候性佳。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种无胶粉复合硅藻泥，所述硅藻泥以重量份数计包括下列组分：硅藻土25-35份、重钙粉1-5份、填料20-28份、纤维素醚1-4份、马铃薯淀粉2-5份、纤维材料5-8份、胶凝材料10-20份、纳米二氧化钛2-5份、淀粉醚3-8份。
进一步的，所述无胶粉复合硅藻泥以重量份数计包括下列组分：硅藻土28-32份、重钙粉2-4份、填料21-25份、纤维素醚2-3份、马铃薯淀粉3-4份、纤维材料6-7份、胶凝材料14-18份、纳米二氧化钛2-4份、淀粉醚4-7份。
在一个实施方案中，所述无胶粉复合硅藻泥以重量份数计包括下列组分：硅藻土30份、重钙粉3份、填料21份、纤维素醚3份、马铃薯淀粉4份、纤维材料7份、胶凝材料15份、纳米二氧化钛4份、淀粉醚6份。
在另一个实施方案中，所述无胶粉复合硅藻泥以重量份数计包括下列组分：硅藻土32份、重钙粉2份、填料23份、纤维素醚2份、马铃薯淀粉3份、纤维材料6份、胶凝材料16份、纳米二氧化钛2份、淀粉醚5份。
其中，各组分作用和功能如下：
硅藻土是一种生物化学沉积岩，由硅藻的细胞壁沉积而成，质地软而轻，有极强的吸水性，是热、声和电的不良导体，因此可作轻质、绝缘、隔音材料，又可用作液体的吸附物。可用于吸附、增加表面积，并可起到隔热和隔音的作用。硅藻土的细度可以为200目，优选600目，更优选1000目。在一个实施方案中，所述硅藻土为煅烧硅藻土，呈轻质多孔结构，色泽为白色，其中二氧化硅的含量为82％以上，粒径分布均匀集中。
重钙粉是用优质的石灰石为原料，经石灰磨粉机加工成白色粉体，它的主要成分是CaCO3。重钙具有白度高、纯度好、色相柔和及化学成分稳定等特点。在本发明中重钙粉与填料一起用作骨料，其细度为600目，优选800目。
所述填料可以使用膨润土、高岭土、凹凸棒土等，起到增加产品的体积，降低生产成本的作用。所述填料的细度为800目，优选1000目。
纤维素醚(cellulose ether)是由纤维素制成的具有醚结构的高分子化合物。纤维素经醚化后则能溶于水、稀碱溶液和有机溶剂，并具有热塑性。可以使用的纤维素醚包括甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素等，其可以增加本发明涂料的黏着性和保水性。
淀粉是由葡萄糖缩聚而成的一种多糖类物质的天然高分子化合物，是自然界来源最丰富的一种可再生物质，可降解，不会对环境造成污染。本发明涂料中使用马铃薯淀粉同淀粉醚以及纤维素成分相结合，可以替代现有涂料中使用的工业胶粉和乳液作为粘结剂，并具有一定保水功能。马铃薯淀粉的分子结构、理化性能以及粘接性能好于其他种类天然淀粉，从而更适宜用作室内装修涂料成分。
在一个实施方案中，所述马铃薯淀粉经过酸和加热改性，从而提高其胶黏性、稳定性和施工性能。所述改性方法例如包括：将马铃薯淀粉加入5-6倍重去离子水中，搅拌均匀获得淀粉乳液，然后加入3-5％的重量的混合有机酸，再向混合物中加入0.5-0.8％重量的次氯酸钠，搅拌均匀并加热至85-90℃，保持50-60min，然后干燥混合液体获得改性马铃薯淀粉。所述混合有机酸可以包括邻香豆酸10-15份、松香酸5-7份以及去离子水20-25份混合均匀。
纤维材料在本发明涂料中起到增加结构强度和涂料附着性能的作用，其能够增强涂料流挂性，并提高涂料产品使用后的抗剥落性能和耐候性。所述纤维材料可以使用现有涂料中通常使用的结构加强纤维材料，包括有机纤维材料和无机纤维材料。在一个实施方案中，所述纤维材料可以为沥青麻丝。
本发明涂料中使用的胶凝材料可以为灰钙粉、氢氧化钙粉、石膏粉等，其用作涂料的整体补强成分，并可用作填料。
纳米二氧化钛是白色疏松粉末，亦称钛白粉。直径在100纳米以下，屏蔽紫外线作用强，有良好的分散性和耐候性，具有抗线、抗菌、自洁净、抗老化性能。在本发明涂料中作为紫外线屏蔽剂，防止紫外线的侵害，并可以使产品抗日晒，不开裂、不变色及耐酸碱，并使得应用涂料后的墙壁具有吸附和分解甲醛的作用。纳米级的二氧化钛使涂料相有极强的化学稳定性，可显著提高本发明涂料的耐酸碱、防腐蚀性能，能用于环境较恶劣的工程施工。
淀粉醚即醚化淀粉，是淀粉分子中的羟基与反应活性物质反应生成的淀粉取代基醚。淀粉的醚化作用提高了粘度稳定性，且在强碱性条件下醚键不易发生水解，因此淀粉醚在本发明涂料中可以与马铃薯淀粉一起用作粘结剂，以取代现有涂料中使用的工业合成胶粉或乳液。本发明涂料中使用的淀粉醚可以包括羧甲基淀粉(CMS)、瓜耳胶醚等。
在一个实施方案中，所述无胶粉复合硅藻泥以重量份数计还包括润滑剂1-4份，优选2-3份。所述润滑剂可以为无机润滑剂或有机润滑剂，包括滑石粉、硬脂酸锌、聚乙烯醇、硅油等，以改善涂料的润滑性能和施工性能。
在一个实施方案中，所述无胶粉复合硅藻泥以重量份数计还包括消泡剂2-5份，优选2-3份。消泡剂用于增加涂料稳定性和可施工性，可以使用现有涂料中使用的消泡剂，包括例如有机聚醚酯、矿物油、醇类消泡剂等。
在一个实施方案中，所述无胶粉复合硅藻泥以重量份数计还包括无机颜料1-4份，优选2-3份。在一个实施方案中，所述无机颜料为氧化铁黄颜料。
本发明还提供了所述无胶粉复合硅藻泥的制备方法，所述方法包括下列步骤：
(1)在分散容器中加入重钙粉、填料、纤维材料、胶凝材料和硅藻土，搅拌均匀，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中依次加入纤维素醚、马铃薯淀粉和淀粉醚，每加入一种组分搅拌均匀后再加入另一种，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中加入纳米二氧化钛，搅拌均匀，得到环保型人造硅藻泥涂料。
进一步的，步骤(2)中还包括向第一混合物中加入以重量份数计1-4份的润滑剂以及2-5份的消泡剂的步骤，其中，润滑剂和消泡剂在加入淀粉醚后依次加入。
进一步的，步骤(3)中还包括向第二混合物中加入以重量份数计1-4份的无机颜料的步骤，其中无机颜料在加入纳米二氧化钛后加入。
进一步的，步骤(1)中搅拌速率300-350转/min，优选320-330转/min；搅拌时间15-30min。
进一步的，步骤(2)中搅拌速率380-420转/min，优选400-410转/min；搅拌时间10-15min。
进一步的，步骤(3)中搅拌速率150-220转/min，优选180-200转/min；搅拌时间5-10min。
本发明方法具有如下优点：
(1)本发明无胶粉复合硅藻泥不使用工业合成胶粉或乳液作为粘接剂，从而避免了现有涂料中由于工业胶粉或乳液作为粘结剂而造成二次污染的问题；
(2)不仅能够吸附空气中的甲醛等有害气体，还能够将其分解，从而从根本上解决室内空气污染；
(3)另外其生产成本降低，分散性和耐候性佳，安全环保。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例中无胶粉复合硅藻泥以重量份数计包括下列组分：硅藻土30份、重钙粉3份、填料21份、纤维素醚3份、马铃薯淀粉4份、纤维材料7份、胶凝材料15份、纳米二氧化钛4份、淀粉醚6份。
其制备方法包括下列步骤：
(1)在分散容器中加入重钙粉、填料、纤维材料、胶凝材料和硅藻土，搅拌均匀，搅拌速率320转/min，搅拌时间20min，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中依次加入纤维素醚、马铃薯淀粉和淀粉醚，每加入一种组分搅拌均匀后再加入另一种，搅拌速率400转/min，搅拌时间10min，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中加入纳米二氧化钛，搅拌均匀，搅拌速率200转/min，搅拌时间8min，得到环保型人造硅藻泥涂料。
实施例2
本实施例中无胶粉复合硅藻泥以重量份数计包括下列组分：硅藻土32份、重钙粉2份、填料23份、纤维素醚2份、马铃薯淀粉3份、纤维材料6份、胶凝材料16份、纳米二氧化钛2份、淀粉醚5份。
其制备方法包括下列步骤：
(1)在分散容器中加入重钙粉、填料、纤维材料、胶凝材料和硅藻土，搅拌均匀，搅拌速率340转/min，搅拌时间16min，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中依次加入纤维素醚、马铃薯淀粉和淀粉醚，每加入一种组分搅拌均匀后再加入另一种，搅拌速率380转/min，搅拌时间15min，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中加入纳米二氧化钛，搅拌均匀，搅拌速率180转/min，搅拌时间10min，得到环保型人造硅藻泥涂料。
实施例3
本实施例中无胶粉复合硅藻泥以重量份数计包括下列组分：硅藻土28份、重钙粉4份、填料21份、纤维素醚3份、马铃薯淀粉4份、纤维材料6份、胶凝材料16份、纳米二氧化钛3份、淀粉醚6份、润滑剂3份、消泡剂4份。
其制备方法包括下列步骤：
(1)在分散容器中加入重钙粉、填料、纤维材料、胶凝材料和硅藻土，搅拌均匀，搅拌速率300转/min，搅拌时间25min，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中依次加入纤维素醚、马铃薯淀粉、淀粉醚润滑剂和消泡剂，每加入一种组分搅拌均匀后再加入另一种，搅拌速率420转/min，搅拌时间10min，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中加入纳米二氧化钛，搅拌均匀，搅拌速率150转/min，搅拌时间10min，得到环保型人造硅藻泥涂料。
实施例4
本实施例在实施例3的基础上，其涂料组分又增加氧化铁黄颜料3份。其制备方法在实施例3的基础上，步骤(3)中在加入纳米二氧化钛之后再加入氧化铁黄颜料。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种无胶粉复合硅藻泥，其特征在于，所述硅藻泥以重量份数计包括下列组分：硅藻土25-35份、重钙粉1-5份、填料20-28份、纤维素醚1-4份、马铃薯淀粉2-5份、纤维材料5-8份、胶凝材料10-20份、纳米二氧化钛2-5份、淀粉醚3-8份。
2.根据权利要求1所述的无胶粉复合硅藻泥，其特征在于，所述硅藻泥以重量份数计包括下列组分：硅藻土28-32份、重钙粉2-4份、填料21-25份、纤维素醚2-3份、马铃薯淀粉3-4份、纤维材料6-7份、胶凝材料14-18份、纳米二氧化钛2-4份、淀粉醚4-7份。
3.根据权利要求2所述的无胶粉复合硅藻泥，其特征在于，所述硅藻泥以重量份数计包括下列组分：硅藻土30份、重钙粉3份、填料21份、纤维素醚3份、马铃薯淀粉4份、纤维材料7份、胶凝材料15份、纳米二氧化钛4份、淀粉醚6份。
4.根据权利要求2所述的无胶粉复合硅藻泥，其特征在于，所述硅藻泥以重量份数计包括下列组分：硅藻土32份、重钙粉2份、填料23份、纤维素醚2份、马铃薯淀粉3份、纤维材料6份、胶凝材料16份、纳米二氧化钛2份、淀粉醚5份。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的无胶粉复合硅藻泥，其特征在于，所述无胶粉复合硅藻泥以重量份数计还包括润滑剂1-4份和消泡剂2-5份。
6.根据权利要求5所述的无胶粉复合硅藻泥，其特征在于，所述无胶粉复合硅藻泥以重量份数计还包括无机颜料1-4份。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的无胶粉复合硅藻泥的制备方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
(1)在分散容器中加入重钙粉、填料、纤维材料、胶凝材料和硅藻土，搅拌均匀，得到第一混合物；
(2)向第一混合物中依次加入纤维素醚、马铃薯淀粉和淀粉醚，每加入一种组分搅拌均匀后再加入另一种，得到第二混合物；
(3)向第二混合物中加入纳米二氧化钛，搅拌均匀，得到环保型人造硅藻泥涂料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中还包括向第一混合物中加入以重量份数计1-4份的润滑剂以及2-5份的消泡剂的步骤，其中，润滑剂和消泡剂在加入淀粉醚后依次加入。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中还包括向第二混合物中加入以重量份数计1-4份的无机颜料的步骤，其中无机颜料在加入纳米二氧化钛后加入。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的制备方法，其特征在于，
步骤(1)中搅拌速率300-350转/min，搅拌时间15-30min；
步骤(2)中搅拌速率380-420转/min，搅拌时间10-15min；
步骤(3)中搅拌速率150-220转/min，搅拌时间5-10min。
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