一种具有湿度调节功能的硅藻天花板及其制备方法

摘要

一种具有湿度调节功能的硅藻天花板及其制备方法，主要解决现有天花板吸潮后较易变形，不具调湿功能等问题。该具有湿度调节功能的硅藻天花板由如下原料按质量比配比组成：硅藻土、钙质原料与纤维材料的质量比为100：20-60：0.2-1.2，拌合水的质量为上述硅藻土、钙质原料与纤维材料总质量的10％-50％。本发明还提供了该硅藻天花板的制备方法，具体步骤为：原料准备、焙烧活化、配料混匀、压力成型、水热固化、干燥脱水和成品处理。本发明制备的硅藻天花板具有轻质高强的技术特征，相应制备方法实现了水分子的大容量快速吸放。

权利要求

1.一种具有湿度调节功能的硅藻天花板，其特征在于，由如下原料按质量比配比组成：硅藻土、钙质原料与纤维材料的质量比为100：20-60：0.2-1.2，拌合水的质量为上述硅藻土、钙质原料与纤维材料总质量的10％-50％。

2.如权利要求1所述的一种具有湿度调节功能的硅藻天花板，其特征在于，由如下原料按质量份额组成：硅藻土810g，钙质原料390g，纤维材料3.5g，拌合水440g。

3.如权利要求1所述的一种具有湿度调节功能的硅藻天花板，其特征在于，由如下原料按质量份额组成：硅藻土880g，钙质原料345g，纤维材料3.7g，拌合水465g。

4.如权利要求1所述的一种具有湿度调节功能的硅藻天花板，其特征在于，由如下原料按质量份额组成：硅藻土810g，钙质原料270g，纤维材料3.5g，拌合水510g。

5.如权利要求1所述的一种具有湿度调节功能的硅藻天花板，其特征在于，由如下原料按质量份额组成：硅藻土1000g，钙质原料200g，纤维材料3.5g，拌合水500g。

6.如权利要求1所述的一种具有湿度调节功能的硅藻天花板，其特征在于，由如下原料按质量份额组成：硅藻土750g，钙质原料450g，纤维材料3.5g，拌合水440g。

7.如权利要求1所述的一种具有湿度调节功能的硅藻天花板， 其特征在于，由如下原料按质量份额组成：硅藻土810g，钙质原料162g，纤维材料1.62g，拌合水97.36g。

8.如权利要求1所述的一种具有湿度调节功能的硅藻天花板，其特征在于，由如下原料按质量份额组成：硅藻土810g，钙质原料486g，纤维材料9.72g，拌合水652.86g。

9.制备如权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的一种具有湿度调节功能的硅藻天花板的方法，其具体实现步骤如下：一、原料准备：

2

a、硅藻土：选取的硅藻土原矿的SiO2含量大于60％，比表面积不低于50m /g；硅藻颗粒在扫描电镜下典型呈筛筒状；

b、钙质原料：采用生石灰、消石灰、电石泥或者煅烧白云石中的一种；

c、纤维材料：采用玻璃纤维、陶瓷纤维或经过防虫防蛀处理的麻、棉纤维中的一种；

d、拌合水：自来水或洁净的天然水；

二、制作过程：

a、焙烧活化：将硅藻土置于700-900℃高温环境下进行焙烧；

b、配料混匀：按照质量比配比称取上述具有湿度调控功能的硅藻天花板的各个组分，再混合至均匀，得混合料；

c、压力成型：将上述混合料压制成所需板状或块状，调整成型压力可调整控制制品的表观密度；

d、水热固化：将步骤c成型后的样品送入压蒸反应釜，在 120-240℃饱和水蒸汽环境中反应6-24小时；

e、干燥脱水：将步骤d固化后的样品在自然条件下风干或在40-80℃热风下烘干至含水率低于5％；

f、成品处理：烘干后按要求对表面和边角进行磨切加工后即可得到具有湿度调控功能的硅藻天花板。

10.如权利要求9所述制取的具有显著湿度调控功能的硅藻天花板，保留了硅藻土筒状原生微观结构，富含2-10nm细小孔隙，在相对湿度高于70％和低于30％环境中的放湿量2

达100-120g/m，12hrs完成80％以上的水分吸放湿过程。

说明书

一种具有湿度调节功能的硅藻天花板及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种多孔性轻质建筑功能材料，特别涉及一种具有湿度调节功能的硅藻天花板及其制备方法，属于无机非金属材料制备技术领域。

背景技术

[0002] 居住建筑室内湿环境状况直接影响人体的热舒适和热感觉，人体最适宜的湿度范围是在40-70％之间。利用调湿材料来控制调节湿度在日本已有20多年的历史，技术领先于其他国家，尤其在机理研究方面，更是拥有相对先进的理论基础，很多调湿建材、调湿涂料已经形成市场。最近10多年来，随着人们对居住环境质量要求的提高，湿度对热舒适和空气质量的影响、对物品保存以及空调负荷的影响引起越来越多的专业人士的重视。主要集中在活性炭、高岭土、硅藻泥上，对硅藻天花板的研究未见报道。

[0003] 目前，天花板通常为矿棉板和石膏板，矿棉板和石膏板由其自身特点导致其较易老化，特别是吸潮后较易变形，不具调湿功能。

[0004] 综上所述，如何提供一种调湿天花板，以提高其使用寿命，是目前本领域人员亟待解决的问题。

发明内容

[0005] 本发明以解决上述问题为目的，提供一种具有湿度调节功能的硅藻天花板及其制备方法，该硅藻天花板具有轻质高强的技术特征，制备方法经适当优化实现水分子的大容量快速吸放。

[0006] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

[0007] 一种具有湿度调节功能的硅藻天花板，由如下原料按质量比配比组成：硅藻土、钙质原料与纤维材料的质量比为100：20-60：0.2-1.2，拌合水的质量为上述硅藻土、钙质原料与纤维材料总质量的10％-50％。

[0008] 该具有湿度调控功能的硅藻天花板的制备方法，具体实现步骤如下：

[0009] 一、原料准备：

[0010] a、硅藻土：选取的硅藻土原矿的SiO2含量大于60％，比表面积不低于50m2/g；硅藻颗粒在扫描电镜下典型呈筛筒状；

[0011] b、钙质原料：采用生石灰、消石灰、电石泥或者煅烧白云石其中的一种；

[0012] c、纤维材料：采用玻璃纤维、陶瓷纤维或经过防虫防蛀处理的麻、棉纤维其中的一种；

[0013] d、拌合水：自来水或洁净的天然水；

[0014] 二、制作过程：

[0015] a、焙烧活化：将硅藻土置于700-900℃高温环境下进行焙烧；

[0016] b、配料混匀：按照质量比配比称取上述具有湿度调控功能的硅藻天花板的各个组分，再混合至均匀，得混合料；

[0017] c、压力成型：将上述混合料压制成所需板状或块状，调整成型压力可调整控制制品的表观密度；

[0018] d、水热固化：将步骤c成型后的样品送入压蒸反应釜，在120-240℃饱和水蒸汽环境中反应6-24小时；

[0019] e、干燥脱水：将步骤d固化后的样品在自然条件下风干或在40-80℃热风下烘干至含水率低于5％；

[0020] f、成品处理：烘干后按要求对表面和边角进行磨切加工后即可得到具有湿度调控功能的硅藻天花板。

[0021] 所述制取的具有显著湿度调控功能的硅藻天花板保留了硅藻土筒状原生微观结构，富含2-10nm细小孔隙，在相对湿度高于70％和低于30％环境中的放湿量达100-120g/2
m，12hrs完成80％以上的水分吸放湿过程。

[0022] 本发明的有益效果是：

[0023] (1)本发明提供了一种具有独特孔隙结构的硅藻天花板，以显著湿度调节能力为3
典型特征，轻质高强(表观密度0.5-1.0g/cm，抗折强度0.5-3MPa)，兼具优良的保温隔热、耐水防火、坚固耐用等性能优势，适合用于改善室内人居环境、提高人群生活质量。

[0024] (2)本发明所提供的硅藻天花板采用模压成型结合水热固化过程的制备工艺。其优点是，与烧结法工艺相比，硅藻土不会经受900℃以上的长时间高温烧结，不会对孔隙结构和微观形貌产生显著影响，此外较低的反应温度(120-240℃)也有助于节约能源、保护环境；与流浆法、抄取法等工艺相比，本发明的原料中硅藻土掺量高达61％-83％，且不承3
受过高的成型压力，样品表观密度在0.6-1.0g/cm范围，有利于制品的吸放湿过程。

[0025] (3)本发明所提供的硅藻天花板采用水热固化工艺，不仅有利于提高制品强度，同时水热反应参数得到充分优化，保证了水热固化制品中保留了硅藻土原型颗粒的部分形貌，形成一定的“遗态”特征，有利于制品吸放湿性能的改善。

附图说明

[0026] 图1为本发明硅藻土原料的扫描电镜图片；

[0027] 图2为本发明经活化焙烧后的硅藻土天花板扫描电镜图，样品形貌无显著变化；

[0028] 图3为本发明硅藻土天花板的SEM微观形貌照片；

[0029] 图4为焙烧过程对本发明所提供硅藻天花板吸放湿过程的影响曲线图。

具体实施方式

[0030] 下面结合实施例进一步对本发明进行详细说明，但发明保护内容不局限于所述实施例：

[0031] 实施例1

[0032] 一种具有湿度调控功能的硅藻天花板，由如下原料按质量份额组成：硅藻土810g，钙质原料390g，纤维材料3.5g，拌合水440g。

[0033] 该具有湿度调控功能的硅藻天花板的制备方法，具体实现步骤如下：

[0034] 1、原料准备：

[0035] a、硅藻土：选自国内某矿，SiO2含量大于60％，浅灰色；

[0036] b、钙质原料：消石灰粉，CaO含量为71.4％；

[0037] c、纤维材料：玻璃纤维，长度为1cm；

[0038] d、拌合水：自来水或洁净的天然水；

[0039] 2、制作过程：

[0040] a、焙烧活化：硅藻土置于800℃焙烧活化30分钟；

[0041] b、配料混匀：按上述质量配比准确称取活化后的硅藻土810g，加入消石灰粉390g，玻璃纤维3.5g，自来水440g，混合均匀后，得混合料；

[0042] c、压力成型：采用压力成型机制成正方板状，边长50cm，厚度9mm；

[0043] d、压蒸固化：将样品放入压蒸反应釜中在1.0MPa饱和水蒸汽，温度120℃环境中反应固化6小时；

[0044] e、干燥脱水：自然冷却后取出烘干；

[0045] f、成品处理：烘干后按要求对表面和边角进行磨切加工后即可得到产品。

[0046] 实施例2

[0047] 一种具有湿度调控功能的硅藻天花板，由如下原料按质量份额组成：硅藻土880g，钙质原料345g，纤维材料3.7g，拌合水465g份。

[0048] 该具有湿度调控功能的硅藻天花板的制备方法，具体实现步骤如下：

[0049] 1、原料准备：

[0050] a、硅藻土：同实施例1；

[0051] b、钙质原料：消石灰粉，CaO含量71.4％；

[0052] c、纤维材料：玻璃纤维，长度为1cm；

[0053] d、拌合水：自来水；

[0054] 2、制作过程：

[0055] a、焙烧活化：硅藻土置于800℃焙烧活化30分钟；

[0056] b、配料混匀：按上述质量配比准确称取活化后的硅藻土880g，加入消石灰粉345g，玻璃纤维3.7g，自来水465g，混合均匀后，得混合料；

[0057] c、压力成型：采用压力成型机制成正方板状，边长50cm，厚度9mm；

[0058] d、压蒸固化：将样品放入压蒸反应釜中在1.0MPa饱和水蒸汽，温度240℃环境中反应固化24小时；

[0059] e、干燥脱水：自然冷却后取出烘干；

[0060] f、成品处理：烘干后按要求对表面和边角进行磨切加工后即可得到产品。

[0061] 实施例3

[0062] 一种具有湿度调控功能的硅藻天花板，由如下原料按质量份额组成：硅藻土810g，钙质原料270g，纤维材料3.5g，拌合水510g。

[0063] 该具有湿度调控功能的硅藻天花板的制备方法，具体实现步骤如下：

[0064] 1、原料准备：

[0065] a、硅藻土：同实施例1；

[0066] b、钙质原料：消石灰粉，CaO含量92.6％；

[0067] c、纤维材料：玻璃纤维，长度为1cm；

[0068] d、拌合水：自来水；

[0069] 2、制作过程：

[0070] a、焙烧活化：硅藻土置于800℃焙烧活化30分钟；

[0071] b、配料混匀：按上述质量配比准确称取活化后的硅藻土810g，加入消石灰粉270g，玻璃纤维3.5g，自来水510g，混合均匀后静置24小时，得混合料；

[0072] c、压力成型：采用压力成型机制成正方板状，边长50cm，厚度9mm；

[0073] d、压蒸固化：将样品放入压蒸反应釜中在1.0MPa饱和水蒸汽温度186℃环境中反应固化12小时；

[0074] e、干燥脱水：自然冷却后取出烘干；

[0075] f、成品处理：烘干后按要求对表面和边角进行磨切加工后即可得到产品。

[0076] 实施例4

[0077] 一种具有湿度调控功能的硅藻天花板，由如下原料按质量份额组成：硅藻土1000g，钙质原料200g，纤维材料3.5g，拌合水500g。

[0078] 该具有湿度调控功能的硅藻天花板的制备方法，具体实现步骤如下：

[0079] 1、原料准备：

[0080] a、硅藻土：同实施例1；

[0081] b、钙质原料：消石灰粉，CaO含量为71.4％；

[0082] c、纤维材料：玻璃纤维，长度为1cm；

[0083] d、拌合水：自来水或洁净的天然水；

[0084] 2、制作过程：

[0085] a、焙烧活化：硅藻土置于700℃焙烧活化30分钟；

[0086] b、配料混匀：按上述质量配比准确称取活化后的硅藻土1000g，加入消石灰粉200g，玻璃纤维3.5g，自来水500g，混合均匀后，得混合料；

[0087] c、压力成型：采用压力成型机制成正方板状，边长50cm，厚度9mm；

[0088] d、压蒸固化：将样品放入压蒸反应釜中在1.0MPa饱和水蒸汽，温度188℃环境中反应固化16小时；

[0089] e、干燥脱水：自然冷却后取出烘干；

[0090] f、成品处理：烘干后按要求对表面和边角进行磨切加工后即可得到产品。

[0091] 实施例5

[0092] 一种具有湿度调控功能的硅藻天花板，由如下原料按质量份额组成：硅藻土750g，钙质原料450g，纤维材料3.5g，拌合水440g。

[0093] 该具有湿度调控功能的硅藻天花板的制备方法，具体实现步骤如下：

[0094] 1、原料准备：

[0095] a、硅藻土：同实施例1；

[0096] b、钙质原料：消石灰粉，CaO含量为71.4％；

[0097] c、纤维材料：玻璃纤维，长度为1cm；

[0098] d、拌合水：自来水或洁净的天然水；

[0099] 2、制作过程：

[0100] a、焙烧活化：硅藻土置于900℃焙烧活化30分钟；

[0101] b、配料混匀：按上述质量配比准确称取活化后的硅藻土750g，加入消石灰粉450g，玻璃纤维3.5g，自来水440g，混合均匀后，得混合料；

[0102] c、压力成型：采用压力成型机制成正方板状，边长50cm，厚度9mm；

[0103] d、压蒸固化：将样品放入压蒸反应釜中在1.0MPa饱和水蒸汽，温度,200℃环境中反应固化20小时；

[0104] e、干燥脱水：自然冷却后取出烘干；

[0105] f、成品处理：烘干后按要求对表面和边角进行磨切加工后即可得到产品。

[0106] 实施例6

[0107] 一种具有湿度调控功能的硅藻天花板，由如下原料按质量份额组成：硅藻土810g，钙质原料162g，纤维材料1.62g，拌合水97.36g。

[0108] 该具有湿度调控功能的硅藻天花板的制备方法，具体实现步骤如下：

[0109] 1、原料准备：

[0110] a、硅藻土：同实施例1；

[0111] b、钙质原料：消石灰粉，CaO含量为71.4％；

[0112] c、纤维材料：玻璃纤维，长度为1cm；

[0113] d、拌合水：自来水或洁净的天然水；

[0114] 2、制作过程：

[0115] a、焙烧活化：硅藻土置于，900℃焙烧活化30分钟；

[0116] b、配料混匀：按上述质量配比准确称取活化后的硅藻土810g，加入消石灰粉162g，玻璃纤维1.62g，自来水97.36g，混合均匀后，得混合料；

[0117] c、压力成型：采用压力成型机制成正方板状，边长50cm，厚度9mm；

[0118] d、压蒸固化：将样品放入压蒸反应釜中在1.0MPa饱和水蒸汽，温度，200℃环境中反应固化20小时；

[0119] e、干燥脱水：自然冷却后取出烘干；

[0120] f、成品处理：烘干后按要求对表面和边角进行磨切加工后即可得到产品。

[0121] 实施例7

[0122] 一种具有湿度调控功能的硅藻天花板，由如下原料按质量份额组成：硅藻土810g，钙质原料486g，纤维材料9.72g，拌合水652.86g。

[0123] 该具有湿度调控功能的硅藻天花板的制备方法，具体实现步骤如下：

[0124] 1、原料准备：

[0125] a、硅藻土：同实施例1；

[0126] b、钙质原料：消石灰粉，CaO含量为71.4％；

[0127] c、纤维材料：玻璃纤维，长度为1cm；

[0128] d、拌合水：自来水或洁净的天然水；

[0129] 2、制作过程：

[0130] a、焙烧活化：硅藻土置于，700℃焙烧活化30分钟；

[0131] b、配料混匀：按上述质量配比准确称取活化后的硅藻土810g，加入消石灰粉486g，玻璃纤维9.72g，自来水652.86g，混合均匀后，得混合料；

[0132] c、压力成型：采用压力成型机制成正方板状，边长50cm，厚度9mm；

[0133] d、压蒸固化：将样品放入压蒸反应釜中在1.0MPa饱和水蒸汽，温度，200℃环境中反应固化24小时；

[0134] e、干燥脱水：自然冷却后取出烘干；

[0135] f、成品处理：烘干后按要求对表面和边角进行磨切加工后即可得到产品。

[0136] 实施例1-5制得的产品性能指标如表1所示，从表1中可看出最终制品的比重小3
(密度0.4-1.2g/cm)、保温隔热性能好(导热系数0.1-0.6W/(m·K))等性能特点。

[0137] 表1实施例1-5产品的性能指标测试结果

[0138]

[0139]

[0140] 所述制取的具有显著湿度调控功能的硅藻天花板保留了硅藻土筒状原生微观结构，富含2-10nm细小孔隙，在相对湿度高于70％和低于30％环境中的放湿量达100-120g/2
m，12hrs完成80％以上的水分吸放湿过程。

[0141] 参照图1-图4，本发明选用具有筛筒状微观结构特征的硅藻土作为材料基础，如图1所示，经过焙烧处理后样品的微观形貌不受明显破坏，如图2所示，经水热反应固化之后，在最终制品中仍部分保留有硅藻土原型的特殊孔隙结构特征，如图3所示，本发明硅藻天花板的结构这有利于水分子的快速吸、放过程，实现环境湿度的有效调控。如图4所示，相应测试条件为：吸湿过程，相对湿度75％(NaCl饱和溶液环境)；放湿过程，相对湿度33％(MgCl2饱和溶液环境)，结果说明焙烧过程不会显著影响硅藻土的微观形貌，但对硅藻土的微孔结构有一定影响，进而作用于水热固化制品的水分吸附/脱附过程，具体表现为吸湿量的减小及放湿/吸湿比率的提高，即硅藻土的湿度调节能力可得到更好发挥。