專利名稱：水泥基自調(diào)濕建筑材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過水蒸氣吸附和釋放來自行調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度的建筑材料及其制備方法領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，人類生存最適宜環(huán)境的相對濕度在40～70％之間，而室內(nèi)的相對濕度常受外界氣候(如雨季和旱季)的影響而變化。對于室內(nèi)相對濕度的控制，如果采用機械的方法，如空調(diào)系統(tǒng)來控制相對濕度，必然對整個系統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的要求提高，并且設(shè)備投資、機械的日夜運轉(zhuǎn)及其能量的消耗等方面花費昂貴，不符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，而且其在控制微小空間濕度上也顯得無能為力。因此，研究開發(fā)在不同濕度條件下能夠自動對室內(nèi)水蒸氣產(chǎn)生吸附、解吸等性能的自調(diào)濕材料十分有意義。
自調(diào)濕材料是指不需要借助任何人工能源和機械設(shè)備，依靠自身的吸放濕性能，感應(yīng)所調(diào)空間空氣濕度的變化，自動調(diào)節(jié)空氣相對濕度的材料。利用調(diào)濕材料的吸放濕特性來控制、調(diào)節(jié)濕度，是一種被動式生態(tài)性方法，無需消耗不可再生能源。目前，作為調(diào)濕材料主要分為兩類一類是利用調(diào)濕鹽作為調(diào)濕基材，這一類包括無機鹽類和有機樹脂類。另一類是利用木材、石膏、沸石粉等多孔介質(zhì)作為調(diào)濕基材，如公告號CN 1367035A中國專利一種海泡石型天然礦物系列活性干燥劑及其制造工藝、中國專利1295493A以氧化鋁粒狀多孔體為調(diào)濕功能材料等專利。目前，國內(nèi)外開發(fā)和應(yīng)用的比較多的是第二類調(diào)濕材料，但在生產(chǎn)工藝及材料本身的性能上，如調(diào)濕容量、調(diào)濕響應(yīng)率等還不太理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種調(diào)濕容量大、調(diào)濕響應(yīng)率快、自動調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣濕度的水泥基建筑材料。
本發(fā)明還有一個目的就是提供上述自動調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣濕度的水泥基建筑材料的制備方法。
本發(fā)明所述的具有自動調(diào)濕功能的水泥基建筑材料，其組份重量百分比如下硅藻土10～50％、海泡石0～30％、烷基表面活性劑0.01～0.2％、水泥15～40％、石英砂0～20％、減水劑0～2％、醇類活性劑1～5％、無機抗菌劑0～1％、水20-45％。
本發(fā)明所述的具有自動調(diào)濕功能的水泥基建筑材料，其組份最佳重量百分比如下
硅藻土10～25％、海泡石2～20％、烷基表面活性劑0.05～0.1％、水泥20～40％、石英砂10～20％、減水劑0.5～1.5％、醇類活性劑1～3％、無機抗菌劑0～1％、水20-45％。
其中，所述的硅藻土礦物可選用質(zhì)地純凈，硅藻含量高，藻類形態(tài)完整，雜質(zhì)含量小，孔隙率高的硅藻土。
海泡石族礦物包括海泡石、凹凸棒石或坡縷縞石。
所述的烷基表面活性劑包括十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉，優(yōu)選十二烷基硫酸鈉。
所述的水泥可選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣水泥、粉煤灰水泥或復(fù)合水泥，強度等級均應(yīng)在32.5以上。優(yōu)選普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥。
所述的的石英砂可以采用普通黃砂或河砂，應(yīng)經(jīng)過水洗、烘干等工藝處理，粒徑與顆粒級配應(yīng)符合40-100目之間。
所述的減水劑包括萘磺酸甲醛縮合物減水劑、木質(zhì)素磺酸鈣減水劑、木質(zhì)素磺酸鈉減水劑、三聚氰胺減水劑、氨基磺酸鹽減水劑或聚羧酸減水劑等；減水劑可為粉體或液體，選用液體時應(yīng)考慮其水溶劑的含量。優(yōu)選粉體萘磺酸甲醛縮合物減水劑或液體聚羧酸減水劑。
所述的醇類活性劑可選用乙二醇、新戊二醇、烷醇等，優(yōu)選新戊二醇。
所述的無機抗菌劑包括稀土激活無機抗菌劑、銀系無機抗菌劑或玻璃質(zhì)無機抗菌劑，優(yōu)選銀系無機抗菌劑。
本發(fā)明所述的水泥基自調(diào)濕建筑材料的制備方法包括下列步驟首先按上述的重量百分比稱量各組份，再將預(yù)處理過的硅藻土、海泡石礦物進行表面活化處理，然后將上述稱量好的各組份及預(yù)處理過的硅藻土、海泡石礦物一起攪拌，制備可流動的塑性漿體，最后將料漿倒入一定形狀的試模中，進行振搗、密實、抹面成型后養(yǎng)護，拆模即可制備成所需的水泥基自調(diào)濕建筑材料。
本發(fā)明所述的硅藻土、海泡石礦物的預(yù)處理是指選用干燥、純度高的硅藻土、海泡石經(jīng)過粉碎工藝處理成礦物粉料，細(xì)度控制在100-300目。為了進一步提高硅藻土、海泡石礦物的微孔結(jié)構(gòu)，也可采用酸洗活化預(yù)處理工藝，即用稀無機酸水溶液對其酸洗后，在80～300℃下活化6～24小時，再將制備出的漿體進行干燥、粉末至上述細(xì)度。
本發(fā)明所述的硅藻土、海泡石礦物的表面活化處理是指介孔表面活化工藝和微孔發(fā)泡工藝等技術(shù)，即將醇類活性劑的水溶液倒入硅藻土、海泡石礦物中進行充分?jǐn)嚢?，存放幾分鐘即可。通過這樣的表面活化工藝，可以大大降低硅藻土、海泡石礦物內(nèi)部的微孔結(jié)構(gòu)的表面張力，從而大大提高材料的吸濕能力。
本發(fā)明所述的養(yǎng)護是指送入相對濕度大于50％、溫度不低于15℃的環(huán)境中進行自然養(yǎng)護1天，也可以采用蒸汽養(yǎng)護的方式，進行加速養(yǎng)護。
本發(fā)明所述的水泥基自調(diào)濕建筑材料可根據(jù)所選用的模具不同，制備成不同形狀的墻體、板材等自調(diào)濕建筑材料。根據(jù)應(yīng)用的環(huán)境條件，通過調(diào)整本發(fā)明的重量份配比與制備方法，可以獲得所需要的性能。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1.與現(xiàn)有一般調(diào)濕建筑材料相比，本發(fā)明所述的水泥基自調(diào)濕建筑材料具有良好的自調(diào)濕功能，即調(diào)濕容量大，調(diào)濕響應(yīng)速度快。
2.本發(fā)明中硅藻土、海泡石礦物經(jīng)過預(yù)處理、表面酸化活化處理后，其內(nèi)部微孔結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化，3-50nm的微孔增多，提高了其吸濕能力。
3.本發(fā)明采用介孔表面活化工藝、微孔發(fā)泡工藝等技術(shù)，摻加醇類活性劑，在自調(diào)濕建筑材料中引入大量的微細(xì)孔，且孔徑連通，引入的微孔表面具有較強的親水性，表面張力減小，大大提高材料調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境濕度的能力。
4.本發(fā)明采用水泥作為粘結(jié)劑材料，可以免除通常自調(diào)濕材料需要煅燒的工藝，可有效降低生產(chǎn)成本，改善材料的力學(xué)性能。
5.本發(fā)明在材料中加入了適當(dāng)?shù)臍⒕鷦?，使得材料不僅具有自動調(diào)濕的功能，還具有吸附有害物質(zhì)、抗菌、殺菌等功能，可以有效改善居室和工作場所的室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量。
6.本發(fā)明與目前的技術(shù)相比，原料來源更廣泛，生產(chǎn)工藝合理，性能優(yōu)越，具有良好的市場前景和推廣應(yīng)用價值。
具體實施例方式
水泥基自調(diào)濕建筑材料由硅藻土、海泡石、烷基表面活性劑、水泥、減水劑、石英砂、醇類活性劑、無機抗菌劑和水等制備而成，具體實施過程中，根據(jù)應(yīng)用的環(huán)境條件，通過調(diào)整本發(fā)明的重量百分比與制備方法，可以獲得所需要的性能。
實施例1按如下重量稱取各組份硅藻土250g、烷基表面活性劑0.6g、水泥300g、石英砂100g、減水劑15g、醇類活性劑23g、無機抗菌劑1.4g、水310g。硅藻土應(yīng)選用干燥、純度高且經(jīng)過粉碎工藝處理過的礦物粉料，細(xì)度控制在100-300目。將醇類活性劑溶解于水中，然后將其倒入上述硅藻土礦物粉料中，進行充分?jǐn)嚢?，存?分鐘，進行介孔表面活化處理。然后，將稱量好的上述各組份一并活化后的硅藻土放入攪拌機中攪拌3分鐘，使得漿體內(nèi)形成多連通微孔，制備成可流動的塑性漿體。將料漿倒入一定形狀的試模中，進行振搗、密實、抹面成型后，送入相對濕度大于50％、溫度不低于15℃的環(huán)境中進行自然養(yǎng)護，1天后拆模，制備成所需的水泥基自調(diào)濕建筑材料。此自調(diào)濕建筑材料的吸濕量環(huán)境濕度為95％時，24小時吸水率85％，也即吸水量85g/100g.；放濕量環(huán)境濕度為20％時，24小時放水率75％。
實施例2按如下重量稱取各組份硅藻土250g、海泡石70g、烷基表面活性劑1g、水泥200g、石英砂140g、減水劑20g、醇類活性劑30g、無機抗菌劑1g、水288g。采用酸洗活化預(yù)處理工藝，即用稀無機酸水溶液對硅藻土、海泡石礦物酸洗20分鐘后，在100℃下活化10小時，對制備出的漿體進行干燥、粉末細(xì)度控制在100-300目。將醇類活性劑溶解于水中，然后將其倒入硅藻土、海泡石礦物粉末中進行充分?jǐn)嚢?，存?分鐘，進行介孔表面活化處理。然后，將稱量好的各組份一并活化后的硅藻土與海泡石放入攪拌機中攪拌5分鐘，使得漿體內(nèi)形成多連通微孔，制備而成可流動的塑性漿體。將料漿倒入一定形狀的試模中，進行振搗、密實、抹面成型后，采用蒸汽養(yǎng)護的方式進行加速養(yǎng)護，拆模即可制備成所需的水泥基自調(diào)濕建筑材料。此自調(diào)濕建筑材料的吸濕量環(huán)境濕度為95％時，24小時吸水率94％，也即吸水量94g/100g.；放濕量環(huán)境濕度為20％時，24小時放水率79％。
實施例3按如下重量稱取各組份硅藻土500g、烷基表面活性劑2g、水泥200g、減水劑30g、醇類活性劑17g、無機抗菌劑1g、水250g。采用酸洗活化預(yù)處理工藝，即用稀無機酸水溶液對硅藻土礦物酸洗20分鐘后在80℃下活化15小時，，對制備出的漿體進行干燥、粉末細(xì)度控制在100-150目。將醇類活性劑溶解于水中，然后將其倒入硅藻土礦物粉末中進行充分?jǐn)嚢?，存?分鐘。然后，將稱量好的各組份一并活化后的硅藻土放入攪拌機中攪拌5分鐘，使得漿體內(nèi)形成多連通微孔，制備而成可流動的塑性漿體。將料漿倒入一定形狀的試模中，進行振搗、密實、抹面成型后，采用自然養(yǎng)護或蒸汽養(yǎng)護的方式進行加速養(yǎng)護，拆模即可制備成所需的水泥基自調(diào)濕建筑材料。此自調(diào)濕建筑材料的吸濕量環(huán)境濕度為95％時，24小時吸水率97％，也即吸水量97g/100g.；放濕量環(huán)境濕度為20％時，24小時放水率74％。
實施例4按如下重量稱取各組份硅藻土100g、海泡石300g、烷基表面活性劑0.1g、水泥200g、石英砂100g、減水劑20g、醇類活性劑50g、水230g。硅藻土應(yīng)選用干燥、純度高且經(jīng)過粉碎工藝處理過的礦物粉料，細(xì)度控制在100-300目。將醇類活性劑溶解于水中，然后將其倒入上述硅藻土、海泡石礦物粉料中，進行充分?jǐn)嚢?，存?分鐘，進行介孔表面活化處理。然后，將稱量好的上述各組份一并活化后的硅藻土放入攪拌機中攪拌3分鐘，使得漿體內(nèi)形成多連通微孔，制備成可流動的塑性漿體。將料漿倒入一定形狀的試模中，進行振搗、密實、抹面成型后，送入相對濕度大于50％、溫度不低于15℃的環(huán)境中進行自然養(yǎng)護，1天后拆模，制備成所需的水泥基自調(diào)濕建筑材料。此自調(diào)濕建筑材料的吸濕量環(huán)境濕度為95％時，24小時吸水率87％，也即吸水量87g/100g.；放濕量環(huán)境濕度為20％時，24小時放水率78％。
實施例5按如下重量稱取各組份硅藻土100g、海泡石20g、烷基表面活性劑2g、水泥378g、石英砂200g、減水劑10g、醇類活性劑10g、無機抗菌劑10g、水270g。采用酸洗活化預(yù)處理工藝，即用稀無機酸水溶液對硅藻土礦物酸洗20分鐘后，在100℃下活化10小時，對制備出的漿體進行干燥、粉末細(xì)度控制在100-300目。將醇類活性劑溶解于水中，然后將其倒入硅藻土、海泡石礦物粉末中進行充分?jǐn)嚢?，存?分鐘，進行介孔表面活化處理，進行介孔表面活化處理。然后，將稱量好的各組份一并活化后的硅藻土放入攪拌機中攪拌5分鐘，使得漿體內(nèi)形成多連通微孔，制備而成可流動的塑性漿體。將料漿倒入一定形狀的試模中，進行振搗、密實、抹面成型后，采用蒸汽養(yǎng)護的方式進行加速養(yǎng)護，拆模即可制備成所需的水泥基自調(diào)濕建筑材料。此自調(diào)濕建筑材料的吸濕量環(huán)境濕度為95％時，24小時吸水率80％，也即吸水量80g/100g.；放濕量環(huán)境濕度為20％時，24小時放水率65％。
實施例6按如下重量稱取各組份硅藻土200g、海泡石200g、烷基表面活性劑1g、水泥150g、石英砂100g、醇類活性劑40g、無機抗菌劑9g、水300g。硅藻土應(yīng)選用干燥、純度高且經(jīng)過粉碎工藝處理過的礦物粉料，細(xì)度控制在100-300目。將醇類活性劑溶解于水中，然后將其倒入上述硅藻土礦物粉料中，進行充分?jǐn)嚢?，存?分鐘，進行介孔表面活化處理。然后，將稱量好的上述各組份一并活化后的硅藻土放入攪拌機中攪拌3分鐘，使得漿體內(nèi)形成多連通微孔，制備成可流動的塑性漿體。將料漿倒入一定形狀的試模中，進行振搗、密實、抹面成型后，送入相對濕度大于50％、溫度不低于15℃的環(huán)境中進行自然養(yǎng)護，1天后拆模，制備成所需的水泥基自調(diào)濕建筑材料。此自調(diào)濕建筑材料的吸濕量環(huán)境濕度為95％時，24小時吸水率90％，也即吸水量90g/100g.；放濕量環(huán)境濕度為20％時，24小時放水率79％。
權(quán)利要求
1.一種具有自動調(diào)濕功能的水泥基建筑材料，其組份重量百分比如下硅藻土10～50％、海泡石0～30％、烷基表面活性劑0.01～0.2％、水泥15～40％、石英沙0～20％、減水劑0～2％、醇類活性劑1～5％、無機抗菌劑0～1％、水20～45％。
2.如權(quán)利要求1所述的具有自動調(diào)濕功能的水泥基建筑材料，其組份重量百分比如下硅藻土10～25％、海泡石2～20％、烷基表面活性劑0.05～0.1％、水泥20～40％、石英砂10～20％、減水劑0.5～1.5％、醇類活性劑1～3％、無機抗菌劑0～1％、水20-45％。
3.如權(quán)利要求1～2所述的具有自動調(diào)濕功能的水泥基建筑材料，其特征在于所述的烷基表面活性劑為十二烷基硫酸鈉或十二烷基磺酸鈉。
4.如權(quán)利要求1～2所述的具有自動調(diào)濕功能的水泥基建筑材料，其特征在于所述的減水劑為萘磺酸甲醛縮合物減水劑、木質(zhì)素磺酸鈣減水劑、木質(zhì)素磺酸鈉減水劑、三聚氰胺減水劑、氨基磺酸鹽減水劑或聚羧酸減水劑。
5.如權(quán)利要求4所述的具有自動調(diào)濕功能的水泥基建筑材料，其特征在于所述的減水劑為粉體萘磺酸甲醛縮合物減水劑或液體聚羧酸減水劑。
6.如權(quán)利要求1～2所述的具有自動調(diào)濕功能的水泥基建筑材料，其特征在于所述的醇類活性劑是乙二醇、新戊二醇或烷醇。
7.如權(quán)利要求8所述的具有自動調(diào)濕功能的水泥基建筑材料，其特征在于所述的醇類活性劑是新戊二醇。
8.權(quán)利要求1～7項任一所述的水泥基自調(diào)濕建筑材料的制備方法，該方法包括下列步驟首先按重量百分比稱量各組份，再將預(yù)處理過的硅藻土、海泡石礦物進行表面活化處理，然后將上述稱量好的各組份及預(yù)處理過的硅藻土、海泡石礦物一起攪拌，制備可流動的塑性漿體，最后將料漿倒入一定形狀的試模中，進行振搗、密實、抹面成型后養(yǎng)護，拆模即可制備成所需的水泥基自調(diào)濕建筑材料。
9.權(quán)利要求8所述的水泥基自調(diào)濕建筑材料的制備方法，其特征在于所述的硅藻土、海泡石礦物的預(yù)處理是指選用干燥、純度高的硅藻土、海泡石經(jīng)過粉碎工藝處理成礦物粉料，細(xì)度控制在100-300目；或采用酸洗活化預(yù)處理工藝，即用稀無機酸水溶液對其酸洗后，在80～300℃下活化6～24小時，再將制備出的漿體進行干燥、粉末至上述細(xì)度。
10.權(quán)利要求8所述的水泥基自調(diào)濕建筑材料的制備方法，其特征在于所述的硅藻土、海泡石礦物的表面活化處理是指介孔表面活化工藝與微孔發(fā)泡工藝技術(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過水蒸氣吸附和釋放來自行調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度的建筑材料及其制備方法。這種具有自動調(diào)濕功能的水泥基建筑材料，其組份重量百分比如下硅藻土10～50％、海泡石0～30％、烷基表面活性劑0.01～0.2％、水泥15～40％、石英砂0～20％、減水劑0～2％、醇類活性劑1～5％、無機抗菌劑0～1％、水20－45％。該材料的制備方法包括下列步驟首先按上述的重量百分比稱量各組份，再將預(yù)處理過的硅藻土、海泡石礦物進行表面活化處理，然后加入稱量好的各組份一起攪拌，制備可流動的塑性漿體，最后將料漿倒入一定形狀的試模中，進行振搗、密實、抹面成型后養(yǎng)護，拆模即可制備成所需的水泥基自調(diào)濕建筑材料。
文檔編號C04B14/08GK1834049SQ20051002439
公開日2006年9月20日 申請日期2005年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月15日
發(fā)明者蔣正武, 孫振平, 王培銘 申請人:同濟大學(xué)