一种硅藻涂料及其制备方法与流程

本发明属于涂料领域，尤其涉及一种硅藻涂料及其制备方法。

背景技术：

硅藻土富集天然微孔结构，可吸附净化空气中甲醛、苯、tvoc等各类有害物质，同时具有调湿和防霉菌的性能，能够有效改善居住环境的空气质量。硅藻涂料以硅藻土为原材料，其净化能力取决于涂料的吸附性能和降解性能，两者缺一不可。硅藻土原料以大孔为主(50nm以上)，其次为介孔(2-50nm)，导致一部分分子直径远低于2nm的甲醛、苯、二甲苯和各种挥发性有机物(voc)等有害粒子在硅藻土“宽敞”的孔道内自在游离，无法达到吸附的目的，直接影响降解的效能，从而拉低硅藻泥涂料的净化指标。

当前市面上的硅藻涂料在增强降解功能方面有着成熟的制备方法，而有效提升吸附能力的方法和应用则较为少见，“吸附能力弱”是当前硅藻涂料环保功能普遍存在的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种硅藻涂料及其制备方法，本发明提供的硅藻涂料具有较强的吸附性能，可以解决现有硅藻涂料对室内甲醛等有害物质吸附效能低、净化性能弱等问题。

本发明提供了一种硅藻涂料，以重量份数计，包括以下组分：

所述重组微孔结构硅藻土按照以下步骤制备获得：

对硅藻土进行粉碎，得到硅藻土粉碎料；然后将所述硅藻土粉碎料在高速粉体混合机内进行处理，得到重组微孔结构硅藻土；

所述高速粉体混合机的运行转速为4200～4600r/min；所述处理的温度为10～30℃；所述处理的湿度为40～70％；所述处理的时间为5～20min。

优选的，所述硅藻土粉碎料的粒径分布为：粒径＜2μm的占比30～40wt％，粒径为2～50μm的占比25～35wt％，粒径＞50μm的占比25～35wt％。

优选的，所述粉碎在气流粉碎机中进行；

所述气流粉碎机的气流温度为60～70℃；所述气流粉碎机的运行压力为1～2mpa；所述气流粉碎机的震动频率为10～30hz。

优选的，所述胶凝材料包括普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、高强硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥中的一种或多种。

优选的，所述纳米二氧化钛的平均粒径为10～30nm。

优选的，所述电气石的摩氏硬度为7～7.5，比重介于2.9～3.2，折光率为1.624～1.644。

优选的，所述碳酸钙的粒径为1～100nm。

优选的，所述木质纤维的纤维长度为0.5～3mm，堆积密度为15～25g/cm³。

本发明提供了一种上述技术方案所述硅藻涂料的制备方法，包括以下步骤：

将重组微孔结构硅藻土、胶凝材料、丝光沸石、纳米二氧化钛、电气石、碳酸钙和木质纤维进行搅拌混合，得到硅藻涂料。

优选的，所述搅拌的转速为400～600r/min；所述搅拌的时间为30～60min。

与现有技术相比，本发明提供了一种硅藻涂料及其制备方法。本发明提供的硅藻涂料以重量份数计，包括以下组分：重组微孔结构硅藻土100份；胶凝材料3～6份；丝光沸石5～8份；纳米二氧化钛3～5份；电气石3～5份；碳酸钙15～20份；木质纤维2～5份；所述重组微孔结构硅藻土按照以下步骤制备获得：对硅藻土进行粉碎，得到硅藻土粉碎料；然后将所述硅藻土粉碎料在高速粉体混合机内进行处理，得到重组微孔结构硅藻土；所述高速粉体混合机的运行转速为4200～4600r/min；所述处理的温度为10～30℃；所述处理的湿度为40～70％；所述处理的时间为5～20min。本发明通过对硅藻土进行粉碎，使硅藻土中圆筛藻、冠盘藻的微观结构发生破裂、移位、解体，形成各种各样的孔道形态和大小不一的孔道尺寸；之后再在特定的环境下对粉碎后的硅藻土进行高速混合，使不同孔道形态和孔道尺寸的硅藻土粉碎料相互嵌入，重组形成新的孔道空间形态与孔径尺寸，从而使硅藻土由“原形态”的孔隙特征以大孔为主、含有少量介孔，重组为大孔、介孔和微孔的含量分布相对均匀，而空气中的甲醛、苯、tvoc等有害物质可被吸附在与其自身粒径尺寸相匹配的孔道内，有害物质一旦进入孔道便嵌入其中，无法流动与释放，从而达到了显著提升硅藻土吸附能力的目的。同时，本发明还在硅藻涂料中添加了一定比例的胶凝材料用于固化重组微孔结构硅藻土的孔道结构，使其孔道结构能够保持稳定。而且，本发明还通过对硅藻涂料中的其他辅料进行优化选择，进一步提升了其对甲醛等有害物质的吸附能力，进而使本发明提供的硅藻涂料表现极为优异的吸附性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的硅藻土形态变化示意图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种硅藻涂料，以重量份数计，包括以下组分：

所述重组微孔结构硅藻土按照以下步骤制备获得：

对硅藻土进行粉碎，得到硅藻土粉碎料；然后将所述硅藻土粉碎料在高速粉体混合机内进行处理，得到重组微孔结构硅藻土；

所述高速粉体混合机的运行转速为4200～4600r/min；所述处理的温度为10～30℃；所述处理的湿度为40～70％；所述处理的时间为5～20min。

本发明提供的硅藻涂料包括重组微孔结构硅藻土、胶凝材料、丝光沸石、纳米二氧化钛、电气石、碳酸钙和木质纤维。其中，所述重组微孔结构硅藻土按照以下步骤制备获得：

i)对硅藻土进行粉碎，得到硅藻土粉碎料；

ii)将所述硅藻土粉碎料在高速粉体混合机内进行处理，得到重组微孔结构硅藻土。

在本发明提供的上述重组微孔结构硅藻土的制备步骤中，步骤i)中，所述硅藻土优选自吉林长白地区硅藻土；所述粉碎优选在气流粉碎机中进行；所述气流粉碎机的气流温度优选为60～70℃，具体可为60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃或70℃；所述气流粉碎机的运行压力优选为1～2mpa，具体可为1mpa、1.1mpa、1.2mpa、1.3mpa、1.4mpa、1.5mpa、1.6mpa、1.7mpa、1.8mpa、1.9mpa或2mpa；所述气流粉碎机的震动频率优选为10～30hz，具体可为10hz、15hz、20hz、25hz或30hz；所述硅藻土粉碎料的粒径分布为：粒径＜2μm的占比优选为30～40wt％，更优选为36～37wt％，最优选为36.23wt％；粒径为2～50μm的占比优选为25～35wt％，更优选为31～33wt％，最优选为32～32.01wt％；粒径＞50μm的占比优选为25～35wt％，更优选为31～32wt％，最优选为31.76wt％。

在本发明提供的上述重组微孔结构硅藻土的制备步骤中，步骤ii)中，所述高速粉体混合机的运行转速优选为4200～4600r/min，具体可为4200r/min、4250r/min、4300r/min、4350r/min、4400r/min、4450r/min、4500r/min、4550r/min或4600r/min；所述处理的温度优选为10～30℃，具体可为10℃、15℃、20℃、25℃或30℃；所述处理的湿度优选为40～70％，具体可为40％、45％、50％、55％、60％、65％或70％；所述处理的时间优选为5～20min，具体可为5min、10min、15min或20min。

在本发明中，所述胶凝材料优选为无机胶凝材料，包括但不限于普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、高强硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥中的一种或多种。在本发明中，以所述重组微孔结构硅藻土在硅藻涂料中的含量为100重量份计，所述胶凝材料在硅藻涂料中的含量为3～6重量份，具体可为3重量份、3.1重量份、3.2重量份、3.3重量份、3.4重量份、3.5重量份、3.6重量份、3.7重量份、3.8重量份、3.9重量份、4重量份、4.1重量份、4.2重量份、4.3重量份、4.4重量份、4.5重量份、4.6重量份、4.7重量份、4.8重量份、4.9重量份、5重量份、5.1重量份、5.2重量份、5.3重量份、5.4重量份、5.5重量份、5.6重量份、5.7重量份、5.8重量份、5.9重量份或6重量份。

在本发明中，所述丝光沸石的晶粒长度优选为100～300nm，具体可为100nm、150nm、200nm、250nm或300nm。在本发明中，以所述重组微孔结构硅藻土在硅藻涂料中的含量为100重量份计，所述丝光沸石在硅藻涂料中的含量为5～8重量份，具体可为5重量份、5.1重量份、5.2重量份、5.3重量份、5.4重量份、5.5重量份、5.6重量份、5.7重量份、5.8重量份、5.9重量份、6重量份、6.1重量份、6.2重量份、6.3重量份、6.4重量份、6.5重量份、6.6重量份、6.7重量份、6.8重量份、6.9重量份、7重量份、7.1重量份、7.2重量份、7.3重量份、7.4重量份、7.5重量份、7.6重量份、7.7重量份、7.8重量份、7.9重量份或8重量份。

在本发明中，所述纳米二氧化钛的平均粒径优选为10～30nm，具体可为10nm、11nm、12nm、13nm、14nm、15nm、16nm、17nm、18nm、19nm、20nm、21nm、22nm、23nm、24nm、25nm、26nm、27nm、28nm、29nm或30nm。在本发明中，以所述重组微孔结构硅藻土在硅藻涂料中的含量为100重量份计，所述纳米二氧化钛在硅藻涂料中的含量为3～5重量份，具体可为3重量份、3.1重量份、3.2重量份、3.3重量份、3.4重量份、3.5重量份、3.6重量份、3.7重量份、3.8重量份、3.9重量份、4重量份、4.1重量份、4.2重量份、4.3重量份、4.4重量份、4.5重量份、4.6重量份、4.7重量份、4.8重量份、4.9重量份或5重量份。

在本发明中，所述电气石的摩氏硬度优选为7～7.5，具体可为7、7.1、7.2、7.3、7.4或7.5；所述电气石的比重介于2.9～3.2，具体可为2.9、3、3.1或3.2；所述电气石的折光率为1.624～1.644；所述电气石的粒径优选为50～150nm，具体可为50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm或150nm。在本发明中，以所述重组微孔结构硅藻土在硅藻涂料中的含量为100重量份计，所述电气石在硅藻涂料中的含量为3～5重量份，具体可为3重量份、3.1重量份、3.2重量份、3.3重量份、3.4重量份、3.5重量份、3.6重量份、3.7重量份、3.8重量份、3.9重量份、4重量份、4.1重量份、4.2重量份、4.3重量份、4.4重量份、4.5重量份、4.6重量份、4.7重量份、4.8重量份、4.9重量份或5重量份。

在本发明中，所述碳酸钙优选为超细碳酸钙，所述超细碳酸钙的粒径优选为1～100nm，具体可为1nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm或100nm。在本发明中，以所述重组微孔结构硅藻土在硅藻涂料中的含量为100重量份计，所述碳酸钙在硅藻涂料中的含量为15～20重量份，具体可为15重量份、15.5重量份、16重量份、16.5重量份、17重量份、17.5重量份、18重量份、18.5重量份、19重量份、19.5重量份或20重量份。

在本发明中，所述木质纤维的纤维长度优选为0.5～3mm，具体可为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm或3mm；所述木质纤维的堆积密度优选为15～25g/cm³，具体可为15g/cm³、15.5g/cm³、16g/cm³、16.5g/cm³、17g/cm³、17.5g/cm³、18g/cm³、18.5g/cm³、19g/cm³、19.5g/cm³、20g/cm³、20.5g/cm³、21g/cm³、21.5g/cm³、22g/cm³、22.5g/cm³、23g/cm³、23.5g/cm³、24g/cm³、24.5g/cm³或25g/cm³。

本发明还提供了一种所述硅藻涂料的制备方法，包括以下步骤：

将重组微孔结构硅藻土、胶凝材料、丝光沸石、纳米二氧化钛、电气石、碳酸钙和木质纤维进行搅拌混合，得到硅藻涂料。

在本发明提供的制备方法中，直接将各组分按比例搅拌混合均匀，即可得到本发明提供的硅藻涂料。其中，所述搅拌的转速优选为400～600r/min，具体可为400r/min、410r/min、420r/min、430r/min、440r/min、450r/min、460r/min、470r/min、480r/min、490r/min、500r/min、510r/min、520r/min、530r/min、540r/min、550r/min、560r/min、570r/min、580r/min、590r/min或600r/min；所述搅拌的时间优选为30～60min，具体可为30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min。

本发明通过对硅藻土进行粉碎，使硅藻土中圆筛藻、冠盘藻的微观结构发生破裂、移位、解体，形成各种各样的孔道形态和大小不一的孔道尺寸；之后再在特定的环境下对粉碎后的硅藻土进行高速混合，使不同孔道形态和孔道尺寸的硅藻土粉碎料相互嵌入，重组形成新的孔道空间形态与孔径尺寸，从而使硅藻土由“原形态”的孔隙特征以大孔为主、含有少量介孔，重组为大孔、介孔和微孔的含量分布相对均匀，而空气中的甲醛、苯、tvoc等有害物质可被吸附在与其自身粒径尺寸相匹配的孔道内，有害物质一旦进入孔道便嵌入其中，无法流动与释放，从而达到了显著提升硅藻土吸附能力的目的。同时，本发明还在硅藻涂料中添加了一定比例的胶凝材料用于固化重组微孔结构硅藻土的孔道结构，使其孔道结构能够保持稳定。而且，本发明还通过对硅藻涂料中的其他辅料进行优化选择，进一步提升了其对甲醛等有害物质的吸附能力，进而使本发明提供的硅藻涂料表现极为优异的吸附性能。此外，本发明主要是基于硅藻土原料进行二次加工，其制备过程无毒无害无污染，生产工艺简单，成本较低。

为更清楚的理解硅藻土在本发明中的形态变化，下面结合图1进行说明，图1是本发明实施例提供的硅藻土形态变化示意图。图1中，最左侧为硅藻土的原形态；随后硅藻土进行粉碎，得到微观结构发生破裂、移位、解体粉碎料；之后粉碎料进行高速混合，从而实现硅藻土孔道空间形态与孔径尺寸的重组；最后硅藻涂料在兑水使用时，其中的重组后硅藻土粉碎料在胶凝材料的作用下团聚，并固化，得到如最右侧所示的结构。

为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。

在本发明的下述实施例和对比例中，所使用的原料信息如下：

硅藻土：吉林长白地区硅藻土；

胶凝材料：普通硅酸盐水泥(85wt％硅酸盐水泥熟料，10wt％石膏，5wt％石灰石)；

丝光沸石：晶粒长度100～300nm；

纳米二氧化钛：平均粒径21nm；

电气石：摩氏硬度为7～7.5，比重介于2.9～3.2，折光率为1.624～1.644，50～150nm；

超细碳酸钙：粒径1～100nm；

木质纤维：纤维长度0.5～3mm，堆积密度约20g/cm³；

上述各原料的水分含量均≤4wt％。

实施例1

取100kg硅藻土放入超细气流粉碎机中，将气流温度冷却到70℃，调整压力1.5mpa、震动频率20hz，加工的粒径分布为：2μm以下：36.23wt％；2～50μm：32.01wt％；50μm以上：31.76wt％。在室温25℃、湿度55％的环境下，使用转速4200r/min的高速粉体混合机加工10min。将加工后的硅藻土、5kg胶凝材料、6kg丝光沸石、4kg纳米二氧化钛、4kg电气石、18kg超细碳酸钙、3kg木质纤维放入搅拌机内，以主轴转速480r/min搅拌45min。充分搅拌均匀取出并静置3h后制得成品。

实施例2

取150kg硅藻土放入超细气流粉碎机中，将气流温度冷却到65℃，调整压力1.5mpa、震动频率20hz，加工的粒径分布为：2μm以下：33.18wt％；2～50μm：36.21wt％；50μm以上：30.61wt％。在室温20℃、湿度50％的环境下，使用转速4400r/min高速粉体混合机加工10min。将加工后的硅藻土、7kg胶凝材料、10kg丝光沸石、6kg纳米二氧化钛、6kg电气石、27kg超细碳酸钙、5kg木质纤维放入搅拌机内，以主轴转速480r/min搅拌45min。充分搅拌均匀取出并静置3h后制得成品。

实施例3

取200kg硅藻土放入超细气流粉碎机中，将气流温度冷却到60℃，调整压力1.5mpa、震动频率20hz，加工的粒径分布为：2μm以下：31.36wt％；2～50μm：38.27wt％；50μm以上：30.37wt％。在室温20℃、湿度50％的环境下，使用转速4600r/min高速粉体混合机加工10min。将加工后的硅藻土、10kg胶凝材料、15kg丝光沸石、9kg纳米二氧化钛、9kg电气石、40kg超细碳酸钙、9kg木质纤维放入搅拌机内，以主轴转速480r/min搅拌45min。充分搅拌均匀取出并静置3h后制得成品。

对比例1

取100kg硅藻土，加入45kg超细碳酸钙、12kg丝光沸石、10kg电气石、9kg纳米二氧化钛、8kg木质纤维、12kg胶凝材料，使用高速搅拌机充分搅拌20min，即可制得成品。

对比例2

取100kg硅藻土，加入12kg丝光沸石、9kg纳米二氧化钛、10kg电气石、25kg水进行混合，使用桨式搅拌器搅拌10min，然后放入温度1200℃的旋转窑炉中烧制30min，冷却出炉后，使用300目过滤筛网将其加工成粉状硅藻土粉，再加入12kg胶凝材料，使用桨式搅拌器搅拌20min，即可制得成品。

性能测试

对实施例和对比例涂料的甲醛净化效率进行检测，结果如表1所示：

表1甲醛净化效率检测结果

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。