专利名称：水泥基自调湿建筑材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及通过水蒸气吸附和释放来自行调节室内湿度的建筑材料及其制备方法领域。
背景技术：
众所周知，人类生存最适宜环境的相对湿度在40～70％之间，而室内的相对湿度常受外界气候(如雨季和旱季)的影响而变化。对于室内相对湿度的控制，如果采用机械的方法，如空调系统来控制相对湿度，必然对整个系统建筑结构的要求提高，并且设备投资、机械的日夜运转及其能量的消耗等方面花费昂贵，不符合可持续发展战略，而且其在控制微小空间湿度上也显得无能为力。因此，研究开发在不同湿度条件下能够自动对室内水蒸气产生吸附、解吸等性能的自调湿材料十分有意义。
自调湿材料是指不需要借助任何人工能源和机械设备，依靠自身的吸放湿性能，感应所调空间空气湿度的变化，自动调节空气相对湿度的材料。利用调湿材料的吸放湿特性来控制、调节湿度，是一种被动式生态性方法，无需消耗不可再生能源。目前，作为调湿材料主要分为两类一类是利用调湿盐作为调湿基材，这一类包括无机盐类和有机树脂类。另一类是利用木材、石膏、沸石粉等多孔介质作为调湿基材，如公告号CN 1367035A中国专利一种海泡石型天然矿物系列活性干燥剂及其制造工艺、中国专利1295493A以氧化铝粒状多孔体为调湿功能材料等专利。目前，国内外开发和应用的比较多的是第二类调湿材料，但在生产工艺及材料本身的性能上，如调湿容量、调湿响应率等还不太理想。
发明内容
本发明的目的就是提供一种调湿容量大、调湿响应率快、自动调节室内空气湿度的水泥基建筑材料。
本发明还有一个目的就是提供上述自动调节室内空气湿度的水泥基建筑材料的制备方法。
本发明所述的具有自动调湿功能的水泥基建筑材料，其组份重量百分比如下硅藻土10～50％、海泡石0～30％、烷基表面活性剂0.01～0.2％、水泥15～40％、石英砂0～20％、减水剂0～2％、醇类活性剂1～5％、无机抗菌剂0～1％、水20-45％。
本发明所述的具有自动调湿功能的水泥基建筑材料，其组份最佳重量百分比如下
硅藻土10～25％、海泡石2～20％、烷基表面活性剂0.05～0.1％、水泥20～40％、石英砂10～20％、减水剂0.5～1.5％、醇类活性剂1～3％、无机抗菌剂0～1％、水20-45％。
其中，所述的硅藻土矿物可选用质地纯净，硅藻含量高，藻类形态完整，杂质含量小，孔隙率高的硅藻土。
海泡石族矿物包括海泡石、凹凸棒石或坡缕缟石。
所述的烷基表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠，优选十二烷基硫酸钠。
所述的水泥可选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥或复合水泥，强度等级均应在32.5以上。优选普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。
所述的的石英砂可以采用普通黄砂或河砂，应经过水洗、烘干等工艺处理，粒径与颗粒级配应符合40-100目之间。
所述的减水剂包括萘磺酸甲醛缩合物减水剂、木质素磺酸钙减水剂、木质素磺酸钠减水剂、三聚氰胺减水剂、氨基磺酸盐减水剂或聚羧酸减水剂等；减水剂可为粉体或液体，选用液体时应考虑其水溶剂的含量。优选粉体萘磺酸甲醛缩合物减水剂或液体聚羧酸减水剂。
所述的醇类活性剂可选用乙二醇、新戊二醇、烷醇等，优选新戊二醇。
所述的无机抗菌剂包括稀土激活无机抗菌剂、银系无机抗菌剂或玻璃质无机抗菌剂，优选银系无机抗菌剂。
本发明所述的水泥基自调湿建筑材料的制备方法包括下列步骤首先按上述的重量百分比称量各组份，再将预处理过的硅藻土、海泡石矿物进行表面活化处理，然后将上述称量好的各组份及预处理过的硅藻土、海泡石矿物一起搅拌，制备可流动的塑性浆体，最后将料浆倒入一定形状的试模中，进行振捣、密实、抹面成型后养护，拆模即可制备成所需的水泥基自调湿建筑材料。
本发明所述的硅藻土、海泡石矿物的预处理是指选用干燥、纯度高的硅藻土、海泡石经过粉碎工艺处理成矿物粉料，细度控制在100-300目。为了进一步提高硅藻土、海泡石矿物的微孔结构，也可采用酸洗活化预处理工艺，即用稀无机酸水溶液对其酸洗后，在80～300℃下活化6～24小时，再将制备出的浆体进行干燥、粉末至上述细度。
本发明所述的硅藻土、海泡石矿物的表面活化处理是指介孔表面活化工艺和微孔发泡工艺等技术，即将醇类活性剂的水溶液倒入硅藻土、海泡石矿物中进行充分搅拌，存放几分钟即可。通过这样的表面活化工艺，可以大大降低硅藻土、海泡石矿物内部的微孔结构的表面张力，从而大大提高材料的吸湿能力。
本发明所述的养护是指送入相对湿度大于50％、温度不低于15℃的环境中进行自然养护1天，也可以采用蒸汽养护的方式，进行加速养护。
本发明所述的水泥基自调湿建筑材料可根据所选用的模具不同，制备成不同形状的墙体、板材等自调湿建筑材料。根据应用的环境条件，通过调整本发明的重量份配比与制备方法，可以获得所需要的性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是1.与现有一般调湿建筑材料相比，本发明所述的水泥基自调湿建筑材料具有良好的自调湿功能，即调湿容量大，调湿响应速度快。
2.本发明中硅藻土、海泡石矿物经过预处理、表面酸化活化处理后，其内部微孔结构更加优化，3-50nm的微孔增多，提高了其吸湿能力。
3.本发明采用介孔表面活化工艺、微孔发泡工艺等技术，掺加醇类活性剂，在自调湿建筑材料中引入大量的微细孔，且孔径连通，引入的微孔表面具有较强的亲水性，表面张力减小，大大提高材料调节室内环境湿度的能力。
4.本发明采用水泥作为粘结剂材料，可以免除通常自调湿材料需要煅烧的工艺，可有效降低生产成本，改善材料的力学性能。
5.本发明在材料中加入了适当的杀菌剂，使得材料不仅具有自动调湿的功能，还具有吸附有害物质、抗菌、杀菌等功能，可以有效改善居室和工作场所的室内环境空气质量。
6.本发明与目前的技术相比，原料来源更广泛，生产工艺合理，性能优越，具有良好的市场前景和推广应用价值。
具体实施例方式
水泥基自调湿建筑材料由硅藻土、海泡石、烷基表面活性剂、水泥、减水剂、石英砂、醇类活性剂、无机抗菌剂和水等制备而成，具体实施过程中，根据应用的环境条件，通过调整本发明的重量百分比与制备方法，可以获得所需要的性能。
实施例1按如下重量称取各组份硅藻土250g、烷基表面活性剂0.6g、水泥300g、石英砂100g、减水剂15g、醇类活性剂23g、无机抗菌剂1.4g、水310g。硅藻土应选用干燥、纯度高且经过粉碎工艺处理过的矿物粉料，细度控制在100-300目。将醇类活性剂溶解于水中，然后将其倒入上述硅藻土矿物粉料中，进行充分搅拌，存放5分钟，进行介孔表面活化处理。然后，将称量好的上述各组份一并活化后的硅藻土放入搅拌机中搅拌3分钟，使得浆体内形成多连通微孔，制备成可流动的塑性浆体。将料浆倒入一定形状的试模中，进行振捣、密实、抹面成型后，送入相对湿度大于50％、温度不低于15℃的环境中进行自然养护，1天后拆模，制备成所需的水泥基自调湿建筑材料。此自调湿建筑材料的吸湿量环境湿度为95％时，24小时吸水率85％，也即吸水量85g/100g.；放湿量环境湿度为20％时，24小时放水率75％。
实施例2按如下重量称取各组份硅藻土250g、海泡石70g、烷基表面活性剂1g、水泥200g、石英砂140g、减水剂20g、醇类活性剂30g、无机抗菌剂1g、水288g。采用酸洗活化预处理工艺，即用稀无机酸水溶液对硅藻土、海泡石矿物酸洗20分钟后，在100℃下活化10小时，对制备出的浆体进行干燥、粉末细度控制在100-300目。将醇类活性剂溶解于水中，然后将其倒入硅藻土、海泡石矿物粉末中进行充分搅拌，存放8分钟，进行介孔表面活化处理。然后，将称量好的各组份一并活化后的硅藻土与海泡石放入搅拌机中搅拌5分钟，使得浆体内形成多连通微孔，制备而成可流动的塑性浆体。将料浆倒入一定形状的试模中，进行振捣、密实、抹面成型后，采用蒸汽养护的方式进行加速养护，拆模即可制备成所需的水泥基自调湿建筑材料。此自调湿建筑材料的吸湿量环境湿度为95％时，24小时吸水率94％，也即吸水量94g/100g.；放湿量环境湿度为20％时，24小时放水率79％。
实施例3按如下重量称取各组份硅藻土500g、烷基表面活性剂2g、水泥200g、减水剂30g、醇类活性剂17g、无机抗菌剂1g、水250g。采用酸洗活化预处理工艺，即用稀无机酸水溶液对硅藻土矿物酸洗20分钟后在80℃下活化15小时，，对制备出的浆体进行干燥、粉末细度控制在100-150目。将醇类活性剂溶解于水中，然后将其倒入硅藻土矿物粉末中进行充分搅拌，存放8分钟。然后，将称量好的各组份一并活化后的硅藻土放入搅拌机中搅拌5分钟，使得浆体内形成多连通微孔，制备而成可流动的塑性浆体。将料浆倒入一定形状的试模中，进行振捣、密实、抹面成型后，采用自然养护或蒸汽养护的方式进行加速养护，拆模即可制备成所需的水泥基自调湿建筑材料。此自调湿建筑材料的吸湿量环境湿度为95％时，24小时吸水率97％，也即吸水量97g/100g.；放湿量环境湿度为20％时，24小时放水率74％。
实施例4按如下重量称取各组份硅藻土100g、海泡石300g、烷基表面活性剂0.1g、水泥200g、石英砂100g、减水剂20g、醇类活性剂50g、水230g。硅藻土应选用干燥、纯度高且经过粉碎工艺处理过的矿物粉料，细度控制在100-300目。将醇类活性剂溶解于水中，然后将其倒入上述硅藻土、海泡石矿物粉料中，进行充分搅拌，存放5分钟，进行介孔表面活化处理。然后，将称量好的上述各组份一并活化后的硅藻土放入搅拌机中搅拌3分钟，使得浆体内形成多连通微孔，制备成可流动的塑性浆体。将料浆倒入一定形状的试模中，进行振捣、密实、抹面成型后，送入相对湿度大于50％、温度不低于15℃的环境中进行自然养护，1天后拆模，制备成所需的水泥基自调湿建筑材料。此自调湿建筑材料的吸湿量环境湿度为95％时，24小时吸水率87％，也即吸水量87g/100g.；放湿量环境湿度为20％时，24小时放水率78％。
实施例5按如下重量称取各组份硅藻土100g、海泡石20g、烷基表面活性剂2g、水泥378g、石英砂200g、减水剂10g、醇类活性剂10g、无机抗菌剂10g、水270g。采用酸洗活化预处理工艺，即用稀无机酸水溶液对硅藻土矿物酸洗20分钟后，在100℃下活化10小时，对制备出的浆体进行干燥、粉末细度控制在100-300目。将醇类活性剂溶解于水中，然后将其倒入硅藻土、海泡石矿物粉末中进行充分搅拌，存放8分钟，进行介孔表面活化处理，进行介孔表面活化处理。然后，将称量好的各组份一并活化后的硅藻土放入搅拌机中搅拌5分钟，使得浆体内形成多连通微孔，制备而成可流动的塑性浆体。将料浆倒入一定形状的试模中，进行振捣、密实、抹面成型后，采用蒸汽养护的方式进行加速养护，拆模即可制备成所需的水泥基自调湿建筑材料。此自调湿建筑材料的吸湿量环境湿度为95％时，24小时吸水率80％，也即吸水量80g/100g.；放湿量环境湿度为20％时，24小时放水率65％。
实施例6按如下重量称取各组份硅藻土200g、海泡石200g、烷基表面活性剂1g、水泥150g、石英砂100g、醇类活性剂40g、无机抗菌剂9g、水300g。硅藻土应选用干燥、纯度高且经过粉碎工艺处理过的矿物粉料，细度控制在100-300目。将醇类活性剂溶解于水中，然后将其倒入上述硅藻土矿物粉料中，进行充分搅拌，存放5分钟，进行介孔表面活化处理。然后，将称量好的上述各组份一并活化后的硅藻土放入搅拌机中搅拌3分钟，使得浆体内形成多连通微孔，制备成可流动的塑性浆体。将料浆倒入一定形状的试模中，进行振捣、密实、抹面成型后，送入相对湿度大于50％、温度不低于15℃的环境中进行自然养护，1天后拆模，制备成所需的水泥基自调湿建筑材料。此自调湿建筑材料的吸湿量环境湿度为95％时，24小时吸水率90％，也即吸水量90g/100g.；放湿量环境湿度为20％时，24小时放水率79％。
权利要求
1.一种具有自动调湿功能的水泥基建筑材料，其组份重量百分比如下硅藻土10～50％、海泡石0～30％、烷基表面活性剂0.01～0.2％、水泥15～40％、石英沙0～20％、减水剂0～2％、醇类活性剂1～5％、无机抗菌剂0～1％、水20～45％。
2.如权利要求1所述的具有自动调湿功能的水泥基建筑材料，其组份重量百分比如下硅藻土10～25％、海泡石2～20％、烷基表面活性剂0.05～0.1％、水泥20～40％、石英砂10～20％、减水剂0.5～1.5％、醇类活性剂1～3％、无机抗菌剂0～1％、水20-45％。
3.如权利要求1～2所述的具有自动调湿功能的水泥基建筑材料，其特征在于所述的烷基表面活性剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠。
4.如权利要求1～2所述的具有自动调湿功能的水泥基建筑材料，其特征在于所述的减水剂为萘磺酸甲醛缩合物减水剂、木质素磺酸钙减水剂、木质素磺酸钠减水剂、三聚氰胺减水剂、氨基磺酸盐减水剂或聚羧酸减水剂。
5.如权利要求4所述的具有自动调湿功能的水泥基建筑材料，其特征在于所述的减水剂为粉体萘磺酸甲醛缩合物减水剂或液体聚羧酸减水剂。
6.如权利要求1～2所述的具有自动调湿功能的水泥基建筑材料，其特征在于所述的醇类活性剂是乙二醇、新戊二醇或烷醇。
7.如权利要求8所述的具有自动调湿功能的水泥基建筑材料，其特征在于所述的醇类活性剂是新戊二醇。
8.权利要求1～7项任一所述的水泥基自调湿建筑材料的制备方法，该方法包括下列步骤首先按重量百分比称量各组份，再将预处理过的硅藻土、海泡石矿物进行表面活化处理，然后将上述称量好的各组份及预处理过的硅藻土、海泡石矿物一起搅拌，制备可流动的塑性浆体，最后将料浆倒入一定形状的试模中，进行振捣、密实、抹面成型后养护，拆模即可制备成所需的水泥基自调湿建筑材料。
9.权利要求8所述的水泥基自调湿建筑材料的制备方法，其特征在于所述的硅藻土、海泡石矿物的预处理是指选用干燥、纯度高的硅藻土、海泡石经过粉碎工艺处理成矿物粉料，细度控制在100-300目；或采用酸洗活化预处理工艺，即用稀无机酸水溶液对其酸洗后，在80～300℃下活化6～24小时，再将制备出的浆体进行干燥、粉末至上述细度。
10.权利要求8所述的水泥基自调湿建筑材料的制备方法，其特征在于所述的硅藻土、海泡石矿物的表面活化处理是指介孔表面活化工艺与微孔发泡工艺技术。
全文摘要
本发明涉及通过水蒸气吸附和释放来自行调节室内湿度的建筑材料及其制备方法。这种具有自动调湿功能的水泥基建筑材料，其组份重量百分比如下硅藻土10～50％、海泡石0～30％、烷基表面活性剂0.01～0.2％、水泥15～40％、石英砂0～20％、减水剂0～2％、醇类活性剂1～5％、无机抗菌剂0～1％、水20－45％。该材料的制备方法包括下列步骤首先按上述的重量百分比称量各组份，再将预处理过的硅藻土、海泡石矿物进行表面活化处理，然后加入称量好的各组份一起搅拌，制备可流动的塑性浆体，最后将料浆倒入一定形状的试模中，进行振捣、密实、抹面成型后养护，拆模即可制备成所需的水泥基自调湿建筑材料。
文档编号C04B14/08GK1834049SQ20051002439
公开日2006年9月20日 申请日期2005年3月15日 优先权日2005年3月15日
发明者蒋正武, 孙振平, 王培铭 申请人:同济大学