一种低温远红外一体化电暖软瓷装饰材料及其制备方法与流程

本发明属建筑装饰材料领域，涉及一种低温远红外一体化电暖软瓷装饰材料及其制备方法。

背景技术：

软瓷是一种新型柔性面状装饰材料，以水性聚合物乳液与水泥、泥土、石英砂或矿粉等无机物通过成型加工得到，是一种生态环保建筑材料。软瓷的外观酷似陶瓷，但缺乏传统陶瓷材料冰冷、沉重、易碎的质感，具有质轻体薄、拒水透气、色泽天然、花纹繁多及柔韧而富有弹性等特点，而且易裁剪、粘贴，成本低，施工便捷，适用于外墙、内墙及地面等建筑装修，极大地丰富和美化了人们的生活和工作环境。

随着技术的发展，人们相继开发出仿石材、仿皮纹、仿木纹等种类繁多、丰富多彩的软瓷，这些软瓷材料符合建筑回归自然的要求。随着人们生活水平的提高，人们对生活环境的要求越来越高，如消除异味，抑菌抗菌，温暖舒适等要求。中国专利公告号CN104277317A，公告日是2015年1月14日，名称为‘一种相变调温软瓷材料的制备方法’中公开了一种具有良好的保温隔热性能的软瓷材料的制备方法，该方法是通过软瓷原料中引入相变微胶囊，通过材料的相变从而使得制备的软瓷材料具有良好的保温隔热性能，通过相变材料来调温有限，且并不能达到调节环境温度的作用。中国专利公告号CN202787857U，公告日是2013年3月13日，名称为‘一种新型红外辐射电热瓷砖’中公开了一种红外辐射电热功能的瓷砖，是通过在传统瓷砖基体与外表釉层之间设一层非金属红外导电材料构成的导电体层，而这种传统瓷砖并不能实现软瓷的装饰作用与功能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种低温远红外一体化电暖软瓷，可作为室内装饰材料，能够吸附和分解有毒气体及抗菌抑菌，同时具有电热功能；本发明同时提供了该一体化电暖软瓷的简单易行的制备方法。

本发明所述的一种低温远红外一体化电暖软瓷装饰材料，是由从表面层至里层的依次为软瓷层、导热防水层、电热层及保温层构成。

所述的软瓷层是由以下重量份的各组分组成：硅丙乳液10～25份、麦饭石粉15～40份、石英砂30～60份、水泥10～30份、纳米二氧化钛2～5份、阻燃剂5～15份、疏水剂0.2～0.8份、硅烷偶联剂0.5～2份。

硅丙乳液较高的玻璃化温度满足电热材料的耐热性，配合疏水剂，软瓷材料具有优异的防水抗污性能，麦饭石粉具有多孔结构，能吸附有毒气体，而采用纳米二氧化钛，在光催化下能分解有毒气体，同时具有抗菌抑菌功能，软瓷层因为是由无机和有机材料混合制成，其表面存在细微孔洞，因此软瓷层具有良好的透气性，软瓷层良好的透气性提供了电热层所产生的热量向外散发的通道，同时还获得了麦饭石本身具有的较强的远红外线，从而大大提高了电热效率。

所述的导热防水层是由以下按重量份的各组分组成：水性聚氨酯30～50份、导热绝缘粉25～50份、阻燃剂10～30份及硅烷偶联剂1～3份。

水性聚氨酯具有良好的防水性，配合导热绝缘粉，使聚氨酯具有更好的绝缘性能，从而对电热层起保护作用，提高了电暖软瓷材料的安全可靠性，而导热绝缘粉则可提高电热层产生的热量向软瓷层传递速率。

所述的电热层的物质组分为：水性聚氨酯30～50份、电热材料25～60份、阻燃剂10～30份及硅烷偶联剂1～3份。

硅烷偶联剂有利于石墨、碳纳米管或石墨烯在水性聚氨酯中的分散，而阻燃剂的使用提高了安全使用性，碳系电热体在通电发热时能释放对人体有益的远红外线。

所述的保温层的玻纤布基材中的物质组分为：水性聚氨酯30～50份、超细二氧化硅粉体25～50份、阻燃剂10～30份及硅烷偶联剂1～3份。

水性聚氨酯配合超细二氧化硅粉体，所形成的膜具有保温功能，玻纤布还对一体化电暖软瓷材料具有显著的增强作用，同时保温层将电热层和砂浆水泥之间分割，而砂浆和水泥这类物质的导热系数较高，保温层可以保证电热的效率，节约电能的损失。

上述的麦饭石粉的细度为70～300目，所述的石英砂的细度为70～300目，所述的超细二氧化硅粉体的细度小于2μm。

上述的水泥的标号为325、425、525及625白色硅酸盐水泥中的一种。

上述的纳米二氧化钛为锐钛矿型纳米二氧化钛或金红石型纳米二氧化钛。

上述的阻燃剂为三聚氰胺、聚磷酸铵、三聚氰胺聚磷酸铵、磷酸酯中的一种或两种。

上述的疏水剂为SEAL 80或PHOBE H-1022。

上述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560或KH-570中的一种。

上述的导热绝缘粉为氮化铝、氮化硼、氧化铝中的一种，粒径小于1.5μm。

上述的电热材料为石墨、碳纳米管及石墨烯中的一种。

一种低温远红外一体化电暖软瓷装饰材料的制备方法，包括以下步骤：

1)软瓷层的制备：按重量份先称取麦饭石粉15～40份、石英砂30～60份、水泥10～30份、纳米二氧化钛2～5份、阻燃剂5～15份及硅烷偶联剂0.5～2份置于捏合机中搅拌、混合均匀，得到混合粉料；称取硅丙乳液10～25份、疏水剂0.2～0.8份及水10～25份，置于搅拌釜中混合均匀，得到混合乳液；然后将混合粉料加入搅拌釜中，充分搅拌，得到混合浆料，将浆料倒入模具中后，在温度为40～100℃下，干燥1～4h，得到厚度为2～4mm的软瓷层；

2)导热防水层的制备：按重量份称取水性聚氨酯30～50份、导热绝缘粉25～50份、阻燃剂10～30份及硅烷偶联剂1～3份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯胶。然后将得到的水性聚氨酯胶均匀涂覆在步骤1)得到的软瓷层表面，烘干，即得到导热防水层；

3)电热层的制备：按重量份称取水性聚氨酯30～50份、电热材料25～60份、阻燃剂10～30份及硅烷偶联剂1～3份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯导电胶。然后将得到的水性聚氨酯导电胶均匀涂覆在步骤2)得到的导热防水层表面，并在胶层两侧设置导电铜箔丝，干燥，即得到电热层；

4)保温层的制备：按重量份称取水性聚氨酯30～50份、超细二氧化硅粉体25～50份、阻燃剂10～30份及硅烷偶联剂1～3份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯胶，然后以水性聚氨酯胶充分浸渍玻纤布后，铺覆在电热层表面，干燥后即得到一体化电暖软瓷装饰材料。

由于采用上述技术方案，本发明所获得的低温远红外一体化电暖软瓷具有以下优点：

1、一体化电暖软瓷材料不仅具有软瓷层材料的丰富多彩的装饰功能，还具有电热功能，可作为内墙电热装饰材料；

2、一体化电暖软瓷材料能吸附和光催化分解有毒气体，能净化室内空气，并具有杀菌抑菌功能，同时能释放对人体有益的远红外线；

3、软瓷层具有良好的透气性，有利于电热层产生的热量向外散发，提高了传热效率，而麦饭石本身具有的较强的远红外线，提高了电热转化率，可达99.6以上；

4、电暖软瓷各层材料均满足无卤阻燃环保要求，达难燃级。

附图说明

图1、本发明低温远红外一体化电暖软瓷—实施例结构示意图。

图中：1、软瓷层 2、导热防水层 3、电热层 4、保温层

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种低温远红外一体化电暖软瓷装饰材料的制备方法，包括以下步骤：

1)软瓷层的制备：按重量份先称取300目的麦饭石粉15份、70目的石英砂60份、标号为325的硅酸盐白水泥25份、锐钛矿型纳米二氧化钛2份、阻燃剂三聚氰胺5份及硅烷偶联剂KH-550 2份置于捏合机中搅拌、混合均匀，得到混合粉料；称取硅丙乳液10份、疏水剂SEAL 80 0.8份及水25份，置于搅拌釜中混合均匀，得到混合乳液；然后将混合粉料加入搅拌釜中，充分搅拌，得到混合浆料，将浆料倒入模具中后，在温度为40℃下，干燥4h，得到厚度为2mm的软瓷层；

2)导热防水层的制备：按重量份称取水性聚氨酯30份、氮化铝50份、阻燃剂聚磷酸铵20份及硅烷偶联剂KH-550 2份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯胶。然后将得到的水性聚氨酯胶均匀涂覆在步骤1)得到的软瓷层表面，烘干，即得到导热防水层；

3)电热层的制备：按重量份称取水性聚氨酯30份、石墨粉60份、阻燃剂聚磷酸铵10份及硅烷偶联剂KH-550 3份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯导电胶。然后将得到的水性聚氨酯导电胶均匀涂覆在步骤2)得到的导热防水层表面，并在胶层两侧设置导电铜箔丝，干燥，即得到电热层；

4)保温层的制备：按重量份称取水性聚氨酯30份、超细二氧化硅粉体40份、阻燃剂聚磷酸铵30份及硅烷偶联剂KH-550 1份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯胶，然后以水性聚氨酯胶充分浸渍玻纤布后，铺覆在电热层表面，干燥后即得到一体化电暖软瓷装饰材料。

实施例2

一种低温远红外一体化电暖软瓷装饰材料的制备方法，包括以下步骤：

1)软瓷层的制备：按重量份先称取250目的麦饭石粉20份、90目的石英砂50份、标号为425的硅酸盐白水泥30份、金红石型纳米二氧化钛4份、阻燃剂聚磷酸胺10份及硅烷偶联剂KH-560 1.5份置于捏合机中搅拌、混合均匀，得到混合粉料；称取硅丙乳液15份、疏水剂PHOBE H-1022 0.6份及水20份，置于搅拌釜中混合均匀，得到混合乳液；然后将混合粉料加入搅拌釜中，充分搅拌，得到混合浆料，将浆料倒入模具中后，在温度为50℃下，干燥4h，得到厚度为2.5mm的软瓷层；

2)导热防水层的制备：按重量份称取水性聚氨酯40份、氮化硼30份、阻燃剂磷酸酯30份及硅烷偶联剂KH-560 1份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯胶。然后将得到的水性聚氨酯胶均匀涂覆在步骤1)得到的软瓷层表面，烘干，即得到导热防水层；

3)电热层的制备：按重量份称取水性聚氨酯40份、单壁碳纳米管30份、阻燃剂磷酸酯30份及硅烷偶联剂KH-560 2份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯导电胶。然后将得到的水性聚氨酯导电胶均匀涂覆在步骤2)得到的导热防水层表面，并在胶层两侧设置导电铜箔丝，干燥，即得到电热层；

4)保温层的制备：按重量份称取水性聚氨酯40份、超细二氧化硅粉体50份、阻燃剂磷酸酯10份及硅烷偶联剂KH-560 2份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯胶，然后以水性聚氨酯胶充分浸渍玻纤布后，铺覆在电热层表面，干燥后即得到一体化电暖软瓷装饰材料。

实施例3

一种低温远红外一体化电暖软瓷装饰材料的制备方法，包括以下步骤：

1)软瓷层的制备：按重量份先称取200目的麦饭石粉25份、100目的石英砂55份、标号为525的硅酸盐白水泥20份、锐钛矿型纳米二氧化钛3.5份、阻燃剂三聚氰胺聚磷酸铵8份及硅烷偶联剂KH-570 1份置于捏合机中搅拌、混合均匀，得到混合粉料；称取硅丙乳液20份、疏水剂SEAL 80 0.3份及水15份，置于搅拌釜中混合均匀，得到混合乳液；然后将混合粉料加入搅拌釜中，充分搅拌，得到混合浆料，将浆料倒入模具中后，在温度为60℃下，干燥3h，得到厚度为3mm的软瓷层；

2)导热防水层的制备：按重量份称取水性聚氨酯50份、氧化铝40份、阻燃剂三聚氰胺聚磷酸铵10份及硅烷偶联剂KH-570 2.5份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯胶。然后将得到的水性聚氨酯胶均匀涂覆在步骤1)得到的软瓷层表面，烘干，即得到导热防水层；

3)电热层的制备：按重量份称取水性聚氨酯50份、多壁碳纳米管40份、阻燃剂三聚氰胺聚磷酸铵10份及硅烷偶联剂KH-570 1份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯导电胶。然后将得到的水性聚氨酯导电胶均匀涂覆在步骤2)得到的导热防水层表面，并在胶层两侧设置导电铜箔丝，干燥，即得到电热层；

4)保温层的制备：按重量份称取水性聚氨酯50份、超细二氧化硅粉体40份、阻燃剂三聚氰胺聚磷酸铵10份及硅烷偶联剂KH-570 1.5份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯胶，然后以水性聚氨酯胶充分浸渍玻纤布后，铺覆在电热层表面，干燥后即得到一体化电暖软瓷装饰材料。

实施例4

一种低温远红外一体化电暖软瓷装饰材料的制备方法，包括以下步骤：

1)软瓷层的制备：按重量份先称取150目的麦饭石粉30份、200目的石英砂60份、标号为625的硅酸盐白水泥10份、金红石型纳米二氧化钛2.5份、阻燃剂三聚氰胺15份及硅烷偶联剂KH-550 1.6份置于捏合机中搅拌、混合均匀，得到混合粉料；称取硅丙乳液25份、疏水剂PHOBE H-1022 0.2份及水10份，置于搅拌釜中混合均匀，得到混合乳液；然后将混合粉料加入搅拌釜中，充分搅拌，得到混合浆料，将浆料倒入模具中后，在温度为70℃下，干燥3h，得到厚度为3.5mm的软瓷层；

2)导热防水层的制备：按重量份称取水性聚氨酯38份、氮化铝50份、阻燃剂三聚氰胺12份及硅烷偶联剂KH-550 3份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯胶。然后将得到的水性聚氨酯胶均匀涂覆在步骤1)得到的软瓷层表面，烘干，即得到导热防水层；

3)电热层的制备：按重量份称取水性聚氨酯38份、石墨烯粉40份、阻燃剂三聚氰胺22份及硅烷偶联剂KH-550 1份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯导电胶。然后将得到的水性聚氨酯导电胶均匀涂覆在步骤2)得到的导热防水层表面，并在胶层两侧设置导电铜箔丝，干燥，即得到电热层；

4)保温层的制备：按重量份称取水性聚氨酯35份、超细二氧化硅粉体45份、阻燃剂三聚氰胺20份及硅烷偶联剂KH-550 1份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯胶，然后以水性聚氨酯胶充分浸渍玻纤布后，铺覆在电热层表面，干燥后即得到一体化电暖软瓷装饰材料。

实施例5

一种低温远红外一体化电暖软瓷装饰材料的制备方法，包括以下步骤：

1)软瓷层的制备：按重量份先称取100目的麦饭石粉35份、250目的石英砂40份、标号为325的硅酸盐白水泥25份、金红石型纳米二氧化钛4.5份、阻燃剂磷酸酯12份及硅烷偶联剂KH-560 0.8份置于捏合机中搅拌、混合均匀，得到混合粉料；称取硅丙乳液13份、疏水剂SEAL 80 0.5份及水18份，置于搅拌釜中混合均匀，得到混合乳液；然后将混合粉料加入搅拌釜中，充分搅拌，得到混合浆料，将浆料倒入模具中后，在温度为50℃下，干燥2h，80℃下，干燥2h，得到厚度为4mm的软瓷层；

2)导热防水层的制备：按重量份称取水性聚氨酯45份、氮化硼40份、阻燃剂磷酸酯15份及硅烷偶联剂KH-560 1份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯胶。然后将得到的水性聚氨酯胶均匀涂覆在步骤1)得到的软瓷层表面，烘干，即得到导热防水层；

3)电热层的制备：按重量份称取水性聚氨酯45份、石墨粉35份、阻燃剂磷酸酯20份及硅烷偶联剂KH-560 2份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯导电胶。然后将得到的水性聚氨酯导电胶均匀涂覆在步骤2)得到的导热防水层表面，并在胶层两侧设置导电铜箔丝，干燥，即得到电热层；

4)保温层的制备：按重量份称取水性聚氨酯45份、超细二氧化硅粉体40份、阻燃剂磷酸酯15份及硅烷偶联剂KH-560 2份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯胶，然后以水性聚氨酯胶充分浸渍玻纤布后，铺覆在电热层表面，干燥后即得到一体化电暖软瓷装饰材料。

实施例6

一种低温远红外一体化电暖软瓷装饰材料的制备方法，包括以下步骤：

1)软瓷层的制备：按重量份先称取70目的麦饭石粉40份、300目的石英砂30份、标号为425的硅酸盐白水泥30份、锐钛矿型纳米二氧化钛5份、阻燃剂三聚氰胺11份及硅烷偶联剂KH-570 0.5份置于捏合机中搅拌、混合均匀，得到混合粉料；称取硅丙乳液17份、疏水剂PHOBE H-1022 0.7份及水13份，置于搅拌釜中混合均匀，得到混合乳液；然后将混合粉料加入搅拌釜中，充分搅拌，得到混合浆料，将浆料倒入模具中后，在温度为40℃下，干燥2h，100℃下，干燥2h，得到厚度为4mm的软瓷层；

2)导热防水层的制备：按重量份称取水性聚氨酯50份、氮化铝25份、阻燃剂三聚氰胺25份及硅烷偶联剂KH-570 2份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯胶。然后将得到的水性聚氨酯胶均匀涂覆在步骤1)得到的软瓷层表面，烘干，即得到导热防水层；

3)电热层的制备：按重量份称取水性聚氨酯50份、单壁碳纳米管25份、阻燃剂三聚氰胺25份及硅烷偶联剂KH-570 3份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯导电胶。然后将得到的水性聚氨酯导电胶均匀涂覆在步骤2)得到的导热防水层表面，并在胶层两侧设置导电铜箔丝，干燥，即得到电热层；

4)保温层的制备：按重量份称取水性聚氨酯50份、超细二氧化硅粉体25份、阻燃剂三聚氰胺25份及硅烷偶联剂KH-570 3份置于球磨分散机中，充分混合、分散，得到水性聚氨酯胶，然后以水性聚氨酯胶充分浸渍玻纤布后，铺覆在电热层表面，干燥后即得到一体化电暖软瓷装饰材料。

采用国标GB/T8624-2006的方法测试材料的阻燃性，本发明的电暖软瓷装饰材料的阻燃性能都达到了A1级，属于不燃，不起明火，属于不燃材料。

对实施例1-6所制备得到的样品进行导热系数和电热辐射转换率的测试，其测试的结果如下表

从上表的测试结果可以看出，由于本申请所制备的电暖软瓷装饰材料其在电制热的过程中，电能不会转换为其他形式的能量，如光，其绝大部分转换为热能，因此，电热磁辐射转换率接近100％。而测试上述实施例中的产品，可以看到电暖软瓷装饰材料的导热系数较低，这主要是由于该材料是四层不同功能层组成，同时该材料中含有有机类导热性能差的物质，因此使得本发明材料的导热系数较低的结果，这也使得本发明制备出的电暖软瓷装饰材料适合用于保温类的领域。同时由于材料中含有密度较低的有机物，因此密度较低。

与现有技术中常见的建筑材料性能相比，选择本发明中实施例1中制备的电暖软瓷装饰材料，其对比结果见下表

从上表中可以看出，电热瓷砖和电暖软瓷装饰材料的电热辐射转换率都较高，而热导系数可以看出，电暖软瓷材料的导热系数明显低于电热瓷砖，因此，本发明的电暖软瓷装饰材料的保温效果要好于电热瓷砖，这种低的导热系数可以减少热能的散失，提高电能的使用率。本发明的材料与普通的建筑材料相比，还具有密度较低的特点，使得本发明的电暖软瓷材料在使用过程中更加的方便。