本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種環(huán)保型硅藻土組合物及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

室內(nèi)裝修通常需要使用多種裝修材料，容易產(chǎn)生甲醛、苯類和其它室內(nèi)有機氣態(tài)物質(zhì)tvoc疊加污染，提高室內(nèi)環(huán)境，降低裝修污染已經(jīng)被越來越多的人重視。

硅藻泥是一種以硅藻土為主要原料的室內(nèi)裝修壁材，由純天然無機材料組成，綠色環(huán)保，本身無任何污染，無異味。硅藻泥的核心成分是硅藻土。硅藻土以sio2為主，質(zhì)輕疏松，密度為1.9～2.3g/ml，比表面積為40～65m²/g。硅藻土為特殊多孔的構(gòu)造，規(guī)則整齊地排列成圓形或針形，其單位面積上的微孔數(shù)量是活性炭的數(shù)千倍。硅藻土突出的分子晶格結(jié)構(gòu)決定了其獨特的功能，使其具有極強的物理吸附和離子交換性能，精加工后被廣泛應(yīng)用于功能性涂料、藥品助濾劑、食品添加劑、核放射吸附劑等領(lǐng)域。

現(xiàn)有的硅藻泥配方體系中，除了常用的輔助添加劑，往往還會加入納米二氧化鈦作為光觸媒催化劑，分解吸附在硅藻泥表面或者內(nèi)孔的有機小分子；或者抗菌殺菌劑，抑制細(xì)菌生長。硅藻土是硅藻泥的核心成分，但是硅藻土從開采到提純成可用的硅藻土產(chǎn)品過程中往往經(jīng)過高溫焙燒，一方面使得其比表面積降低(僅20-30m²/g)，導(dǎo)致吸附容量大大下降；另一方面，高溫焙燒使得硅藻土微觀表面相鄰位置的羥基會發(fā)生化學(xué)脫水，形成si-o-si結(jié)構(gòu)，使得硅藻土表面羥基含量大大降低，因此也會導(dǎo)致吸附強度和吸附容量、以及與其它輔料的結(jié)合強度也會發(fā)生相應(yīng)降低，吸濕和調(diào)濕能力同樣降低。

另外，硅藻土的孔徑分布范圍主要為50～3000nm，而甲醛類分子的直徑約為0.45nm，苯類分子直徑約為0.6nm。因此，最有利于吸附裝修材料中有機小分子的吸附劑的孔徑分布范圍應(yīng)為1～2納米，該類材料可對甲醛、苯類、tvoc等有害物質(zhì)做到高選擇性地吸附，且不容易發(fā)生脫吸附。

綜上所述，本領(lǐng)域迫切需要研發(fā)出改性的硅藻土材料，以改善其吸附性能等性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)保型具有可調(diào)的微孔分布、高比表面、高表面羥基含量、高調(diào)濕能力以及高吸附活性的硅藻土組合物的硅藻泥涂料。

本發(fā)明的第一方面，提供一種硅藻土組合物，包括：

1-50重量份硅藻土；和

1-60重量份柱層析硅膠，

其中，所述柱層析硅膠包括c型硅膠和b型硅膠，其中所述c型硅膠和b型硅膠的重量之比為0.05-10：1。

在另一優(yōu)選例中，所述硅藻土組合物包括：

5-30重量份硅藻土；和

1-40重量份柱層析硅膠。

在另一優(yōu)選例中，所述硅藻土組合物包括：

5-25或10-20重量份硅藻土；和

10-40或15-30重量份柱層析硅膠。

在另一優(yōu)選例中，所述c型硅膠和b型硅膠的重量之比為0.08-5:1或0.1-2:1。

在另一優(yōu)選例中，所述c型硅膠和b型硅膠的重量之比為0.2-5：1。

在另一優(yōu)選例中，所述c型硅膠和b型硅膠的重量之比為0.5-2：1。

在另一優(yōu)選例中，所述c型硅膠的孔徑尺寸為8-10nm。

在另一優(yōu)選例中，所述b型硅膠的孔徑尺寸為4-7nm。

在另一優(yōu)選例中，所述硅藻土組合物具有以下一個或多個特征：

(1)所述c型硅膠的孔徑尺寸為8.5-9.5nm；

(2)所述b型硅膠的孔徑尺寸為4.5-6.5nm；

(3)所述c型硅膠中的二氧化硅含量≥99％，較佳地≥99.5％，更佳地≥99.9％；

(4)所述b型硅膠中的二氧化硅含量≥99％，較佳地≥99.5％，更佳地≥99.9％；

(5)所述c型硅膠的表面羥基含量為5～10個siohnm^-2；

(6)所述b型硅膠的表面羥基含量為5～10個siohnm^-2；

(7)所述硅藻土的粒度范圍為400-800目，較佳地為400-600目，更佳地為400-500目；

(8)所述硅藻土的白度≥70，較佳地≥80，更佳地≥90；

(9)所述硅藻土組合物的表面羥基含量為1～10個siohnm^-2；

(10)所述硅藻土組合物的比表面積為200～600。

本發(fā)明的第二方面，提供一種硅藻泥涂料，包含第一方面所述的硅藻土組合物和輔料。

在另一優(yōu)選例中，所述輔料為雙飛粉、灰鈣粉、高嶺土、木質(zhì)纖維素、鈦白粉光觸媒、可再分散性乳膠粉和纖維素醚。

在另一優(yōu)選例中，所述硅藻泥涂料包括：

0-50重量份的雙飛粉、5-30重量份的灰鈣粉、5-30重量份的高嶺土、0.5-2重量份的木質(zhì)纖維素、2-10重量份的鈦白粉光觸媒、1-5重量份的可再分散性乳膠粉、0.5-5重量份的纖維素醚。

在另一優(yōu)選例中，所述硅藻泥涂料包括：

0-35重量份的雙飛粉、5-15重量份的灰鈣粉、5-15重量份的高嶺土、0.5-2重量份的木質(zhì)纖維素、2-6重量份的鈦白粉光觸媒、1-5重量份的可再分散性乳膠粉、0.5-1重量份的纖維素醚。

在另一優(yōu)選例中，所述硅藻泥涂料包括：

20-40重量份的雙飛粉、5-25重量份的灰鈣粉、5-25重量份的高嶺土、0.8-1.5重量份的木質(zhì)纖維素、3-8重量份的鈦白粉光觸媒、1-5重量份的可再分散性乳膠粉、0.5-2重量份的纖維素醚。

在另一優(yōu)選例中，所述硅藻泥涂料包括：

25-35重量份的雙飛粉、10-15重量份的灰鈣粉、10-15重量份的高嶺土、0.8-1.2重量份的木質(zhì)纖維素、4-6重量份的鈦白粉光觸媒、2-4重量份的可再分散性乳膠粉、0.8-1.5重量份的纖維素醚。

在另一優(yōu)選例中，所述硅藻泥涂料還具有以下一個或多個特征：

(1)所述雙飛粉的粒度范圍為400-800目，較佳地為400-600目，更佳地為400-500目；

(2)所述灰鈣粉的粒度范圍為400-800目，較佳地為400-600目，更佳地為400-500目；

(3)所述鈦白粉光觸媒的粒度范圍為800-1200目，較佳地為800-1000目，更佳地為900-1000目；

(4)所述高嶺土的粒度范圍為800-1200目，較佳地為800-1000目，更佳地為900-1000目；

(5)所述可再分散性乳膠粉選自下組：醋酸乙烯酯與乙烯的共聚膠粉，醋酸乙烯酯與乙烯及高級脂肪酸乙烯酯三元共聚膠粉，醋酸乙烯酯與高級脂肪酸乙烯酯共聚膠粉，丙烯酸酯與苯乙烯共聚膠粉，醋酸乙烯酯與丙烯酸酯及高級脂肪酸乙烯酯三元共聚膠粉，醋酸乙烯酯均聚膠粉，苯乙烯與丁二烯共聚膠粉中一種或者兩種以上的組合；更優(yōu)的選擇是醋酸乙烯酯與乙烯的共聚膠粉；

(6)所述纖維素醚選自下組：羥甲基纖維素醚，羥乙烯纖維素醚，羥丙基甲基纖維素醚、或其組合；

(7)所述木質(zhì)纖維素長度范圍為1-3mm，較佳地為2-3mm。

本發(fā)明的第三方面，提供第一方面所述的硅藻土組合物或第二方面所述的硅藻泥涂料應(yīng)用，用作室內(nèi)裝飾材料。

本發(fā)明的硅藻泥組合物和硅藻泥涂料，微孔分布可控、表面羥基含量高、比表面積高，吸附能力強，調(diào)濕能力突出，能明顯提高硅藻泥壁材的環(huán)境凈化效果，控溫效果和調(diào)濕效果，具有成本低、強度高、抗靜電、吸附強等優(yōu)點。

應(yīng)理解，在本發(fā)明范圍內(nèi)中，本發(fā)明的上述各技術(shù)特征和在下文(如實施例)中具體描述的各技術(shù)特征之間都可以互相組合，從而構(gòu)成新的或優(yōu)選的技術(shù)方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附圖說明

圖1為比表面測試結(jié)果圖。

圖2為孔徑分布圖。

圖3為紅外光譜結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

本發(fā)明人通過廣泛而深入的研究，首次意外地發(fā)現(xiàn)添加表面羥基豐富的柱層析硅膠到硅藻泥中，能夠增加對有機小分子的吸附性能，尤其是對含有極性官能團(tuán)(如醛，醇，酸，酯，硫等)，而且對周圍空氣中的濕度平衡也有很好的調(diào)節(jié)作用。在此基礎(chǔ)上完成了本發(fā)明。

術(shù)語說明

除非另外定義，否則本文中所用的全部技術(shù)與科學(xué)術(shù)語均具有如本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

如本文所用，在提到具體列舉的數(shù)值中使用時，術(shù)語“約”意指該值可以從列舉的值變動不多于1％。例如，如本文所用，表述“約100”包括99和101和之間的全部值(例如，99.1、99.2、99.3、99.4、100.5等)。

如本文所用，術(shù)語“含有”或“包括(包含)”可以是開放式、半封閉式和封閉式的。換言之，所述術(shù)語也包括“基本上由…構(gòu)成”、或“由…構(gòu)成”。

柱層析硅膠

柱層析硅膠是sio2含量高達(dá)99％以上的優(yōu)質(zhì)硅膠，純度高，安全衛(wèi)生。其主要由形成凝集結(jié)構(gòu)的膠體粒子構(gòu)成。膠體粒子是水合狀態(tài)硅膠(多硅酸)的縮聚物，屬非晶態(tài)物質(zhì)。膠體粒子的集合體的間隙形成試劑柱層析硅膠顆粒內(nèi)部的微孔隙結(jié)構(gòu)。因此，柱層析硅膠純度更高(sio2含量高達(dá)99％以上)，具有更豐富的微孔結(jié)構(gòu)(平均孔徑在20-20000a°的可控范圍內(nèi)，可以適應(yīng)不同性質(zhì)、分子量和分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)的吸附)，比表面積高，約為300-800m²/g、表面羥基含量高(表面羥基數(shù)量約為硅藻土的10倍)及高吸附活性的優(yōu)質(zhì)吸附材料。

本發(fā)明中，柱層析硅膠與硅藻土可聯(lián)用作為硅藻泥的核心組分，提高硅藻泥的吸附性能。

如本文所用，硅藻土的粒度范圍為400-800目，較佳地為400-600目，更佳地為400-500目。

如本文所用，硅藻土的白度≥70，較佳地≥80，更佳地≥90。

如本文所用，“b型硅膠”、“中孔柱層析硅膠”具有相同含義，可互換使用，其二氧化硅含量≥99％，較佳地≥99.5％，更佳地≥99.9％，比表面400-600m²/g，孔徑4-7nm，目數(shù)300-800目，表面羥基含量：5～10個siohnm^-2，1.2萬/噸。

如本文所用，“c型硅膠”、“大孔柱層析硅膠”具有相同含義，可互換使用，其二氧化硅含量≥99％，較佳地≥99.5％，更佳地≥99.9％，比表面300-400m²/g，孔徑8-10nm，目數(shù)300-800目，表面羥基含量：5～10個siohnm^-2，1.2萬/噸。

本發(fā)明的主要優(yōu)點在于：

(1)本發(fā)明的硅藻土組合物和硅藻泥涂料具有高的表面羥基濃度(柱層析硅膠表面羥基數(shù)量約為硅藻土表面羥基數(shù)量的10倍)、高比表面積，顯著提高吸附性能，大幅度提升墻面的吸附能力和調(diào)濕能力，能夠取得更加好的凈化效果，控溫效果和調(diào)濕效果；

(2)本發(fā)明的硅藻土組合物和硅藻泥涂料具有大孔、中孔不同級別的孔，且通過控制硅藻土及柱層析硅膠的比例關(guān)系對孔道的比例進(jìn)行調(diào)控，不同粒度的粉體堆積形成的次級孔道在幾到幾百納米，各種不同尺寸的孔徑可以共存，利用不同孔徑尺寸來增強對不同尺寸的有機分子的吸附力，共同發(fā)揮吸附作用；

(3)采用本發(fā)明的硅藻泥涂料材料涂覆墻面，成本低、強度高、抗靜電、吸附能力高。

下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。除非另外說明，否則百分比和份數(shù)是重量百分比和重量份數(shù)。

以下實施例中所用的實驗材料和試劑如無特別說明均可從市售渠道獲得。

通用方法

以下實施例和對比例中，甲醛凈化效率、甲醛凈化效果持久性、甲苯凈化效率、甲苯凈化效果持久性根據(jù)jc/t1074-2008進(jìn)行檢測；

吸濕量24h和放濕量24h根據(jù)jc/t2082-2011進(jìn)行檢測；

揮發(fā)性有機化合物voc含量、游離甲醛、苯甲苯乙苯二甲苯總和、可溶性重金屬根據(jù)gb18582-2008進(jìn)行檢測。

實施例1

取硅藻土10份，c型硅膠10份，b型硅膠10份，高嶺土10份，可再分散性乳膠粉3份，木質(zhì)纖維素1份，鈦白粉光觸媒5份，灰鈣粉15份，纖維素醚1份，雙飛粉35份，混合均勻后加入粉體攪拌機中，充分?jǐn)嚢?0-40分鐘，形成預(yù)混物。

將上述預(yù)混物與水混合，直至均勻，制得灰漿狀硅藻土材料。

實施例2

取硅藻土15份，c型硅膠15份，b型硅膠15份，高嶺土10份，乳膠粉3份，木纖維1份，鈦白粉光觸媒5份，灰鈣粉15份，纖維素醚1份，雙飛粉25份，混合均勻后加入粉體攪拌機中，充分?jǐn)嚢?0-40分鐘，形成預(yù)混物。

將上述預(yù)混物與水混合，直至均勻，制得灰漿狀硅藻土材料。

比表面測試結(jié)果和孔徑分布圖如圖1和圖2所示。紅外光譜結(jié)果如圖3所示。

從圖1、圖2可以看出，所得的硅藻泥涂料比表面較高，孔徑分布范圍在2-8nm；從圖3可以看出，紅外譜圖上3440cm-1波數(shù)主要是硅藻泥涂料表面結(jié)合的水吸收峰，1096cm-1波數(shù)主要是硅藻泥涂料結(jié)構(gòu)上si-oh的吸收峰，由上述圖可知，該硅藻泥涂料比表面高，孔徑分布適中，可以吸收很多有機小分子；且表面含有大量的si-oh，既能充分調(diào)濕，又能強力吸收極性有機小分子。

實施例3

取硅藻土20份，c型硅膠10份，b型硅膠5份，高嶺土15份，乳膠粉3份，木纖維1份，鈦白粉光觸媒5份，灰鈣粉10份，纖維素醚1份，雙飛粉30份混合均勻后加入粉體攪拌機中，充分?jǐn)嚢?0-40分鐘，形成預(yù)混物。

將上述預(yù)混物與水混合，直至均勻，制得灰漿狀硅藻土材料。

實施例4

取硅藻土20份，c型硅膠5份，b型硅膠10份，高嶺土15份，乳膠粉3份，木纖維1份，鈦白粉光觸媒5份，灰鈣粉10份，纖維素醚1份，雙飛粉30份，混合均勻后加入粉體攪拌機中，充分?jǐn)嚢?0-40分鐘，形成預(yù)混物。

將上述預(yù)混物與水混合，直至均勻，制得灰漿狀硅藻土材料。

對實施例1-4制得的灰漿狀硅藻土材料的性能進(jìn)行檢測，結(jié)果如表1所示。

表1實施例檢測結(jié)果

對比例1-3：

配方基本同實施例1-4，不同之處在于，將c+b柱層析硅膠替換成等量的mcm-41介孔分子篩。

對比例4-6：

配方基本同實施例1-4，不同之處在于，將c+b柱層析硅膠替換成等量的僅含有c的柱層析硅膠，具體如下：

對比例4

取硅藻土10份，c型硅膠20份，b型硅膠0份，高嶺土10份，可再分散性乳膠粉3份，木質(zhì)纖維素1份，鈦白粉光觸媒5份，灰鈣粉15份，纖維素醚1份，雙飛粉35份，混合均勻后加入粉體攪拌機中，充分?jǐn)嚢?0-40分鐘，形成預(yù)混物。

將上述預(yù)混物與水混合，直至均勻，制得灰漿狀硅藻土材料。

對比例5

取硅藻土15份，c型硅膠30份，b型硅膠0份，高嶺土10份，乳膠粉3份，木纖維1份，鈦白粉光觸媒5份，灰鈣粉15份，纖維素醚1份，雙飛粉25份，混合均勻后加入粉體攪拌機中，充分?jǐn)嚢?0-40分鐘，形成預(yù)混物。

將上述預(yù)混物與水混合，直至均勻，制得灰漿狀硅藻土材料。

對比例6

取硅藻土20份，c型硅膠15份，b型硅膠0份，高嶺土15份，乳膠粉3份，木纖維1份，鈦白粉光觸媒5份，灰鈣粉10份，纖維素醚1份，雙飛粉30份混合均勻后加入粉體攪拌機中，充分?jǐn)嚢?0-40分鐘，形成預(yù)混物。

將上述預(yù)混物與水混合，直至均勻，制得灰漿狀硅藻土材料。

對比例7-9：

配方基本同實施例1-4，不同之處在于，將c+b柱層析硅膠替換成等量的僅含有b的柱層析硅膠，具體如下：

對比例7

取硅藻土10份，c型硅膠0份，b型硅膠20份，高嶺土10份，可再分散性乳膠粉3份，木質(zhì)纖維素1份，鈦白粉光觸媒5份，灰鈣粉15份，纖維素醚1份，雙飛粉35份，混合均勻后加入粉體攪拌機中，充分?jǐn)嚢?0-40分鐘，形成預(yù)混物。

將上述預(yù)混物與水混合，直至均勻，制得灰漿狀硅藻土材料。

對比例8

取硅藻土15份，c型硅膠0份，b型硅膠30份，高嶺土10份，乳膠粉3份，木纖維1份，鈦白粉光觸媒5份，灰鈣粉15份，纖維素醚1份，雙飛粉25份，混合均勻后加入粉體攪拌機中，充分?jǐn)嚢?0-40分鐘，形成預(yù)混物。

將上述預(yù)混物與水混合，直至均勻，制得灰漿狀硅藻土材料。

對比例9

取硅藻土20份，c型硅膠0份，b型硅膠15份，高嶺土15份，乳膠粉3份，木纖維1份，鈦白粉光觸媒5份，灰鈣粉10份，纖維素醚1份，雙飛粉30份混合均勻后加入粉體攪拌機中，充分?jǐn)嚢?0-40分鐘，形成預(yù)混物。

將上述預(yù)混物與水混合，直至均勻，制得灰漿狀硅藻土材料。

對對比例1-9制得的灰漿狀硅藻土材料的性能進(jìn)行檢測，結(jié)果如表2所示。

表2對比例檢測結(jié)果

從表1和表2的實驗結(jié)果可以看出，雖然mcm-41分子篩(≥42萬/噸)在甲苯凈化率和甲苯凈化持久性方面和本發(fā)明的硅藻泥幾乎無差別，但是得益于本發(fā)明中添加的硅藻土組合物豐富的表面羥基，本發(fā)明的硅藻泥對極性小分子甲醛的凈化效率和持久性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對比實驗結(jié)果，而且在吸濕和調(diào)濕功能方面，本發(fā)明的結(jié)果也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對比實驗結(jié)果。

從表1和表2的實驗結(jié)果可以看出，雖然配方中含有一種柱層析硅膠也能取得較好的結(jié)果，但是兩種型號的硅膠組合更能提高凈化效率和調(diào)濕能力，可能得益于兩種不同硅膠組合后形成更為豐富的孔徑分布和表面結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明提及的所有文獻(xiàn)都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻(xiàn)被單獨引用作為參考那樣。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。