一种墙面生态板材料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种墙面生态板材料及其制备方法 (Wall ecological plate material and preparation method thereof ) 是由 郭镜哲 陈红章 于 2020-03-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种墙面生态板材料及其制备方法,墙面生态板材料由以下质量计的原料制成：长石7-15％、石英6-14％、粉煤灰2-10％、碱矸9-17％、苏州土0.5-3％、膨胀土0.3-2.1％、CaCO<Sub>3</Sub>3-11％、MgCO<Sub>3</Sub>5-13％、生物质30-46％、石墨纤维0.05-0.15％、淀粉2-4％；墙面生态板材料呈矩形板状结构。墙面生态板材料的制备方法包括基料制备、功能性材料制备、板胚成型、烧成及后处理。本发明具有一定的透气性,其内含有大量细微的吸附性碳材料,能够持续对室内甲醛进行吸附,同时,具有解吸附的功能。通过在墙面生态板材料内设置纵横方向的小孔,能够进一步提高墙面生态板材料吸附甲醛的能力。(The invention discloses a wall ecological plate material and a preparation method thereof, wherein the wall ecological plate material is prepared from the following raw materials in mass: 7-15% of feldspar, 6-14% of quartz, 2-10% of fly ash, 9-17% of alkali waste rock, 0.5-3% of Suzhou soil, 0.3-2.1% of expansive soil, CaCO 3 3‑11％、MgCO 3 5-13%, 30-46% of biomass, 0.05-0.15% of graphite fiber and 2-4% of starch; the wall ecological plate material is in a rectangular plate structure. The preparation method of the wall ecological plate material comprises base material preparation, functional material preparation, plate blank forming, sintering and post-treatment. The formaldehyde adsorption material has certain air permeability, contains a large amount of fine adsorption carbon materials, can continuously adsorb indoor formaldehyde, and has a desorption function. Through set up the aperture of length and breadth direction in the ecological plate material of wall, can further improve the ability that the ecological plate material of wall adsorbs formaldehyde.)
技术领域
本发明属于墙面装饰材料技术领域，具体涉及一种墙面生态板材料及其制备方法。
背景技术
随着人们生存环境的改善，对房屋装修等的需求也逐渐提高了，大量的装饰材料被用到了房间里，这也带来了室内空气污染问题。其中甲醛是主要的空气污染物。甲醛已被世界卫生组织定为致癌和致畸性物质。从生物化学上来讲，甲醛能直接与生物大分子作用对身体产生毒害。核酸类生物大分子也能与甲醛的羟基发生加成反应，从而使暴露在高浓度甲醛环境下的器官如眼，呼吸道，皮肤产生严重病变，还会使人肝功能异常，肺功能异常以及免疫功能异常。长期接触甲醛的人的记忆力、灵敏度、平衡功能、协调功能等都发生了不同程度的降低；孕妇长期吸入可能导致胎儿畸形，甚至死亡，男子长期吸入可导致男子精子畸形、死亡等。甲醛接触者可出现手颤、眼颤、手掌多汗、肢体麻木和指端触觉降低。
吸附甲醛的方法很多，包括使用多孔类物质、碳纤维、光降解、电化学、反应试剂等。常见的甲醛市售净化产品主要有活性炭吸附剂、以二氧化钛和贵金属为代表的催化剂以及一些空气清新剂等。但是活性炭吸附剂一般是以无纺布炭包的形式出售，本身量比较小，而且活性炭与甲醛气体的有效接触面积非常小，所以吸附室内甲醛的效果非常有限，而二氧化钛和贵金属的价格很高，不能大量使用，效率也不是很高，空气清新剂更是不能真正的降低室内甲醛浓度。
为了有效的降低室内甲醛的浓度，一方面要尽量增大吸附材料同室内空气的接触面积，另一方面也要考虑吸附材料的造价问题。室内墙壁和室内环境的接触面积较大，将吸附材料做成内墙饰面材料是一个非常高效的净化室内空气的方法。
现有技术中也有将活性炭添加进入墙面材料中，但是由于活性炭与墙面材料融合的过于紧密，导致活性炭无法对甲醛进行高效吸附，同时，活性炭达到吸附饱和状态下的解吸附也是很大的难题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种墙面生态板材料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种墙面生态板材料，其特征在于：所述墙面生态板材料由以下质量计的原料制成：长石7-15％、石英6-14％、粉煤灰2-10％、碱矸9-17％、苏州土0.5-3％、膨胀土0.3-2.1％、CaCO33-11％、MgCO35-13％、生物质30-46％、石墨纤维0.05-0.15％、淀粉2-4％；
所述墙面生态板材料呈矩形板状结构，所述墙面生态板材料背部分布有井字形的突起，所述墙面生态板材料内设有纵横方向的小孔。
一种墙面生态板材料制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)长石、石英、粉煤灰、碱矸、苏州土、膨胀土按比例称重后球磨，球磨过程加水，料、球、水的比例为1:1.5-2.5:0.4-0.9，球磨后过60-100目筛，在100-150℃温度条件下烘干，再经研磨、干燥、过筛、陈腐后形成基料；
(2)床料称重后入流化床加热炉，CaCO3、MgCO3、生物质称重后入流化床加热炉，CaCO3、MgCO3、生物质、床料在流化床加热炉内在流态化状态下绝氧煅烧，煅烧温度650-830℃，煅烧时间5-12min，CaCO3、MgCO3、生物质的总质量与床料重量的比例为1:1-3，经煅烧后，CaCO3分解生成CaO，MgCO3分解生成氧化钙，生物质热解生成生物质炭，煅烧完成后通入蒸汽冷却，冷却后排出过筛，去除床料，再经球磨后得到功能性材料；
(3)基料、功能性材料、淀粉混合，经均化后通过螺杆挤压机挤压熟化，挤压熟化过程中通过外热源加热，加热温度80-150℃，熟化后保温均化30-80min，均化加入石墨纤维保温搅拌，再通过成型机压制成型，成型后上表面抛光、印花形成板胚；
(4)板胚入烧成炉烧成，烧成温度1100-1230℃，烧成过程中，不断通入蒸汽，完成烧成后，再经磨边、表面抛光、检查后包装出厂。
优选地，所述生物质的水分≤20％、粒径1-4cm、灰分含量≤0.5％。
优选地，所述床料为陶瓷球或氧化铝球，床料的粒径为0.5-1cm。
优选地，所述步骤(2)中，生物质炭中挥发分含量30-40％。
优选地，所述步骤(2)中，CaCO3的分解率80-86％，MgCO3的分解率90-95％。
本发明的工作原理是：
(1)CaCO3、MgCO3、生物质在流态化状态下，高温煅烧，CaCO3、MgCO3分解生成高孔隙率的CaO、MgO，生物质发生热解，生物质中的水分和部分挥发分析出，床料起到破碎、研磨作用，从而使得生成的CaO、MgO质地均匀，生物质热解后的生物质炭呈均匀的细粉状。
(2)基料、功能性材料、淀粉混合并通过螺杆挤压机挤压，使得淀粉糊化形成粘接性强的粘合剂。
(3)石墨纤维能够有效改善墙面生态板材料的机械强度。
(4)板胚入烧成炉烧成时，高温状态下生物质炭中的挥发分进一步析出，同时生物质炭的中的部分碳和水蒸气、O2、CO2发生反应，使得生物质炭形成高孔隙率、具有很好吸附性能的碳材料，同时，基料中的CaCO3、MgCO3完全分解，形成的CO2用于和生物质炭中的碳反应。由于在烧成过程中，不断的有分解反应、热解反应，使得一部分固体物质转化为气态物质析出，使得成品墙面生态板材料为具有一定透气性，且内部含有高吸附性能的碳材料。
(5)本发明在使用时，作为写字楼、宾馆、酒店等建筑的墙面装饰用。墙面生态板材料粘贴于墙面上，墙面生态板材料具有一定透气性，装修完成，由于室内会在短期内析出大量的甲醛，此时，墙面生态板材料中的碳材料能够快速的进行吸附，由于吸附后，室内的甲醛浓度会明显降低，会加速甲醛的进一步析出、挥发，当装修完成放置一段时间后，向墙面生态板材料表面喷入少量的水，水和墙面生态板材料中的CaO发生反应，墙面生态板材料温度升高，碳材料中吸附的甲醛迅速析出，通过通风装置进行通风，即可将甲醛完全排除。在后期人员进入时，墙面生态板材料中的碳材料能够进一步发挥吸附作用，从而避免甲醛对人员造成伤害。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)墙面生态板材料粘贴于墙壁上，且高吸附性能的碳材料弥散分布于墙面生态板材料内，使得墙面生态板材料能够起到很好的吸附作用，同时能够通过简单的方式进行解吸附，持续对室内甲醛进行吸附。
(2)高吸附性碳材料的生产原料为廉价的生物质，具有成本低的优点。
(3)墙面生态板材料还具有一定的空气调节功能，能够起到一定的空气调节功能，避免墙面因潮湿而发生霉变、滋生细菌。
(4)本发明在烧成过程中，不断的有分解反应、热解反应，一部分固体物质转化为气态物质析出，使得墙面生态板材料具有透气性，且CaCO3、MgCO3、生物质炭都是细粉状的，不会影响墙面生态板材料的机械强度，通过石墨纤维进行增加后，墙面生态板材料具有机械强度高的优点。
附图说明
图1为本发明一种墙面生态板材料的外形示意图。
图2为本发明一种墙面生态板材料小孔分布示意图。
图3为本发明一种墙面生态板材料背部突起分布示意图。
图中，1、墙面生态板材料。
具体实施方式
参见图1、图2、图3，一种墙面生态板材料，其特征在于：所述墙面生态板材料由以下质量计的原料制成：长石7-15％、石英6-14％、粉煤灰2-10％、碱矸9-17％、苏州土0.5-3％、膨胀土0.3-2.1％、CaCO33-11％、MgCO35-13％、生物质30-46％、石墨纤维0.05-0.15％、淀粉2-4％；
所述墙面生态板材料呈矩形板状结构，所述墙面生态板材料背部分布有井字形的突起，所述墙面生态板材料内设有纵横方向的小孔。
一种墙面生态板材料制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)长石、石英、粉煤灰、碱矸、苏州土、膨胀土按比例称重后球磨，球磨过程加水，料、球、水的比例为1:1.5-2.5:0.4-0.9，球磨后过60-100目筛，在100-150℃温度条件下烘干，再经研磨、干燥、过筛、陈腐后形成基料；
(2)床料称重后入流化床加热炉，CaCO3、MgCO3、生物质称重后入流化床加热炉，CaCO3、MgCO3、生物质、床料在流化床加热炉内在流态化状态下绝氧煅烧，煅烧温度650-830℃，煅烧时间5-12min，CaCO3、MgCO3、生物质的总质量与床料重量的比例为1:1-3，经煅烧后，CaCO3分解生成CaO，MgCO3分解生成氧化钙，生物质热解生成生物质炭，煅烧完成后通入蒸汽冷却，冷却后排出过筛，去除床料，再经球磨后得到功能性材料；
(3)基料、功能性材料、淀粉混合，经均化后通过螺杆挤压机挤压熟化，挤压熟化过程中通过外热源加热，加热温度80-150℃，熟化后保温均化30-80min，均化加入石墨纤维保温搅拌，再通过成型机压制成型，成型后上表面抛光、印花形成板胚；
(4)板胚入烧成炉烧成，烧成温度1100-1230℃，烧成过程中，不断通入蒸汽，完成烧成后，再经磨边、表面抛光、检查后包装出厂。
所述生物质的水分≤20％、粒径1-4cm、灰分含量≤0.5％。
所述床料为陶瓷球或氧化铝球，床料的粒径为0.5-1cm。
所述步骤(2)中，生物质炭中挥发分含量30-40％。
所述步骤(2)中，CaCO3的分解率80-86％，MgCO3的分解率90-95％。
实施例1
(1)墙面生态板材料的原料按长石7％、石英14％、粉煤灰10％、碱矸9％、苏州土3％、膨胀土0.3％、CaCO311％、MgCO313％、生物质30％、石墨纤维0.15％、淀粉2.55％的质量比例称重备用。其中，生物质是水分为20％、粒径为2-3cm、灰分含量为0.5％的樟木木片。
(2)长石、石英、粉煤灰、碱矸、苏州土、膨胀土如球磨机球磨，球磨过程中，料、球、水的比例为1:2.5:0.4，球磨后过60目筛，在100℃温度条件下烘干，再经研磨、干燥、过筛、陈腐后形成基料；
(3)床料称重后入流化床加热炉，床料是粒径1cm的氧化铝球，CaCO3、MgCO3、生物质入流化床加热炉，CaCO3、MgCO3、生物质的总质量与床料重量的比例为1:1，CaCO3、MgCO3、生物质、床料在流化床加热炉内在流态化状态下绝氧煅烧，煅烧温度650℃，煅烧时间12min，经煅烧后，CaCO3分解生成CaO，MgCO3分解生成氧化钙，生物质热解生成生物质炭，煅烧完成后通入蒸汽冷却，冷却后排出过筛，去除床料，再经球磨后得到功能性材料；经检测，生物质炭中挥发分含量39.5％，CaCO3的分解率81.2％，MgCO3的分解率92.1％。
(4)基料、功能性材料、淀粉混合，经均化后通过螺杆挤压机挤压熟化，挤压熟化过程中通过外热源加热，加热温度80℃，熟化后保温均化80min，均化加入石墨纤维保温搅拌，再通过成型机压制成型，成型后上表面抛光、印花形成板胚；
(5)板胚入烧成炉烧成，烧成温度1230℃，烧成过程中，不断通入蒸汽，完成烧成后，再经磨边、表面抛光、检查后包装出厂。
(6)墙面生态板材料铺设在房间的墙面上，向房间中不断的注入甲醛，使得房间中的甲醛浓度维持在10mg/m3，经过10天后，取出墙面生态板材料内的吸附性碳材料进行分析，吸附性碳材料中甲醛吸附浓度平均为2.3mg/g。经通风后，密封房间24h，对房间内空气中甲醛浓度进行检测，此时甲醛浓度为0.06mg/m3，对墙面生态板材料表面喷水后，房间内的甲醛浓度迅速增加至26.3mg/m3。再次进行吸附实验时，墙面生态板材料吸附性能和前期无差别。
实施例2
(1)墙面生态板材料的原料按长石15％、石英6％、粉煤灰2％、碱矸17％、苏州土0.5％、膨胀土2.1％、CaCO33％、MgCO35％、生物质46％、石墨纤维0.05％、淀粉3.35％的质量比例称重备用。其中，生物质是水分为14.3％、粒径为1-3cm、灰分含量为0.4％的椰壳。
(2)长石、石英、粉煤灰、碱矸、苏州土、膨胀土如球磨机球磨，球磨过程中，料、球、水的比例为1：2.5：0.9，球磨后过100目筛，在150℃温度条件下烘干，再经研磨、干燥、过筛、陈腐后形成基料；
(3)床料称重后入流化床加热炉，床料是粒径0.5cm的陶瓷球，CaCO3、MgCO3、生物质入流化床加热炉，CaCO3、MgCO3、生物质的总质量与床料重量的比例为1:3，CaCO3、MgCO3、生物质、床料在流化床加热炉内在流态化状态下绝氧煅烧，煅烧温度830℃，煅烧时间5min，经煅烧后，CaCO3分解生成CaO，MgCO3分解生成氧化钙，生物质热解生成生物质炭，煅烧完成后通入蒸汽冷却，冷却后排出过筛，去除床料，再经球磨后得到功能性材料；经检测，生物质炭中挥发分含量30.5％，CaCO3的分解率85.6％，MgCO3的分解率94.7％。
(4)基料、功能性材料、淀粉混合，经均化后通过螺杆挤压机挤压熟化，挤压熟化过程中通过外热源加热，加热温度150℃，熟化后保温均化30min，均化加入石墨纤维保温搅拌，再通过成型机压制成型，成型后上表面抛光、印花形成板胚；
(5)板胚入烧成炉烧成，烧成温度1100℃，烧成过程中，不断通入蒸汽，完成烧成后，再经磨边、表面抛光、检查后包装出厂。
(6)墙面生态板材料铺设在房间的墙面上，向房间中不断的注入甲醛，使得房间中的甲醛浓度维持在10mg/m3，经过10天后，取出墙面生态板材料内的吸附性碳材料进行分析，吸附性碳材料中甲醛吸附浓度平均为2.8mg/g。经通风后，密封房间24h，对房间内空气中甲醛浓度进行检测，此时甲醛浓度为0.05mg/m3，对墙面生态板材料表面喷水后，房间内的甲醛浓度迅速增加至27.8mg/m3。再次进行吸附实验时，墙面生态板材料吸附性能和前期无差别。
实施例3
(1)墙面生态板材料的原料按长石11％、石英10％、粉煤灰6％、碱矸13％、苏州土1.7％、膨胀土1.2％、CaCO37％、MgCO39％、生物质38％、石墨纤维0.1％、淀粉3％的质量比例称重备用。其中，生物质是水分为10.5％、粒径为3-4cm、灰分含量为0.45％的竹片。
(2)长石、石英、粉煤灰、碱矸、苏州土、膨胀土如球磨机球磨，球磨过程中，料、球、水的比例为1：2：0.6，球磨后过80目筛，在130℃温度条件下烘干，再经研磨、干燥、过筛、陈腐后形成基料；
(3)床料称重后入流化床加热炉，床料是粒径0.8cm的陶瓷球，CaCO3、MgCO3、生物质入流化床加热炉，CaCO3、MgCO3、生物质的总质量与床料重量的比例为1:2，CaCO3、MgCO3、生物质、床料在流化床加热炉内在流态化状态下绝氧煅烧，煅烧温度740℃，煅烧时间8min，经煅烧后，CaCO3分解生成CaO，MgCO3分解生成氧化钙，生物质热解生成生物质炭，煅烧完成后通入蒸汽冷却，冷却后排出过筛，去除床料，再经球磨后得到功能性材料；经检测，生物质炭中挥发分含量35％，CaCO3的分解率83％，MgCO3的分解率92.5％。
(4)基料、功能性材料、淀粉混合，经均化后通过螺杆挤压机挤压熟化，挤压熟化过程中通过外热源加热，加热温度120℃，熟化后保温均化55min，均化加入石墨纤维保温搅拌，再通过成型机压制成型，成型后上表面抛光、印花形成板胚；
(5)板胚入烧成炉烧成，烧成温度1150℃，烧成过程中，不断通入蒸汽，完成烧成后，再经磨边、表面抛光、检查后包装出厂。
(6)墙面生态板材料铺设在房间的墙面上，向房间中不断的注入甲醛，使得房间中的甲醛浓度维持在10mg/m3，经过10天后，取出墙面生态板材料内的吸附性碳材料进行分析，吸附性碳材料中甲醛吸附浓度平均为2.4mg/g。经通风后，密封房间24h，对房间内空气中甲醛浓度进行检测，此时甲醛浓度为0.07mg/m3，对墙面生态板材料表面喷水后，房间内的甲醛浓度迅速增加至24.9mg/m3。再次进行吸附实验时，墙面生态板材料吸附性能和前期无差别。
本发明技术方案在上面结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。