一种具热电特性的建筑材料、制备方法及建筑板材与流程

本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种具热电特性的建筑材料、其制备方法及建筑板材。

背景技术：

石膏基建筑材料是一种常见且重要的建筑材料，通常包括石膏复合板、石膏纸板、石膏纤维板以及石膏无纺板等，通常广泛应用与建筑物的内部修整与装饰。

传统的石膏基或硅藻土基建筑材料由于具有较低的热导率，因此在建筑工程领域中一般都用于热绝缘材料。与此同时，传统的石膏基或硅藻土基建筑材料的导电性也较差，因此也常被人们作为电绝缘材料的优选。但是在实际应用中，在一些特殊的领域也需要使用到具有较好热电性能的建筑材料，用于抗静电、电磁屏蔽、导热、散热等，而传统的石膏、硅藻土建筑材料往往不能满足这一点。

因此有必要研究出一种具有一定导热、散热、静电屏蔽以及抗静电导电性能的具热电特性的建筑材料，以满足实际生产建筑的需求。

技术实现要素：

基于此，本发明的目的是提供具有一定导热、散热、静电屏蔽以及抗静电导电性能的具热电特性的建筑材料，以满足实际生产建筑的需求。

一种具热电特性的建筑材料，其包括石墨蠕虫以及涂料粉，所述石墨蠕虫占所述具热电特性的建筑材料的质量百分比为5％～50％，所述石墨蠕虫的密度范围为0.005g/cm³～0.05g/cm³，所述涂料粉为石膏粉、石灰粉、硅藻泥中的一种或其组合。

所述石墨蠕虫的结构为天然鳞片石墨先经化学酸处理再经热膨胀处理生成的膨胀结构。

所述石墨蠕虫占所述具热电特性的建筑材料的质量百分比为5％～30％。

所述石墨蠕虫的密度范围为0.005g/cm³～0.03g/cm³。

所述具热电特性的建筑材料进一步包括粘结剂，所述粘结剂包括改性淀粉、发泡剂、白乳胶中的任意一种。

所述粘结剂占所述具热电特性的建筑材料的质量百分比为1％～5％。

一种具热电特性的建筑材料的制备方法，其包括如下步骤：(1)将天然鳞片石墨先经化学酸处理再经热膨胀处理，得到密度范围为0.005g/cm³～0.05g/cm³的石墨蠕虫；(2)将所述石墨蠕虫与涂料粉利用干式混合法进行混合并搅拌均匀得到第一混合物；(3)在所述第一混合物中加入水和粘结剂搅拌得到第二混合物；(4)对所述第二混合物进行干燥处理后得到所述具热电特性的建筑材料。

步骤(2)中所述干式混合法中采用气流搅拌的方式。

步骤(3)中在所述第一混合物中加入水以及粘结剂并搅拌均匀得到第二混合物。

一种具热电特性的建筑材料的制备方法，其包括如下步骤：(1)将天然鳞片石墨先经化学酸处理再经热膨胀处理，得到密度范围为0.005g/cm³～0.05g/cm³的石墨蠕虫；(2)将涂料粉加入水和粘结剂得到胶状物，所述涂料粉为石膏粉、石灰粉、硅藻泥中的一种或其组合；(3)在所述胶状物中加入所述石墨蠕虫，搅拌得到第三混合物；(4)对所述第三混合物进行干燥处理后得到所述具热电特性的建筑材料。

本发明还提供一种建筑板材，所述建筑板材由上述建筑材料制备而成。

相较于现有技术，本发明在所述具热电特性的建筑材料中，采用石墨蠕虫，该石墨蠕虫的密度较小，仅为0.005g/cm³～0.05g/cm³，比表面积大，因而在建筑材料中，更容易形成均匀导热导电网络。在与现有的石墨颗粒所占质量比例相同的情况下，所述具热电特性的建筑材料导电导热效果更佳；换句话说，可以用更小比例的石墨蠕虫来达到相同的导热及屏蔽的效果，同时也降低了生产成本，具有意想不到的效果。另外，所述具热电特性的建筑材料保留了原有的力学性能。通过该具热电特性的建筑材料制备而成的建筑板材具有优异的导热性能。

本发明所述具热电特性的建筑材料的制备方法中，优先采用干式混合法的方法将石墨蠕虫与石膏或硅藻土干粉混合，石膏粉涂料粉吸附于石墨蠕虫的表面，而具有较大比表面积的石墨蠕虫更容易外露而相互搭接形成导电导热网路。该制备方法操作简单、易于工业化生产。

附图说明

图1为本发明所述石墨蠕虫的照片。

图2为图1所述石墨蠕虫的显微镜照片。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将结合相关实施例对本发明进行更加全面地描述。在此需要指出的是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种具热电特性的建筑材料。所述具热电特性的建筑材料包括石墨蠕虫以及涂料粉。所述石墨蠕虫占所述具热电特性的建筑材料的质量百分比为5％～50％。所述石墨蠕虫的密度范围为0.005g/cm³～0.05g/cm³。

所述涂料粉为石膏粉、石灰粉、硅藻泥中的一种或其组合。优选地，所述涂料粉为石膏粉或硅藻泥，用石膏粉与硅藻泥做涂料粉，一方面可降低建筑材料的密度，从而降低对应墙体的重量，另一方面，可提高建筑材料及对应墙体的绝缘性能。

所述石墨蠕虫为天然鳞片石墨先经化学酸处理再经热膨胀处理生成的膨胀结构。具体的，以石墨为原料制备石墨插层化合物，再将所述石墨插层化合物进行热膨胀，得到所述石墨蠕虫。具体请参阅图1及图2，所述石墨蠕虫是指层数为101～10⁴的多层石墨烯结构。

优选的，所述石墨蠕虫占所述具热电特性的建筑材料的质量百分比为5％～30％，所述石墨蠕虫的密度范围为0.005g/cm³～0.03g/cm³。

所述具热电特性的建筑材料还可进一步包括粘结剂。该粘结剂可以为改性淀粉、发泡剂、白乳胶等，具体可以根据不同的应用场合。

本发明还提供一种具热电特性的建筑材料的制备方法。该制备方法包括以下步骤：

(1)将天然鳞片石墨先经化学酸处理再经热膨胀处理，得到密度范围为0.005g/cm³～0.05g/cm³的石墨蠕虫；

(2)将所述石墨蠕虫与涂料粉利用干式混合法进行混合并搅拌均匀得到第一混合物，所述涂料粉为石膏粉、石灰粉、硅藻泥中的一种或其组合；

(3)在所述第一混合物中加入水搅拌均匀得到第二混合物；

(4)对所述第二混合物进行干燥处理后得到所述具热电特性的建筑材料。

其中，步骤(2)中所述干式混合法中采用气流搅拌的方式。

步骤(3)中，还可加入粘结剂，与所述第一混合物及水搅拌均匀得到第二混合物。

本发明还提供一种建筑板材。该建筑板材由上述建筑材料制备而成。

本发明所述具热电特性的建筑材料的制备方法中，采用干式混合法的方法将石墨蠕虫与涂料粉混合，涂料粉吸附于石墨蠕虫的表面，而具有较大比表面积的石墨蠕虫更容易外露而相互搭接形成导电导热网路。该制备方法操作简单、易于工业化生产。

本发明还提供另外一种具热电特性的建筑材料的制备方法。该制备方法包括以下步骤：

(1)将天然鳞片石墨先经化学酸处理再经热膨胀处理，得到密度范围为0.005g/cm³～0.05g/cm³的石墨蠕虫；

(2)将涂料粉加入水和粘结剂得到胶状物，，所述涂料粉为石膏粉、石灰粉、硅藻泥中的一种或其组合；

(3)在所述胶状物中加入所述石墨蠕虫，搅拌得到第三混合物；

(4)对所述第三混合物进行干燥处理后得到所述具热电特性的建筑材料。

以石膏基为原料的具热电特性的建筑材料为例，以下结合不同材料配比的所述具热电特性的建筑材料及其制备方法对本发明进一步描述。

实施例1：

一种所述具热电特性的建筑材料的制备方法，具体步骤为：

(1)将天然鳞片石墨先经化学酸处理再经热膨胀处理得到密度为0.005g/cm³的石墨蠕虫；

(2)将所述石墨蠕虫与所述石膏粉按照一定的比例进行混合并搅拌均匀得到第一混合物，其中所述石墨蠕虫的质量百分比为5％，其余为所述石膏粉；

其中，所述石墨蠕虫与所述石膏粉的混合方式为干式混合法，即在密闭容器里用气流搅拌方式混合。

(3)在所述第一混合物中加入水并搅拌均匀得到第二混合物，其中在进行搅拌时搅拌速率控制在180r/min，搅拌时间为10min，其中，该粘结剂可为粘土。

(4)对所述第二混合物进行干燥处理，得到所述具热电特性的建筑材料，在本实施例中进行干燥处理时的温度控制恒定在55℃。

实施例2：

一种所述具热电特性的建筑材料的制备方法，具体步骤为：

(1)将天然鳞片石墨先经化学酸处理再经热膨胀处理得到密度为0.005g/cm³的石墨蠕虫；

(2)将所述石墨蠕虫与所述石膏粉按照一定的比例进行混合并搅拌均匀得到第一混合物；

其中，所述石墨蠕虫与所述石膏粉的混合方式为干式混合法，即在密闭容器里用气流搅拌方式混合。

(3)在所述第一混合物中加入水以及粘结剂并搅拌均匀得到第二混合物，其中所述石墨蠕虫、石膏粉、粘结剂的重量比为10∶84∶1，水适量，在进行搅拌时搅拌速率控制在180r/min，搅拌时间为10min，其中，该粘结剂可为粘土。

(4)对所述第二混合物进行干燥处理，得到所述具热电特性的建筑材料，在本实施例中进行干燥处理时的温度控制恒定在55℃。

实施例3：

一种所述具热电特性的建筑材料的制备方法，具体步骤为：

(1)将天然鳞片石墨先经化学酸处理再经热膨胀处理得到密度为0.005g/cm³的石墨蠕虫；

(2)将所述石墨蠕虫与所述石膏粉按照一定的比例进行混合并搅拌均匀得到第一混合物，其中，同样的，本实施例中所述石墨蠕虫与所述石膏粉进行的混合方式为干式混合法，即在密闭容器里用气流搅拌方式混合。

(3)在所述第一混合物中加入水以及粘结剂并搅拌均匀得到第二混合物，其中所述石墨蠕虫、石膏粉、粘结剂的重量比为20：75：5，水适量，在进行搅拌时搅拌速率控制在300r/min，搅拌时间为25min，其中，该粘结剂可为石灰-微细硅石粉。

(4)对所述第二混合物进行干燥处理，得到所述具热电特性的建筑材料，在本实施例中进行干燥处理时的温度控制恒定在70℃。

实施例4：

一种所述具热电特性的建筑材料的制备方法，具体步骤为：

(1)将天然鳞片石墨先经化学酸处理再经热膨胀处理得到密度为0.025g/cm³的石墨蠕虫；

(2)将所述石墨蠕虫与所述石膏粉按照一定的比例进行混合并搅拌均匀得到第一混合物，其中本实施例中所述石墨蠕虫与所述石膏粉进行的混合方式为干式混合法，即在密闭容器里用气流搅拌方式混合。

(3)在所述第一混合物中加入水以及粘结剂并搅拌均匀得到第二混合物，其中所述石墨蠕虫、石膏粉、粘结剂的重量比为20：75：5，水适量，在进行搅拌时搅拌速率控制在300r/min，搅拌时间为25min，其中，该粘结剂可以为石灰-微细硅石粉。

(4)对所述第二混合物进行干燥处理，得到所述具热电特性的建筑材料，在本实施例中进行干燥处理时的温度控制恒定在70℃。

实施例5：

一种所述具热电特性的建筑材料的制备方法，具体步骤为：

(1)将天然鳞片石墨先经化学酸处理再经热膨胀处理得到密度为0.025g/cm³的石墨蠕虫；

(2)将所述石墨蠕虫与所述石膏粉按照一定的比例进行混合并搅拌均匀得到第一混合物，其中本实施例中所述石墨蠕虫与所述石膏粉进行的混合方式为干式混合法，即在密闭容器里用气流搅拌方式混合。

(3)在所述第一混合物中加入水以及粘结剂并搅拌均匀得到第二混合物，其中所述石墨蠕虫、石膏粉、粘结剂的重量比为30∶65∶5，水适量，在进行搅拌时搅拌速率控制在300r/min，搅拌时间为25min，其中，该粘结剂可以为石灰-微细硅石粉。

(4)对所述第二混合物进行干燥处理，得到所述具热电特性的建筑材料，在本实施例中进行干燥处理时的温度控制恒定在70℃。

本申请还对实施例1～5所得的具热电特性的建筑材料进行导热性能测试。测试结果见表1。

表1

由表1可见，相对于现有技术，本实施例1～5包括石墨蠕虫的具热电特性的建筑材料的导热性能得到了较大的提升。

通过对比上述实施例1与实施例2的相关参数可以发现：粘结剂的加入，所述具热电特性的建筑材料的导热性能具有一定的提升。这说明粘结剂的加入有利于石墨蠕虫形成导热网络。

通过对比上述实施例2与实施例3的相关参数可以发现：改变粘结剂的质量百分比、搅拌速度、搅拌时间以及干燥温度等因素对所述具热电特性的建筑材料的导热性能的影响较小，所述具热电特性的建筑材料的导热性能几乎没有发生明显的变化。基于此，我们将上述粘结剂的质量百分比、搅拌速度、搅拌时间以及干燥温度等参数进行固定，通过分别改变所述石墨蠕虫的质量百分比、所述石膏粉的质量百分比以及所述石墨蠕虫的密度等因素来研究其对所述具热电特性的建筑材料导热性能的影响。

通过对比所述实施例3以及所述实施例4可以得知：当增大所述石墨蠕虫的密度可以提高所述具热电特性的建筑材料的热导率。

通过对比所述实施例4与实施例5可以发现：当增大所述石墨蠕虫的质量百分比之后，所述具热电特性的建筑材料的导热性能得到了进一步的提高。

在本说明书中，为了检测所述具热电特性的建筑材料的电磁屏蔽性能，在磁场、平面波以及微波的各种频段下，检测了传统不添加石墨蠕虫的具热电特性的建筑材料以及本发明提出的添加石墨蠕虫的具热电特性的建筑材料的屏蔽衰减能力。其中，具体数据如表2所示，表2为不同材料配比制成的所述具热电特性的建筑材料的对电磁屏蔽衰减的对应关系表，其中屏蔽衰减测量值的单位为dB。

表2

从表2可以看出，对现有传统的不添加所述石墨蠕虫的具热电特性的建筑材料而言，当添加石墨蠕虫之后，可以从整体上提高具热电特性的建筑材料的电磁屏蔽能力，特别对于平面波以及微波等频段具有更强的屏蔽能力。

与此同时，对比实施例1以及实施例2可以得知，改变粘结剂的质量百分比、搅拌速度、搅拌时间以及干燥温度等因素对所述具热电特性的建筑材料的电磁屏蔽性能影响较小，所述具热电特性的建筑材料的电磁屏蔽性能几乎没有发生明显的变化。

对比实施例2、实施例3以及实施例4可以看出，当所述石墨蠕虫的密度逐渐增大时，所述具热电特性的建筑材料对磁场、平面波以及微波的屏蔽能力也在逐渐增大，说明所述具热电特性的建筑材料的电磁屏蔽能力随着所述石墨蠕虫密度的增大而增大。

对比实施例5、实施例6以及实施例7可以得知，当增大所述石膏粉的质量分数时，相当于所述具热电特性的建筑材料内的所述石墨蠕虫的质量分数下降，对应的所述具热电特性的建筑材料对磁场、平面波以及微波的屏蔽能力也逐渐下降。这说明所述石膏粉质量分数的增加不利于所述具热电特性的建筑材料的电磁屏蔽，降低了其对磁场、平面波以及微波的电磁屏蔽能力。

相较于现有技术，本发明所述具热电特性的建筑材料中，采用石墨蠕虫，该石墨蠕虫的密度较小，仅为0.005g/cm³～0.05g/cm³，比表面积大，因而在建筑材料中，更容易形成导热导电网络。在与现有的石墨颗粒所占质量比例相同的情况下，所述具热电特性的建筑材料导电导热效果更佳；换句话说，可以用更小比例的石墨蠕虫来达到相同的导热及屏蔽的效果，同时也降低了生产成本，具有意想不到的效果。另外，所述具热电特性的建筑材料保留了原有的力学性能。通过该具热电特性的建筑材料制备而成的建筑板材具有优异的导热性能。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。