本发明属于建材技术领域，特别是涉及一种改性石灰质湖泥建材及制备方法。
背景技术：
随着生活水平不断提高，人们对装潢的个性化及材料的环保性要求越来越高，以往常用腻子粉、乳胶漆的搭配来装饰饰室内墙面已不能满足人们的需求，近几年又开始风靡硅藻泥涂料，但其高昂的价格让许多消费者望而怯步。房屋装修后甲醛等有害气体的释放长达数周甚至数十年，严重影响了人们的生命健康。目前市面常见有净味乳胶漆、除醛乳胶漆、硅藻泥等建材，其净味、除醛主要依托自身减少或者不使用含甲醛胶水、物理吸附、化学分解等方法。自身减少或者不使用含甲醛成分仅能保证自身污染在安全范围，而对室内其他家具释放的甲醛则没有实质净化作用；物理吸附并不能有效分解甲醛，且吸附饱和后极可能产生二次污染；化学分解则通过消耗自身活性物质反应除醛，当有效成分消耗完全后，无法实现长期除醛效果。
关于净醛乳胶漆、硅藻泥公开的技术研究有很多。CN103980783B 公开的《一种低气味可降低室内甲醛含量的高PVC乳胶漆组合物》中提到由丙烯酸共聚物乳液与硅藻土等材料制制成的高PVC乳胶漆，不仅具有很好的建材常规性能，而且对甲醛具有吸附和分解作用。但是其施工成膜后厚度较薄，具有吸附功能的硅藻土含量低，实际吸附、净化功能有限。而添加的高PVC乳胶成膜后易堵塞硅藻土孔隙，使其失去或降低吸附能力，从而丧失除醛能力。且乳胶漆无法形成较强的肌理感，无法满足对个性化装潢的需求； CN102633475B公开的《一种无胶硅藻泥建材》中提到选用硅藻土、高岭土、膨润土、活性白土、麦饭石粉、石英砂、海泡石和凹凸棒石粘土这些多孔且具有吸附能力的天然材料，经合理配比后作为装饰用建材或制作板材，由于无须使用化学胶黏剂，全凭上述天然材料的特征粘结成形，更加能够保持上述天然材料的多孔结构具有吸附、吸湿性能，可消除室内污染、调节室内湿度、消除异味、隔离噪音，涂饰表面肌理感强，防火阻燃的效果。因采用上述诸多矿石粉剂而未适当使用粘结剂，待其干燥、风化后易脱水成为板结的涂层易与墙体失去粘结效果，易出现涂层开裂、脱落、掉粉等问题，存在粉尘等二次污染。而上述专利仅使用了具有吸附功能的硅藻土、海泡石，而未使用具有催化、分解功能的材料，所以待其吸附饱和后，其涂层即变成潜在的污染物。而且其高昂的价格令许多消费者望而怯步，最终导致其一直未能普及推广。
技术实现要素：
本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种改性石灰质湖泥建材及制备方法。本发明建材由绿色、环保的材料科学配伍而成，建材自身安全、稳定、无毒、无挥发性有害气体。不仅能够吸附、净化甲醛、苯等有害气体，还能调节室内湿度、增强涂饰墙面肌理、隔音保温、消除异味、防火阻燃，而且本发明建材还具有成本低、不开裂、不掉粉、抗菌防霉、易修复等特点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种改性石灰质湖泥建材，包括以下重量份数的组分：蒸馏水35-55份、改性石灰质湖泥粉10-45份、亲水性纳米钛白粉5-12份、聚丙烯酰胺增稠剂3-15份、光触媒1-15份、重质碳酸钙粉1-8份、改性丙烯酸酯乳液1-5份、坡缕石粉0.1-1份、聚阴离子纤维素1-3份、颜料0.1-2份、纳米TiO2改性壳聚糖抗菌防霉剂0.5-3份。
进一步地，上述一种改性石灰质湖泥建材，包括以下重量份数的组分：蒸馏水40-50份、改性石灰质湖泥粉24-30份、亲水性纳米钛白粉8-10份、聚丙烯酰胺增稠剂5-10份、光触媒3-10份、重质碳酸钙粉2-5份、改性丙烯酸酯乳液1.5-3份、坡缕石粉0.3-0.8份、聚阴离子纤维素1.2-1.8份、颜料0.5-1.2份、纳米TiO2改性壳聚糖抗菌防霉剂1-2份。
进一步地，上述一种改性石灰质湖泥建材，包括以下重量份数的组分：蒸馏水43份、改性石灰质湖泥粉26份、亲水性纳米钛白粉9份、聚丙烯酰胺增稠剂6份、光触媒6份、重质碳酸钙粉3份、改性丙烯酸酯乳液2.5份、坡缕石粉0.5份、聚阴离子纤维素1.5份、颜料1份、纳米TiO2改性壳聚糖抗菌防霉剂1.5份。
进一步地，上述一种改性石灰质湖泥建材，所述改性石灰质湖泥粉、亲水性纳米钛白粉、重质碳酸钙粉及坡缕石粉优选200-500目颗粒度。
本发明一种改性石灰质湖泥建材的制备方法，包括以下步骤：将石灰质湖泥装入搅拌机中，加入3重量份PAS无机絮凝剂， 200r/min搅拌60s，静置50min，排出上清液后装入回转窑，经500℃煅烧6小时，烧结后粉碎并过200-500目筛网，得到干燥石灰质湖泥粉；将干燥石灰质湖泥粉、HK-560硅烷偶联剂、PEG-8二甲硅油水溶性硅氧烷按重量比100:1:1.5装入回转窑，500℃保温3h，进行回转加热改性，制得改性石灰质湖泥粉；按上述重量份数将改性石灰质湖泥粉、亲水性纳米钛白粉、聚丙烯酰胺增稠剂、光触媒、重质碳酸钙粉、坡缕石粉、聚阴离子纤维素、颜料、纳米TiO2改性壳聚糖抗菌防霉剂装入搅拌机，100r/min搅拌30min，使各其混合均匀；加入上述重量份数蒸馏水和改性丙烯酸酯乳液，30r/min搅拌6h，过200-500目筛网，既得所述石灰质湖泥建材。
以上所述一种改性石灰质湖泥建材所需组分均能通过市场购买或现有技术实现，并对主要组分说明如下：
改性石灰质湖泥：是指湖泊沉积物中经过交合作用形成的石灰质淤泥,经脱水、低温煅烧、粉碎工序制得石灰质湖泥粉，其分子结构具有较大孔隙，与硅藻土具有类似构造，同样对室内空气污染都具有较好的吸附、净化作用。与HK-560硅烷偶联剂和PEG-8二甲硅油水溶性硅氧烷经回转加热改性，制得改性石灰质湖泥粉，改性后使其制成品具有弹性，增强其柔韧性，降低其收缩系数，改变其干燥后硬化、开裂、变脆、掉粉的固有缺陷。
亲水性纳米钛白粉：该产品具有很高的化学稳定性、热稳定性、无毒性，不溶于水、有机酸和弱无机酸，可溶于硫酸、碱和氢氟酸等。其粒径、粒度、比表面积和形状，可人为进行调控；经特殊的表面包膜工艺，产品具有良好的分散性、抗老化性、耐擦洗性、耐候性和优异的紫外屏蔽性能，表面性质均为亲水性，能提高产品的抗老化性、抗粉化性、耐候性和产品的强度，同时保持产品的颜色光泽，延长产品的使用期；在光作用下，亲水性纳米钛白粉可发生连续的氧化还原反应，具有光化学活性，是甲醛等有机化合物光敏还原催化剂。
聚丙烯酰胺增稠剂：简称PAM，又分阴离子（HPAM)阳离子(CPAM)，非离子(NPAM)是一种线型高分子聚合物，是水溶性高分子化合物中应用最为广泛的品种之一，具有环保、速溶、成本低、施工好、保水性强等特点。聚丙烯酰胺和它的衍生物可以用作有效的絮凝剂、增稠剂、纸张增强剂以及液体的减阻剂等，广泛应用于水处理、造纸、石油、煤炭、矿冶、地质、轻纺、建筑等工业部门。因其无味、无VOC、无甲醛、高粘性的特点，能确保自身安全环保，并提供稳定可靠的粘结效果。与重质碳酸钙粉、坡缕石粉和聚阴离子纤维素的共同作用下，有效解决脱落、掉粉的问题。
光触媒：英文名Photocatalyst，是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称，具有无毒、无味、无刺激、热稳定的特性，在紫外光线的作用下，产生强烈催化降解功能。能有效地降解空气中有毒有害气体，能有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理，同时还具备除甲醛、除臭、抗污、净化空气等功能，对本发明建材的分解甲醛、除臭净味功能具有重要作用。
重质碳酸钙粉：英文名Heavy Calcium Carbonate，简称重钙，是由天然碳酸盐矿物如方解石、大理石、石灰石磨碎而成。是常用的粉状无机填料，具有化学纯度高、惰性大、不易化学反应、热稳定性好、在400℃以下不会分解、白度高、吸油率低、折光率低、质软、干燥、不含结晶水、硬度低磨耗值小、无毒、无味、无臭、分散性好等优点。在本发明石灰质湖泥建材中添加重质碳酸钙粉，可提高其韧性及吸湿性，对防开裂、防掉粉具有重要意义。
改性丙烯酸酯乳液：以丙烯酸或丙烯酸酯类为主要原料合成，具有优异的光稳定性和耐候性,良好的耐水、耐碱、耐化学品性能和粘接性能,因此广泛地用作胶粘剂、建材成膜剂以及日用化工、化学电源、功能膜、医用高分子、纳米材料以及水处理等方面。通过有机硅改性丙烯酸酯乳液,可以综合二者的优点,改善丙稀酸酯乳液“热黏冷脆”、耐候、耐水等性能，从而避免因环境气候的变化对粘结效果的影响，提高本发明一种改性石灰质湖泥建材的稳定性。且与聚丙烯酰胺增稠剂的配伍后，其粘结性能大大提高。
坡缕石：英文名Palygorskite，在工业中应用广是一种具链层状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物。其结构属2：1型粘土矿物。在每个2：1单位结构层中，四面体晶片角顶隔一定距离方向颠倒，形成层链状。常作为吸附剂、脱色剂、净化剂、过滤剂、催化剂载体、稠化剂和稳定剂，具有胶体性能和耐热性能，可提高本发明建材本身的稳定性以及对墙基的粘结性，可减少仓储过程沉淀、结块以及施工后易脱落等问题。
聚阴离子纤维素：英文名Poly anioniccellulose)简称PAC，是由天然纤维素经化学改性而制得的水溶性纤维素醚类衍生物，是一种重要的水溶性纤维素醚。PAC为白色至淡黄色粉末或颗粒，无味无毒，吸湿性强，易溶于冷水和热水中。其用途很广，可应用于羧甲基纤维素（CMC）能用的所有行业，提供更稳定的应用性能。常在涂料、陶瓷粉料等精细化工加工中，作为调厚剂、乳液稳定剂、结晶生成防止剂、增稠剂、粘结剂、悬浮剂、保水剂、分散剂等。其特有的粘结性能，对防止开裂、掉粉具有重要意义。
纳米TiO2改性壳聚糖抗菌防霉剂：其中纳米TiO2作为一种光触媒杀菌、除醛的理想材料，广泛用于化妆品、抗菌除醛涂料等领域。壳聚糖属于无毒副作用的天然抗菌剂，具有良好的生物相容性、可降解性、可再生性。以纳米TiO2对壳聚糖进行改性制备的新型抗菌纳米TiO2改性壳聚糖抗菌防霉剂，不仅改善本发明建材的防霉抗菌能力，而且在光照下还具有光催化活性，与光触媒具有协同作用。
综上所述，由于采用上述技术方案，本发明一种改性石灰质湖泥建材的有益效果是：
1．采用改性石灰质湖泥建材制作墙体装饰涂料，不仅能缓解湖泥沉积、蓄水减少、水草杂生、水体缺氧等环境问题，也能减少硅藻土等矿产的开采、减轻生态的破坏，而且相较硅藻土能降低1/4的成本。通过低温煅烧石灰质湖泥，能有效驱除矿物的挥发份和结合水，活化结构，增强分子表面孔隙的吸附能力。通过与HK-560硅烷偶联剂和PEG-8二甲硅油水溶性硅氧烷的回转加热改性，使其制成品具有弹性，改变泥土干燥后硬结、开裂、变脆、掉粉的固有缺陷。添加亲水性纳米钛白粉、光触媒、坡缕石粉和纳米TiO2改性壳聚糖抗菌防霉剂，能增强对甲醛、苯等有害气体的分解、净化能力，解决改性石灰质湖泥粉的吸附饱和问题。添加聚丙烯酰胺增稠剂、重质碳酸钙粉、改性丙烯酸酯乳液和聚阴离子纤维素，不仅可以作为填充料减少成本，而且各组分所特有的粘结性、保水性、稳定性得到协同增效的作用，彻底解决开裂、掉粉、脱落的问题。纳米TiO2改性壳聚糖抗菌防霉剂不仅保留了纳米TiO2分解甲醛的功能，还具有壳聚糖抗菌防霉的功效，在亲水性纳米钛白粉和光触媒的协同增效下，增强了抗菌防霉能力。
2.本发明一种改性石灰质湖泥建材由绿色、环保的材料科学配伍而成，建材自身安全、稳定、无毒、无挥发性有害气体。不仅能够吸附、净化甲醛、苯等有害气体，还能调节室内湿度、增强涂饰墙面肌理、隔音保温、消除异味、防火阻燃，而且本发明建材还具有成本低、不开裂、不掉粉、抗菌防霉、易修复等特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步地说明。
实施例1
一种改性石灰质湖泥建材，包括以下重量份数的组分：蒸馏水55份、改性石灰质湖泥粉10份、亲水性纳米钛白粉12份、聚丙烯酰胺增稠剂3份、光触媒15份、重质碳酸钙粉1份、改性丙烯酸酯乳液5份、坡缕石粉0.1份、聚阴离子纤维素3份、颜料0.1份、纳米TiO2改性壳聚糖抗菌防霉剂3份。
一种改性石灰质湖泥建材的制备方法，包括以下步骤：将石灰质湖泥装入搅拌机中，加入3重量份PAS无机絮凝剂，200r/min搅拌60s，静置50min，排出上清液后装入回转窑，经500℃煅烧6小时，烧结后粉碎并过200目筛网，得到干燥石灰质湖泥粉；将干燥石灰质湖泥粉、HK-560硅烷偶联剂、PEG-8二甲硅油水溶性硅氧烷按重量比100:1:1.5装入回转窑，500℃保温3h，进行回转加热改性，制得改性石灰质湖泥粉；按上述重量份数将改性石灰质湖泥粉、亲水性纳米钛白粉、聚丙烯酰胺增稠剂、光触媒、重质碳酸钙粉、坡缕石粉、聚阴离子纤维素、颜料、纳米TiO2改性壳聚糖抗菌防霉剂装入搅拌机，100r/min搅拌30min，使各其混合均匀；加入上述重量份数蒸馏水和改性丙烯酸酯乳液，30r/min搅拌6h，过200目筛网，既得所述改性石灰质湖泥建材。
实施例2
一种改性石灰质湖泥建材，包括以下重量份数的组分：蒸馏水35份、改性石灰质湖泥粉45份、亲水性纳米钛白粉5份、聚丙烯酰胺增稠剂15份、光触媒1份、重质碳酸钙粉8份、改性丙烯酸酯乳液1份、坡缕石粉1份、聚阴离子纤维素1份、颜料2份、纳米TiO2改性壳聚糖抗菌防霉剂0.5份。
一种改性石灰质湖泥建材的制备方法，包括以下步骤：将石灰质湖泥装入搅拌机中，加入3重量份PAS无机絮凝剂， 200r/min搅拌60s，静置50min，排出上清液后装入回转窑，经500℃煅烧6小时，烧结后粉碎并过500目筛网，得到干燥石灰质湖泥粉；将干燥石灰质湖泥粉、HK-560硅烷偶联剂、PEG-8二甲硅油水溶性硅氧烷按重量比100:1:1.5装入回转窑，500℃保温3h，进行回转加热改性，制得改性石灰质湖泥粉；按上述重量份数将改性石灰质湖泥粉、亲水性纳米钛白粉、聚丙烯酰胺增稠剂、光触媒、重质碳酸钙粉、坡缕石粉、聚阴离子纤维素、颜料、纳米TiO2改性壳聚糖抗菌防霉剂装入搅拌机， 100r/min搅拌30min，使各其混合均匀；加入上述重量份数蒸馏水和改性丙烯酸酯乳液， 30r/min搅拌6h，过500目筛网，既得所述改性石灰质湖泥建材。
实施例3
一种改性石灰质湖泥建材，包括以下重量份数的组分：蒸馏水50份、改性石灰质湖泥粉24份、亲水性纳米钛白粉10份、聚丙烯酰胺增稠剂5份、光触媒10份、重质碳酸钙粉2份、改性丙烯酸酯乳液3份、坡缕石粉0.3份、聚阴离子纤维素1.8份、颜料0.5份、纳米TiO2改性壳聚糖抗菌防霉剂2份。
一种改性石灰质湖泥建材的制备方法，包括以下步骤：将石灰质湖泥装入搅拌机中，加入3重量份PAS无机絮凝剂，200r/min搅拌60s，静置50min，排出上清液后装入回转窑，经500℃煅烧6小时，烧结后粉碎并过300目筛网，得到干燥石灰质湖泥粉；将干燥石灰质湖泥粉、HK-560硅烷偶联剂、PEG-8二甲硅油水溶性硅氧烷按重量比100:1:1.5装入回转窑，500℃保温3h，进行回转加热改性，制得改性石灰质湖泥粉；按上述重量份数将改性石灰质湖泥粉、亲水性纳米钛白粉、聚丙烯酰胺增稠剂、光触媒、重质碳酸钙粉、坡缕石粉、聚阴离子纤维素、颜料、纳米TiO2改性壳聚糖抗菌防霉剂装入搅拌机，100r/min搅拌30min，使各其混合均匀；加入上述重量份数蒸馏水和改性丙烯酸酯乳液，30r/min搅拌6h，过300目筛网，既得所述改性石灰质湖泥建材。
实施例4
一种改性石灰质湖泥建材，包括以下重量份数的组分：蒸馏水40份、改性石灰质湖泥粉30份、亲水性纳米钛白粉8份、聚丙烯酰胺增稠剂10份、光触媒3份、重质碳酸钙粉5份、改性丙烯酸酯乳液1.5份、坡缕石粉0.8份、聚阴离子纤维素1.2份、颜料1.2份、纳米TiO2改性壳聚糖抗菌防霉剂1份。
一种改性石灰质湖泥建材的制备方法，包括以下步骤：将石灰质湖泥装入搅拌机中，加入3重量份PAS无机絮凝剂，200r/min搅拌60s，静置50min，排出上清液后装入回转窑，经500℃煅烧6小时，烧结后粉碎并过400目筛网，得到干燥石灰质湖泥粉；将干燥石灰质湖泥粉、HK-560硅烷偶联剂、PEG-8二甲硅油水溶性硅氧烷按重量比100:1:1.5装入回转窑，500℃保温3h，进行回转加热改性，制得改性石灰质湖泥粉；按上述重量份数将改性石灰质湖泥粉、亲水性纳米钛白粉、聚丙烯酰胺增稠剂、光触媒、重质碳酸钙粉、坡缕石粉、聚阴离子纤维素、颜料、纳米TiO2改性壳聚糖抗菌防霉剂装入搅拌机，100r/min搅拌30min，使各其混合均匀；加入上述重量份数蒸馏水和改性丙烯酸酯乳液，30r/min搅拌6h，过400目筛网，既得所述改性石灰质湖泥建材。
实施例5
一种改性石灰质湖泥建材，其特征在于：包括以下重量份数的组分：蒸馏水43份、改性石灰质湖泥粉26份、亲水性纳米钛白粉9份、聚丙烯酰胺增稠剂6份、光触媒6份、重质碳酸钙粉3份、改性丙烯酸酯乳液2.5份、坡缕石粉0.5份、聚阴离子纤维素1.5份、颜料1份、纳米TiO2改性壳聚糖抗菌防霉剂1.5份。
一种改性石灰质湖泥建材的制备方法，包括以下步骤：将石灰质湖泥装入搅拌机中，加入3重量份PAS无机絮凝剂，200r/min搅拌60s，静置50min，排出上清液后装入回转窑，经500℃煅烧6小时，烧结后粉碎并过350目筛网，得到干燥石灰质湖泥粉；将干燥石灰质湖泥粉、HK-560硅烷偶联剂、PEG-8二甲硅油水溶性硅氧烷按重量比100:1:1.5装入回转窑，500℃保温3h，进行回转加热改性，制得改性石灰质湖泥粉；按上述重量份数将改性石灰质湖泥粉、亲水性纳米钛白粉、聚丙烯酰胺增稠剂、光触媒、重质碳酸钙粉、坡缕石粉、聚阴离子纤维素、颜料、纳米TiO2改性壳聚糖抗菌防霉剂装入搅拌机，100r/min搅拌30min，使各其混合均匀；加入上述重量份数蒸馏水和改性丙烯酸酯乳液，30r/min搅拌6h，过350目筛网，既得所述一种改性石灰质湖泥建材。
下面分别将上述5种实施例制成的一种改性石灰质湖泥建材，进行除醛与净化以及开裂与掉粉的对比试验，其试验如下：
一、吸附与分解甲醛对比试验：
从南宁某大型建材市场购买销量较好的某品牌具有除醛净味功能的乳胶漆和硅藻泥，分别作为本次对比试验的对照组1、2。实施例组对应采用上述实施例1-5制得的改性石灰质湖泥建材。取7块45×45cm玻璃板，按各自施工工艺分别将上述7种建材涂抹到石膏板的两个面上，相同环境下干燥24h后备用。将7台相同型号甲醛检测仪随机放入7个50×50×50cm带盖子及进气孔的密闭玻璃容器中，分别放入附着涂层的玻璃板并密封，通入甲醛气体，使甲醛检测仪显示浓度达到预设值1.0mg/m3，并处于相同自然光照下，统计各时间段甲醛数值，每天重复通入甲醛达到预设值，记录第20d通入甲醛气体24h后的最终数值，结果如下表1所示。
表1本发明一种改性石灰质湖泥建材和对照组的吸附与分解甲醛的试验数据(单位mg/m3)
从表1的数据可知：使用乳胶漆的对照组1在各个阶段的除醛效果均比对照组2及实施例组差，且累计测试20d后为0.963 mg/m3，其分解能力基本丧失，证明其吸附性能、分解性能都差于硅藻泥及本发明建材；使用硅藻泥的对照组2与实施例组平均值，在前面2h内差距并不明显，在24h时分别为0.1mg/m3和0.078mg/m3，证明本发明一种改性石灰质湖泥建材的除醛效果要优于硅藻泥；而20d后分别为0.12 mg/m3和0.098 mg/m3，证明本发明一种改性石灰质湖泥建材的净化、分解甲醛的效果要优于硅藻泥。
二、开裂与掉粉对比试验：
取7块50×50cm干燥石膏板，记录每块重量，按各自施工工艺分别将上述7种建材涂抹到石膏板的一个面上，相同环境下干燥24h后备用。将7块附着涂层的石膏板置于60℃真空烘干箱中15d，取出后自然冷却至室温，称取附着有涂层的石膏板重量，减去原石膏板重量既得涂层重量。记录涂层表面开裂长度，并用球头木棒以10kg压力在涂层表面平行制造5条30cm长划痕，收集并称取脱落建材的重量，计算得出脱落建材所占重量比，结果如下表2所示。
表2本发明一种改性石灰质湖泥建材和对照组的开裂和掉粉试验数据
从表2的数据可知：使用乳胶漆的对照组1虽然不开裂，但经过50℃烘烤后，用球头木棒摩擦，整块涂层全部脱落，证明其粘附性较差。使用硅藻泥的对照组2开裂长度和脱落占比分别为4.1cm和2.42%，远高于实施例组平均值的0.22cm和0.05%，证明本发明一种改性石灰质湖泥建材相较硅藻泥，具有更好的防开裂、防掉粉的性能。