本发明涉及抗雾霾建筑材料领域，公开了一种装配式建筑用抗雾霾石膏墙体材料及制备方法。
背景技术：
雾霾天气是一种大气污染状态，是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，雾霾天气通常是多种污染源混合作用形成的，其源头多种多样，主要是发展方式粗放产业结构和能源结构不尽合理造成的，其主要来源为土壤尘、煤燃烧、汽车尾气排放、海洋气溶胶及钢铁工业生产污染等。近几年来，雾霾污染和室内空气质量问题日渐严重，挥发性有机污染物（vocs）、pm2.5作为雾霾和室内大气污染的主要污染源，也因此受到了人们的广泛关注。
随着我国国民经济持续增长及人民生活水平的不断提高，环保已成为一种人们追求健康绿色生活的主旋律。并且随着人们对户内外装修的涂料要求越来越高，更多的人在选择功能性涂料的过程中，着重考虑抗雾霾环保型涂料，越来越多的人追求“亲近自然、大森林般的清新空气”，因此，研究和开发具有抗雾霾功效的涂料具有重要的意义。
在空气净化技术中，光催化降解挥发性有机污染物是目前最具有应用前景的环境友好净化技术之一。将光催化技术与建筑材料相结合，成为规模化抗雾霾的重要方式。目前具有光催化功能的建筑材料主要有涂料、玻璃、墙体材料等。
中国发明专利申请号200310109272.7公开了一种大气净化光催化外墙涂料及其制备方法，采用无机/有机复合乳液作为成膜物质，将光催化剂tio2以功能填料的形式分散于其中，再辅以助剂及其他功能性添加剂，制备一种常温固化的水性环保涂料。其中光催化剂主要是由单一锐钛矿相组成或是由锐钛矿相和金红石相混合相组成的二氧化钛，表面包覆不同氧化物以满足不同体系的需要，即表面改性的二氧化钛。这种光催化外墙涂料可以有效降解大气中的污染物质，如no、so2等，起到净化大气的功能。
中国发明专利申请号201610621293.4公开了一种用于防治雾霾的耐膨胀纳米建筑材料及其制备方法，组成原料按照重量份为：活性炭50~70重量份、蒙脱石12~20重量份、纳米二氧化钛5~12重量份、二氧化硅3~7重量份、γ~氨丙基三乙氧基硅烷1~10重量份、羟丙基甲基纤维素6~12重量份等。低聚3~本发明添加的丁腈橡胶改性酚醛树脂与原料混合，加热时固化，在乌洛托品分解出的亚甲基的作用下，熔融的树脂由线性结构迅速转变成不熔融的体型结构;改善机械性能，使其具有耐高温、低膨胀的性能。具有高吸附能力，较好的触变性、热稳定性、可塑性、粘结性和干压强度高等特点。添加的岩煤矸石、导电云母粉、纳米导电石墨粉等增强剂可以提高抗热老化开裂性能，从而提高铸造效率，降低铸造成本。
根据上述，现有方案中利用建筑涂料等建筑材料与光催化技术结合实现抗雾霾作用的方法，由于涂料等进行大面积除霾存在施工困难的问题，影响了进一步发展应用。
技术实现要素：
目前应用较广的光催化涂料等建筑材料在用于大面积除霾时，由于生产和施工过程较为复杂，影响了大面积除霾的效果，本发明提出了一种装配式建筑用抗雾霾石膏墙体材料及制备方法，可有效解决上述技术问题。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种装配式建筑用抗雾霾石膏墙体材料的制备方法，制备的具体过程为：
（1）先将氧化铋光催化剂、发泡剂加入去离子水中，搅拌分散均匀，然后加入粘结剂，进行超声辅助分散，得到稳定的溶液，再将多孔玻璃微球浸入溶液中1~2h，使光催化剂及发泡剂充分吸附于多孔玻璃微球的孔洞中并牢固封装，得到多孔玻璃微球胶液；
（2）先将β-半水磷石膏、水泥、粉煤灰、发泡剂、聚羧酸类减水剂、盐类防水剂、废旧塑料纤维均匀混合，得到粉状混合原料，然后逐渐加入水、转晶剂、聚乙烯醇及含氢硅油复配而成的乳液，搅拌成均匀浆料，再将浆料注入模具，硬化得到磷石膏墙块，最后脱模、自然风干，得到微孔墙体基体材料；
（3）将步骤（1）得到的多孔玻璃微球胶液喷涂于步骤（2）制得的微孔墙体基体材料表面，使得多孔玻璃微球充分渗入基体材料的微孔内，然后利用微波干燥，发泡剂受热挥发产生气体疏通多孔载体的孔隙，即得具有除霾功能的石膏墙体材料。
通过将氧化铋光催化剂、发泡剂负载于多孔玻璃微球的孔洞中，并由粘结剂封装，制成用于喷涂于石膏墙体基体表面的多孔玻璃微球胶液，然后喷涂于墙体材料基体表面并渗入镶嵌，不易脱落，烘干制得具有除霾功能的石膏墙体材料；制得的石膏墙体材料的墙体内部、表面多孔玻璃微球及涂层均有大量孔隙，因而具有高吸附性性能，并且负载的氧化铋光催化剂具有较宽的带隙能范围2.0~3.96ev，对于太阳光的响应较好，对雾霾中的氮氧化物等有机物的催化降解效率高。
多孔玻璃微球胶液得发泡剂选择直接简单加热释放气体的碳酸盐无机发泡剂，具有安全、吸热分解、成核效果好等优点，可与放热型发泡剂共同使用，因此石膏墙体内部选择放热型表面活性剂，维持较好的发泡过程，达到良好的发泡效果；另外，多孔玻璃微球内具有均匀分布的大量孔径，吸附性能好，机械强度高，易于施工，作为光催化剂和发泡剂的载体。作为本发明的优选，步骤（1）所述发泡剂为碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸氢钠中的至少一种；粘结剂为环氧树脂粘结剂、聚氨酯粘结剂中的至少一种；多孔玻璃微球的粒径为50~200μm，孔径为30~100nm，孔隙率为35~45%。
优选的，步骤（1）中各原料按照质量百分比计为，氧化铋光催化剂5~10%、发泡剂4~8%、去离子水29~49%、粘结剂12~18%、多孔玻璃微球30~35%。
石膏墙体基体材料中的发泡剂选择表面活性类发泡剂，能使其水溶液在机械作用力引入空气的情况下，产生大量泡沫，其实质就是表面活性作用，能够降低液体表面张力，产生大量均匀而稳定的泡沫，用以生产泡沫建筑材料的良好外加剂；聚羧酸类减水剂配制的石膏、混凝土等建筑材料时，即使在高坍落度情况下，也不会有明显的离析、泌水现象，所得外观颜色均一，工作性好、粘聚性好，易于施工；盐类防水剂选择氯化物金属盐类防水剂，使用后可在凝结硬化后生成复盐，提高石膏墙体密实度与不透水性，从而起到防水、防渗的作用；转晶剂可将β-半水磷石膏脱水转化为α-半水石膏，具有高强、轻质、隔热、防火、无污染、使用寿命长等优点。作为本发明的优选，步骤（2）所述各原料中：发泡剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种；聚羧酸类减水剂为甲基丙烯酸/烯酸甲酯共聚物、丙烯基醚共聚物、酰胺/亚酰胺型聚羧酸聚合物中的一种；盐类防水剂为氯化钙、氯化铝、氯化铁中的至少一种；废旧塑料纤维的长度为5~20mm，直径为300~400μm；转晶剂为柠檬酸钠、硫酸铝钾、硫酸铝中的一种。
优选的，步骤（2）中各原料按照质量百分比计为，β-半水磷石膏38.2~59.3%、水泥8~12%、粉煤灰10~15%、发泡剂2~3%、聚羧酸类减水剂0.1~0.3%、盐类防水剂0.2~0.3%、废旧塑料纤维3~5%、水12~15%、转晶剂0.4~1.2%、聚乙烯醇3~5%、含氢硅油2~5%。
优选的，步骤（2）所述硬化为环境温度为25~30℃，相对湿度为55~60%，时间7~10d。
优选的，步骤（3）所述喷涂厚度为0.5~1.5mm。
微波干燥的温度控制在发泡剂分解释放气体而不影响其他原料结构的温度。作为本发明的优选，步骤（3）所述微波干燥的单位面积功率为40~80kw/m2，温度为150~170℃，时间为30~50min。
由上述方法制备得到的一种装配式建筑用抗雾霾石膏墙体材料，其不但具有良好的吸附性能，而且对于氮氧化物等的催化效率高，可用于大规模除霾。通过测试，制备的石膏墙体材料的nox去除率为80~90%、pm2.5去除率为75~85%，施工时可直接组装，简单易操作。
本发明提供的一种装配式建筑用抗雾霾石膏墙体材料及制备方法，将氧化铋光催化剂及发泡剂加入去离子水中，搅拌分散，然后加入粘结剂，超声辅助分散成为稳定的溶液，再将多孔玻璃微球浸入溶液中，使光催化剂及发泡剂充分吸附于多孔玻璃微球的孔洞中，并牢固封装，充分吸附后，得到多孔玻璃微球胶液；将β-半水磷石膏、水泥、粉煤灰、发泡剂、聚羧酸类减水剂、盐类防水剂、废旧塑料纤维均匀混合，形成粉状混合原料；将水、转晶剂、聚乙烯醇及含氢硅油复配而成的乳液逐渐加入到粉状混合原料中，搅拌成均匀浆料后注入模具，硬化后得到磷石膏墙块，脱模，自然风干后制得微孔墙体材料基体；将多孔玻璃微球胶液喷涂于基体材料表面，多孔玻璃微球充分渗入基体微孔内，再利用微波干燥，并且发泡剂受热发挥作用，产生气体疏通多孔载体孔隙，即可。
本发明提供了一种装配式建筑用抗雾霾石膏墙体材料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：通过将氧化铋光催化剂及发泡剂先负载于多孔玻璃微球的孔洞中并由粘结剂封装，然后喷涂于墙体材料基体表面并渗入镶嵌，烘干制得具有除霾功能的石膏墙体材料。与传统方法相比，本发明的制备过程较为简单，原料易得，成本低廉，适合工业化生产应用，能实现大面积的除霾，所得墙体材料直接进行组装即可；本发明制得的墙体材料进一步可保留多孔玻璃微球的孔隙，具有高吸附性的特点，而且所负载的氧化铋光催化剂对氮氧化物的催化降解效率提升，根除污染源，除霾效果更显著。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）先将氧化铋光催化剂、发泡剂加入去离子水中，搅拌分散均匀，然后加入粘结剂，进行超声辅助分散，得到稳定的溶液，再将多孔玻璃微球浸入溶液中1h，得到多孔玻璃微球胶液；
发泡剂为碳酸铵；粘结剂为环氧树脂粘结剂；各原料按照质量百分比计为，氧化铋光催化剂6%、发泡剂5%、去离子水44%、粘结剂14%、多孔玻璃微球31%；
（2）先将β-半水磷石膏、水泥、粉煤灰、发泡剂、聚羧酸类减水剂、盐类防水剂、废旧塑料纤维均匀混合，得到粉状混合原料，然后逐渐加入水、转晶剂、聚乙烯醇及含氢硅油复配而成的乳液，搅拌成均匀浆料，再将浆料注入模具，硬化得到磷石膏墙块，最后脱模、自然风干，得到微孔墙体基体材料；
发泡剂为十二烷基磺酸钠；聚羧酸类减水剂为甲基丙烯酸/烯酸甲酯共聚物；盐类防水剂为氯化钙；转晶剂为柠檬酸钠；各原料按照质量百分比计为，β-半水磷石膏54.1%、水泥9%、粉煤灰11%、发泡剂2.3%、聚羧酸类减水剂0.2%、盐类防水剂0.2%、废旧塑料纤维3.5%、水13%、转晶剂0.7%、聚乙烯醇3%、含氢硅油3%；硬化为环境温度为26℃，相对湿度为56%，时间9d；
（3）将步骤（1）得到的多孔玻璃微球胶液喷涂于步骤（2）制得的基体材料表面，然后利用微波干燥，即得具有除霾功能的石膏墙体材料；喷涂平均厚度为0.8mm；微波干燥的单位面积功率为50kw/m2，温度为155℃，时间为45min。
实施例2
（1）先将氧化铋光催化剂、发泡剂加入去离子水中，搅拌分散均匀，然后加入粘结剂，进行超声辅助分散，得到稳定的溶液，再将多孔玻璃微球浸入溶液中2h，得到多孔玻璃微球胶液；
发泡剂为碳酸氢铵；粘结剂为聚氨酯粘结剂；各原料按照质量百分比计为，氧化铋光催化剂9%、发泡剂7%、去离子水34%、粘结剂16%、多孔玻璃微球34%；
（2）先将β-半水磷石膏、水泥、粉煤灰、发泡剂、聚羧酸类减水剂、盐类防水剂、废旧塑料纤维均匀混合，得到粉状混合原料，然后逐渐加入水、转晶剂、聚乙烯醇及含氢硅油复配而成的乳液，搅拌成均匀浆料，再将浆料注入模具，硬化得到磷石膏墙块，最后脱模、自然风干，得到微孔墙体基体材料；
发泡剂为十二烷基硫酸钠；聚羧酸类减水剂为丙烯基醚共聚物；盐类防水剂为氯化铝；转晶剂为硫酸铝钾；各原料按照质量百分比计为，β-半水磷石膏43.4%、水泥11%、粉煤灰14%、发泡剂3%、聚羧酸类减水剂0.3%、盐类防水剂0.3%、废旧塑料纤维4%、水14%、转晶剂1%、聚乙烯醇5%、含氢硅油4%；硬化为环境温度为29℃，相对湿度为59%，时间8d；
（3）将步骤（1）得到的多孔玻璃微球胶液喷涂于步骤（2）制得的基体材料表面，然后利用微波干燥，即得具有除霾功能的石膏墙体材料；喷涂平均厚度为1.2mm；微波干燥的单位面积功率为70kw/m2，温度为165℃，时间为35min。
实施例3
（1）先将氧化铋光催化剂、发泡剂加入去离子水中，搅拌分散均匀，然后加入粘结剂，进行超声辅助分散，得到稳定的溶液，再将多孔玻璃微球浸入溶液中2h，得到多孔玻璃微球胶液；
发泡剂为碳酸钠；粘结剂为环氧树脂粘结剂；各原料按照质量百分比计为，氧化铋光催化剂7%、发泡剂6%、去离子水42%、粘结剂14%、多孔玻璃微球32%；
（2）先将β-半水磷石膏、水泥、粉煤灰、发泡剂、聚羧酸类减水剂、盐类防水剂、废旧塑料纤维均匀混合，得到粉状混合原料，然后逐渐加入水、转晶剂、聚乙烯醇及含氢硅油复配而成的乳液，搅拌成均匀浆料，再将浆料注入模具，硬化得到磷石膏墙块，最后脱模、自然风干，得到微孔墙体基体材料；
发泡剂为十二烷基磺酸钠；聚羧酸类减水剂为酰胺/亚酰胺型聚羧酸聚合物；盐类防水剂为氯化铁；转晶剂为硫酸铝；各原料按照质量百分比计为，β-半水磷石膏49.8%、水泥10%、粉煤灰13%、发泡剂2%、聚羧酸类减水剂0.2%、盐类防水剂0.2%、废旧塑料纤维4%、水13%、转晶剂0.8%、聚乙烯醇4%、含氢硅油3%；硬化为环境温度为29℃，相对湿度为59%，时间8d；
（3）将步骤（1）得到的多孔玻璃微球胶液喷涂于步骤（2）制得的基体材料表面，然后利用微波干燥，即得具有除霾功能的石膏墙体材料；喷涂平均厚度为0.8mm；微波干燥的单位面积功率为70kw/m2，温度为155℃，时间为42min。
实施例4
（1）先将氧化铋光催化剂、发泡剂加入去离子水中，搅拌分散均匀，然后加入粘结剂，进行超声辅助分散，得到稳定的溶液，再将多孔玻璃微球浸入溶液中1.5h，得到多孔玻璃微球胶液；
发泡剂为碳酸氢钠；粘结剂为聚氨酯粘结剂；各原料按照质量百分比计为，氧化铋光催化剂8%、发泡剂6%、去离子水39%、粘结剂15%、多孔玻璃微球32%；
（2）先将β-半水磷石膏、水泥、粉煤灰、发泡剂、聚羧酸类减水剂、盐类防水剂、废旧塑料纤维均匀混合，得到粉状混合原料，然后逐渐加入水、转晶剂、聚乙烯醇及含氢硅油复配而成的乳液，搅拌成均匀浆料，再将浆料注入模具，硬化得到磷石膏墙块，最后脱模、自然风干，得到微孔墙体基体材料；
发泡剂为十二烷基硫酸钠；聚羧酸类减水剂为甲基丙烯酸/烯酸甲酯共聚物；盐类防水剂为氯化钙；转晶剂为柠檬酸钠；各原料按照质量百分比计为，β-半水磷石膏49.3%、水泥10%、粉煤灰12%、发泡剂2.5%、聚羧酸类减水剂0.2%、盐类防水剂0.2%、废旧塑料纤维4%、水14%、转晶剂0.8%、聚乙烯醇4%、含氢硅油3%；硬化为环境温度为28℃，相对湿度为58%，时间9d；
（3）将步骤（1）得到的多孔玻璃微球胶液喷涂于步骤（2）制得的基体材料表面，然后利用微波干燥，即得具有除霾功能的石膏墙体材料；喷涂平均厚度为1mm；微波干燥的单位面积功率为60kw/m2，温度为160℃，时间为40min。
实施例5
（1）先将氧化铋光催化剂、发泡剂加入去离子水中，搅拌分散均匀，然后加入粘结剂，进行超声辅助分散，得到稳定的溶液，再将多孔玻璃微球浸入溶液中1h，得到多孔玻璃微球胶液；
发泡剂为碳酸铵；粘结剂为环氧树脂粘结剂；各原料按照质量百分比计为，氧化铋光催化剂5%、发泡剂4%、去离子水49%、粘结剂12%、多孔玻璃微球30%；
（2）先将β-半水磷石膏、水泥、粉煤灰、发泡剂、聚羧酸类减水剂、盐类防水剂、废旧塑料纤维均匀混合，得到粉状混合原料，然后逐渐加入水、转晶剂、聚乙烯醇及含氢硅油复配而成的乳液，搅拌成均匀浆料，再将浆料注入模具，硬化得到磷石膏墙块，最后脱模、自然风干，得到微孔墙体基体材料；
发泡剂为十二烷基磺酸钠；聚羧酸类减水剂为丙烯基醚共聚物；盐类防水剂为氯化铝；转晶剂为硫酸铝钾；各原料按照质量百分比计为，β-半水磷石膏59.3%、水泥8%、粉煤灰10%、发泡剂2%、聚羧酸类减水剂0.1%、盐类防水剂0.2%、废旧塑料纤维3%、水12%、转晶剂0.4%、聚乙烯醇3%、含氢硅油2%；硬化为环境温度为25℃，相对湿度为55%，时间10d；
（3）将步骤（1）得到的多孔玻璃微球胶液喷涂于步骤（2）制得的基体材料表面，然后利用微波干燥，即得具有除霾功能的石膏墙体材料；喷涂平均厚度为0.5mm；微波干燥的单位面积功率为40kw/m2，温度为150℃，时间为50min。
实施例6
（1）先将氧化铋光催化剂、发泡剂加入去离子水中，搅拌分散均匀，然后加入粘结剂，进行超声辅助分散，得到稳定的溶液，再将多孔玻璃微球浸入溶液中2h，得到多孔玻璃微球胶液；
发泡剂为碳酸氢铵；粘结剂为聚氨酯粘结剂；各原料按照质量百分比计为，氧化铋光催化剂10%、发泡剂8%、去离子水29%、粘结剂18%、多孔玻璃微球35%；
（2）先将β-半水磷石膏、水泥、粉煤灰、发泡剂、聚羧酸类减水剂、盐类防水剂、废旧塑料纤维均匀混合，得到粉状混合原料，然后逐渐加入水、转晶剂、聚乙烯醇及含氢硅油复配而成的乳液，搅拌成均匀浆料，再将浆料注入模具，硬化得到磷石膏墙块，最后脱模、自然风干，得到微孔墙体基体材料；
发泡剂为十二烷基硫酸钠；聚羧酸类减水剂为酰胺/亚酰胺型聚羧酸聚合物；盐类防水剂为氯化铁；转晶剂为硫酸铝；各原料按照质量百分比计为，β-半水磷石膏38.2%、水泥12%、粉煤灰15%、发泡剂3%、聚羧酸类减水剂0.3%、盐类防水剂0.3%、废旧塑料纤维5%、水15%、转晶剂1.2%、聚乙烯醇5%、含氢硅油5%；硬化为环境温度为30℃，相对湿度为60%，时间7d；
（3）将步骤（1）得到的多孔玻璃微球胶液喷涂于步骤（2）制得的基体材料表面，然后利用微波干燥，即得具有除霾功能的石膏墙体材料；喷涂平均厚度为1.5mm；微波干燥的单位面积功率为80kw/m2，温度为170℃，时间为30min。
对比例1
对比例1没有添加多孔玻璃微球，其他条件和实施例6相同。
上述性能指标的测试方法为：
将石膏墙体材料制成边长为10cm的立方体，放入除雾霾测试系统中，在常温常压下进行测试，通入模拟的雾霾气体二氧化硫、氮氧化物、氨气以摩尔比1:1:3混合，通气量为100mg/m³，模拟2-3微米粒径粉尘含量为12g/立方米。在1立方米空间，光源为氙气灯，采用气体分析仪和pm2.5测试仪测试初始浓度和净化12h后出气口的净化浓度，采用雾霾气体和pm2.5去除率=（初始浓度-净化浓度）/初始浓度×100%来表征除雾霾性能。
表1：