一种基于天然纤维和矿物的多功能墙体材料的制备方法

本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种基于天然纤维和矿物的多功能墙体材料的制备方法。

背景技术：

1、墙体作为建筑体的重要围护结构，它的主要作用是对室内、外空间进行分隔，承担负荷和美观装饰的功能。在建筑工程所用材料中，墙体材料使用量占比高达70％以上。随着我国城镇化进程的加快，墙体材料消耗需求量也迎来迅速增长。采用节能环保的新型墙体材料代替传统墙体材料刻不容缓，具有重要的环境效益、经济效益和社会效益。新型墙体材料包括新出现的原料和制品，也包括原有材料的新制品。新型墙体材料具有轻质、高强度、保温、节能、节土、装饰等优良特性。采用新型墙体材料不但使房屋功能大大改善，还可以使建筑物内外更具现代气息，满足人们的审美要求；有的新型墙体材料可以显著减轻建筑物自重，为推广轻型建筑结构创造了条件，推动了建筑施工技术现代化，大大加快了建房速度。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于天然纤维和矿物的多功能墙体材料的制备方法，本发明制备的墙体材料不仅调湿性、隔音效果、保温隔热出色，同时还能够吸收环境中的甲醛、异味，并且还兼具质轻、强度高抗形变能力好等特性。此外，其能够满足对特殊环境下的静电屏蔽。

2、本发明的具体技术方案为：一种基于天然纤维和矿物的多功能墙体材料的制备方法，包括以下步骤：

3、1)将天然矿物质a与天然矿物质b、石膏c及水混合均匀，高温水浴搅拌，制得天然混合物材料d；

4、2)将天然植物纤维e低温烘干至重量不变，破碎成粉末，筛选出粒度统一的天然植物纤维干粉f；

5、3)将步骤1)所得的天然混合物材料d与步骤2)所得的天然植物纤维干粉f混合置于容器中，常温下充分搅拌混合均匀，得到混合物材料g；

6、4)将步骤3)所得的混合物材料g与润滑剂h和增塑剂i混合，加热，充分搅拌混合，混匀后挤压加热成型，制得基于天然纤维和矿物的多功能墙体板材。

7、在本发明配方中：

8、石膏具有微孔结构和加热脱水性，因此具优良的隔音、隔热和防火性能。除此之外，石膏具有高强度和调节空气湿度的特性：当墙体的侧向荷载为250帕时，墙体的侧向最大变形不大于墙高的1/240。当空气中的湿度比它本身的含水量大时，石膏板能吸收空气中的水分；反之，则石膏板可以放出板中的水分，能起调节室内空气中湿度的作用。

9、火山泥蕴含三十多种微量元素和矿物质，其物理特性十分稳定。火山泥壁材自身环保，能够吸附和分解甲醛，且其微孔结构数量远超木炭，能很好解决装修污染的问题。

10、电气石可与空气中的水分子形成阴离子，中和辐射发出的阳离子，以阻止电磁波的传播。用含电气石微粉的物质做成外壳，有电磁屏蔽和消除静电的作用。在某些特殊领域具有很高的应用价值。

11、葛麻纤维含有多种抗菌成分，具有很好的抗菌除臭的功能，能够缓解墙体发霉的缺陷且一定程度上能除去异味。同时，作为韧皮纤维，葛麻纤维具有良好的抗断裂性能，能有效增强墙体材料的密度和强度。利用葛麻纤维作为植物聚集体替代矿物聚集体，可以大大减少建筑制造的能源损耗。这种方式制成的墙体材料，不仅可以锁住建筑中二氧化碳的排放，还可以降低墙体制造的能量损耗。

12、本发明创新性地将上述各材料复合并进行配比优化后，可制备出多功能的复合墙体板材。

13、作为优选，步骤1)中，所述天然矿物质a、天然矿物质b的总量、石膏c及水的质量比为(0.9～1.1)∶(0.9～1.1)∶(0.5～1)∶2。

14、作为优选，步骤1)中，所述天然矿物质a为电气石，所述天然矿物质b为火山泥。

15、作为优选，步骤1)中，水浴温度为60～65℃，搅拌时间为4～6h。

16、作为优选，步骤2)中，所述天然植物纤维e为葛麻纤维。

17、作为优选，步骤2)中，烘干温度为70-80℃，时间为4h之内；筛选过程中，粒度控制在0.5～1mm，时间应控制在16～20min。

18、作为优选，步骤3)中，所述天然混合物材料d与天然植物纤维干粉f的用量比为68～70ml∶4g，溶液的总体积不超过容器容积的2/3。

19、作为优选，步骤4)中，所述润滑剂h和增塑剂i分别为硬脂酸钙和水基pu增塑剂，其摩尔比为2∶(2.8～3.1)。

20、作为优选，步骤4)中，混合温度控制在68～75℃，时间控制在40min之内。

21、与现有技术对比，本发明的有益效果是：

22、(1)本发明墙体板材在成分选择中，石膏和硬脂酸钙都能够对空气中水分含量有一定的调节作用且比较稳定，吸湿放湿容量大。

23、(2)本发明墙体板材中添加天然纤维，由于天然纤维成分中含有抗菌物质，可显著提高墙体的抗菌除臭能力。

24、(3)本发明墙体板材中增塑剂的添加起到增塑作用，其关键是使聚合物间的作用力减弱。另外，因为增塑剂一般为小分子物质，在聚合物的高分子链间易于移动，也相对于高分子链的运动起了润滑作用。使墙体发生小形变及时恢复的能力变强。

25、(4)本发明墙体板材中电气石可与空气中的水分子形成阴离子，中和辐射发出的阳离子，以阻止电磁波的传播。用含电气石微粉的物质做成外壳，有电磁屏蔽和消除静电的作用。

26、(5)本发明墙体板材石膏自身的强度高且质量轻，天然纤维的加入强化了其强度高的特点，进一步提高墙体的性能。

27、(6)本发明墙体板材可用于实验室、工厂、博物馆等对于空气湿度、防火隔音条件以及弹性形变和静电屏蔽等功能有特殊要求的地点墙材制造。

技术特征：

1.一种基于天然纤维和矿物的多功能墙体材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1) 中，所述天然矿物质a、天然矿物质b的总量、石膏c及水的质量比为 (0.9~1.1): (0.9~1.1): (0.5~1): 2。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤1) 中，所述天然矿物质a为电气石，所述天然矿物质b为火山泥。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1) 中，水浴温度为60~65 ℃，搅拌时间为4~6 h。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2) 中，所述天然植物纤维e为葛麻纤维。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2) 中，烘干温度为70-80℃，时间为4 h之内；筛选过程中，粒度控制在0.5~1 mm，时间应控制在16~20 min。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3) 中，所述天然混合物材料d与天然植物纤维干粉f的用量比为68~70 ml: 4 g，溶液的总体积不超过容器容积的2/3。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4) 中，所述润滑剂h和增塑剂i分别为硬脂酸钙和水基pu增塑剂，其摩尔比为2: (2.8~3.1)。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4) 中，混合温度控制在68~75℃，时间控制在40 min之内。

技术总结
本发明涉及建筑材料领域，公开了一种基于天然纤维和矿物的多功能墙体材料的制备方法，包括：1)将天然矿物质A与天然矿物质B、石膏及水混合均匀，高温水浴搅拌，制得天然混合物材料；2)将天然植物纤维低温烘干，破碎成粉末，筛选出天然植物纤维干粉；3)将天然混合物材料与天然植物纤维干粉常温下充分搅拌混合均匀，得到混合物材料；4)将混合物材料与润滑剂和增塑剂混合，加热，充分搅拌混合，挤压加热成型，制得多功能墙体板材。同现有技术比较，本发明的优势为：墙体板材吸湿放湿容量大；抗菌除臭能力强；抗形变能力强；满足特殊环境下的静电屏蔽要求；墙体强度高抗变形能力好。

技术研发人员：夏润涛,黄驹,焦金鹏,翁云,张继超,邵帅,彭志勤
受保护的技术使用者：浙江理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16