一种水泥基光催化材料、制备方法及基于该材料的自洁净外墙装饰板材与流程

本发明属于自洁净外墙装饰板材制备领域，尤其涉及一种水泥基光催化材料及制备方法，基于该材料的自洁净外墙装饰板材。

背景技术：

1、1967年日本学者藤岛昭发现了半导体的光催化效应，后来学者利用光催化效应制备了自洁净玻璃。自洁净玻璃可以自行清洁，也可以降解有机污染物、氧化空气中的nox和sox等污染物。水泥混凝土是应用最广的材料，如果能让混凝土具有光催化和自洁净功能，对减轻空气污染，防治城市雾霾具有重要的意义。

2、本世纪初，国内外学者研究了系列光催化混凝土，现有的技术路线有两种：一是在骨料表面附着一层光催化剂，制备露骨料混凝土，利用骨料表面的光催化剂发挥光催化效果；二是将光催化剂掺入到混凝土基体中，制备光催化混凝土。该两种方式制备的混凝土表面粗糙，藏污纳垢，达不到自洁净的效果；另外第二种方式制备的光催化混凝土需水量大，孔隙率高，光催化剂用量大，而发挥光催化作用的只有表面的那部分，导致了成本高浪费大，效果较差。

技术实现思路

1、发明目的：本发明所要解决得技术问题是提供一种水泥基光催化浆液及制备方法，该水泥基光催化浆液能够在自洁净外墙装饰板材的表层形成超平且表面无孔隙、疏水性强的水泥基光催化层。

2、技术方案：本发明的水泥基光催化材料，包括质量比45-55:1的硅酸盐水泥及光催化分散液；其中，所述光催化分散液按重量份数计包括表面活性剂4.5-7份、纳米金属氧化物2-5份、改性剂40-50份及去离子水25-40份；

3、所述表面活性剂至少包括硬脂酸钠、span80、tmn-3或tmn-10中的一种；改性剂为辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷或异丁基三乙氧基硅烷。

4、本发明的水泥基光催化材料通过将硅酸盐水泥与光催化分散液相复配，将表面活性剂、改性剂与纳米金属氧化物相结合制得光催化分散液，进而能够使得在采用该水泥基光催化材料与减水剂和水复配成浆液浇筑于超平模板上时，能够有效解决由于浇筑时与模板贴合度不完整导致表面产生不均匀气泡的问题。即本发明通过将表面活性剂、改性剂与纳米金属氧化物相结合配制成光催化分散液，再将该分散液与硅酸盐水泥相混合，利用水泥水化产物水化硅酸钙(c-s-h)在超平模板上形成超平的表面，同时表面活性剂、改性剂的加入能够降低浆液中产生的气泡液相的表面张力，使得气泡破裂，最终在超平模板上形成超平的表面形成无孔隙的光催化薄膜层，提高最终制备的自洁净外墙装饰板材的美观度。此外，表面活性剂、改性剂的加入提高了所制备的自洁净外墙装饰板材的疏水性能。

5、进一步说，该水泥基光催化材料采用的纳米金属氧化物至少包括纳米tio2、纳米fe3o4或纳米wo3中的一种。

6、本发明制备上述水泥基光催化材料的方法，包括如下步骤：

7、(1)将2.5-4.0份的表面活性剂、纳米金属氧化物与去离子水混合，加热搅拌15-30min，充分融合制得a组分散液；

8、(2)将改性剂与剩余的表面活性剂混合，加热搅拌8-12min，制得b组分散液；

9、(3)将b组分散液边搅拌边滴加至a组分散液中，冷却至室温制得光催化分散液；

10、(4)将硅酸盐水泥与上述光催化分散液均匀混合，制得该水泥基光催化材料。

11、本发明采用分步法制备光催化材料，即先采用部分表面活性剂、纳米金属氧化物与去离子水配置分散液，再将改性剂与剩余表面活性剂混合配制成分散液，最后将两分散液混合制得光催化分散液，进而能够使得改性剂和表面活性剂均匀地铺展与水泥基光催化浆液中，不仅便于脱模(无需使用脱模剂)，且同时能够对浆液中所产生的不均匀气泡进行充分破裂。

12、进一步说，该水泥基光催化材料制备方法的步骤(1)和步骤(3)中，所述搅拌速度为300-400rpm。

13、本发明基于上述水泥基光催化材料的自洁净外墙装饰板材，该自洁净外墙装饰板材由如下步骤制得：

14、(1)将水泥基光催化材料加水混合制备成水泥净浆，加入占该水泥基光催化材料质量0.5-2.5％的聚羧酸减水剂，搅拌制得水泥基光催化浆液；

15、(2)在超平模板上浇筑一层水泥基光催化浆液，随后在其上设置坯体材料，养护后制得自洁净外墙装饰板材。

16、进一步说，该自洁净外墙装饰板材所采用的坯体为砂浆或自密实混凝土，设置的方式为浇筑或压制成型。

17、进一步说，该自洁净外墙装饰板材所采用的水泥基光催化浆液的浇筑厚度为0.5-2mm。

18、有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：该水泥基光催化浆液能够在自洁净外墙装饰板材的表层形成超平的水泥基光催化层，且该水泥基光催化层的厚度仅仅0.5-2mm，光催化剂有效率大幅度提高，成本显著降低；

19、且由此制备的混凝土外墙装饰材料，作为挂板、幕墙板或者装饰外墙砖，能够发挥其光催化效应、降低空气中的污染物、降解有机污染物作用的同时，其表面无孔隙，具有良好的美观度，疏水性强。

技术特征：

1.一种水泥基光催化材料，其特征在于：包括质量比45-55:1的硅酸盐水泥及光催化分散液；其中，所述光催化分散液按重量份数计包括表面活性剂4-7份、纳米金属氧化物2-5份、改性剂40-50份及去离子水25-40份；

2.根据权利要求1所述的水泥基光催化材料，其特征在于：所述纳米金属氧化物至少包括纳米tio2、纳米fe3o4或纳米wo3中的一种。

3.一种制备权利要求1所述水泥基光催化材料的方法，其特征在于包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述制备水泥基光催化材料的方法，其特征在于：步骤(1)和步骤(3)中，所述搅拌速度为300-400rpm。

5.基于权利要求1所述水泥基光催化材料的自洁净外墙装饰板材，其特征在于该自洁净外墙装饰板材由如下步骤制得：

6.根据权利要求5所述的自洁净外墙装饰板材，其特征在于：所述坯体为砂浆或自密实混凝土，设置的方式为浇筑或压制成型。

7.根据权利要求5所述的自洁净外墙装饰板材，其特征在于：所述水泥基光催化浆液的浇筑厚度为0.5-2mm。

技术总结
本发明公开了一种水泥基光催化材料、制备方法及基于该材料的自洁净外墙装饰板材，光催化材料包括硅酸盐水泥及光催化分散液，光催化分散液按重量份数计包括表面活性剂、纳米金属氧化物、改性剂及去离子水；制备时先将部分的表面活性剂、纳米金属氧化物与去离子水混合制得A组分散液再将改性剂与剩余的表面活性剂混合制得B组分散液，随后将B组分散液滴加至A组分散液中制得光催化分散液最后将硅酸盐水泥与光催化分散液混匀制得该水泥基光催化材料。该水泥基光催化浆液能够在自洁净外墙装饰板材的表层形成超平的水泥基光催化层，且表面无孔隙，具有良好的美观度，疏水性强。

技术研发人员：沈卫国,黄仟仟,纪小敏,刘炀,朱宝贵
受保护的技术使用者：江苏博拓新型建筑材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15