CN107721369A - 一种具有杀菌和自净化能力的免烧砖 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有杀菌和自净化能力的免烧砖，以建筑废料、细黄砂与硅藻土为原材料，以磷酸铝为粘合剂混合形成粗品，然后将纳米二氧化钛和纳米氧化锌的混合醇液与纳米二氧化硅溶胶混合超声反应得到悬浊前驱液，最后采用悬浊前驱液浸泡，并梯度烧结得到免烧砖。本发明采用光催化材料的高效催化性能与纳米二氧化硅的折射性能，保证免烧砖内外均具有良好的杀菌效果与自净化性能。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种具有杀菌和自净化能力的免烧砖。
背景技术
目前，在建筑行业中普遍使用的砖可以分为烧制红砖和免烧砖。烧制红砖是以普遍粘土配以煤矸石和炉渣灰在窑内高温烧制而成；而免烧砖一般是以石料加工种产生的石粉及碎片与水泥混合，经水泥凝固后而制得的水泥砖，也有人用石英砂加工中的尾砂加入轻体材料和水泥经加工后制得，这些砖中普遍使用了工业废料为原料，因而对减少工业废料的污染起到了一定的积极作用，但是，在环境污染中除废料污染外还有大量的废气污染，特别是石油化工企业中各种化学气体的超标排放严重影响了周围环境和大气质量，而目前建筑用砖对于这些空气污染起不到任何防治作用，对于空气污染，目前人们只能采用空气净化剂或空气净化器对家庭和办公场所进行净化处理，对于大气环境和大气质量起不到改善作用。对于大气环境的治理，必须从源头上控制工业企业特别是石油化工企业的各种化学气体超标排放才能使大气质量逐步得到改善。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种具有杀菌和自净化能力的免烧砖，采用光催化材料的高效催化性能与纳米二氧化硅的折射性能，保证免烧砖内外均具有良好的杀菌效果与自净化性能。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种具有杀菌和自净化能力的免烧砖，其质量配方如下：
建筑废料20-25份、细黄砂5-10份、硅藻土6-10份、纳米二氧化硅10-15份、纳米二氧化钛10-15份、纳米氧化锌5-10份、无水乙醇30-45份、分散剂4-8份、磷酸铝10-12份、去离子水30-40份。
所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮。
所述制备方法如下：
步骤1，将纳米二氧化钛与纳米氧化锌加入至无水乙醇中，然后加入分散剂进行超声分散30-50min，得到悬浊醇液；
步骤2，将悬浊醇液放入反应釜中进行加压加温反应2-4h，自然冷却后得到悬浊镀膜醇液
步骤3，将纳米二氧化硅加入一半的去离子水中，机械搅拌形成纳米二氧化硅溶胶液；
步骤4，将纳米二氧化硅溶胶液加入至悬浊镀膜醇液中，超声反应2-4h后得到混合前驱液；
步骤5，将建筑废料、细黄砂和硅藻土机械搅拌混合后，进行加压反应2-3h，得到紧实型混合物；
步骤6，将磷酸铝加入至剩余的去离子水中，然后与步骤5的混合物相混合，并放置在制模机上，形成粗品；
步骤7，将粗品放入烘箱内进行烘干20-30min，取出后采用混合前驱液浸泡粗品，自然晾干得到，半成品；
步骤8，将半成品放入马弗炉中进行梯度烧结，得到免烧砖。
所述步骤1中的超声分散的超声频率为2.5-5.5kHz，采用超声分散的方式不仅能够在纳米二氧化钛和纳米氧化锌表面形成醇液钝化，更方便与分散剂相结合，而且超声分散能够将分散速度加快，达到更好的分散效果。
所述步骤2中的加温加压反应的压力为4-6MPa，温度为70-80℃，加温加压反应能够促进纳米二氧化钛和纳米氧化锌的结合，形成复合光催化材料，解决了氧化锌空穴复合速度太快的问题，同时液解决了纳米二氧化钛的团聚问题，得到效果稳定，效率佳的复合光催化剂。
所述步骤3中的机械搅拌速度为1000-3000r/min，所述步骤4中的超声反应采用水浴超声反应，所述超声频率为10-15kHz；采用机械搅拌的方式将纳米二氧化硅溶解，形成结构较为稳定的溶胶，采用超声的方式将纳米二氧化钛-纳米氧化锌混合物与纳米二氧化硅反应，将纳米二氧化钛-纳米氧化锌附着在纳米二氧化硅表面。
所述步骤5中的机械搅拌速度为500-1000r/min，所述加压反应的压力为10-15MPa，该步骤将建筑废料、细黄砂与硅藻土进行机械混合搅拌，然后进行密封加压的方式进行挤压，保证材料之间紧实结构。
所述步骤7中的烘干温度为100-110℃，通过烘干的方式能够将粗品内的去离子水去除，达到结构稳固，同时磷酸铝能够将粉末粘固，防止其坍塌。
所述步骤8中的梯度烧结方式如下：
步骤1，在150-180℃条件下进行烧结1-2h，
步骤2，将温度升高至220-250℃烧结0.5-1h，
步骤3，在300℃条件下恒温烧结2h。
该步骤通过梯度烧结将半成品内的溶剂和有机物依次去除，保证内外的稳定结构。
本发明以建筑废料、细黄砂与硅藻土为原材料，以磷酸铝为粘合剂混合形成粗品，然后将纳米二氧化钛和纳米氧化锌的混合醇液与纳米二氧化硅溶胶混合超声反应得到悬浊前驱液，最后采用悬浊前驱液浸泡，并梯度烧结得到免烧砖。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用光催化材料的高效催化性能与纳米二氧化硅的折射性能，保证免烧砖内外均具有良好的杀菌效果与自净化性能。
(2)本发明内部充满孔隙，使砖体具有良好的保温效果，同时使砖体的重量得到减轻，从而减轻了建筑物的墙体重量，提高了建筑物的安全性。。
(3)本发明以纳米二氧化钛和纳米氧化锌为催化剂具有良好的光催化性能，保证其杀菌效果，同时也保证了其表面的污染物降解效果。
(4)本发明的制备方法变废为宝，符合环保要求，材料运用少。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述：
实施例1
一种具有杀菌和自净化能力的免烧砖，其质量配方如下：
建筑废料20份、细黄砂5份、硅藻土6份、纳米二氧化硅10份、纳米二氧化钛10份、纳米氧化锌5份、无水乙醇30份、分散剂4份、磷酸铝10份、去离子水30份。
所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮。
所述制备方法如下：
步骤1，将纳米二氧化钛与纳米氧化锌加入至无水乙醇中，然后加入分散剂进行超声分散30min，得到悬浊醇液；
步骤2，将悬浊醇液放入反应釜中进行加压加温反应2h，自然冷却后得到悬浊镀膜醇液
步骤3，将纳米二氧化硅加入一半的去离子水中，机械搅拌形成纳米二氧化硅溶胶液；
步骤4，将纳米二氧化硅溶胶液加入至悬浊镀膜醇液中，超声反应2h后得到混合前驱液；
步骤5，将建筑废料、细黄砂和硅藻土机械搅拌混合后，进行加压反应2h，得到紧实型混合物；
步骤6，将磷酸铝加入至剩余的去离子水中，然后与步骤5的混合物相混合，并放置在制模机上，形成粗品；
步骤7，将粗品放入烘箱内进行烘干20min，取出后采用混合前驱液浸泡粗品，自然晾干得到，半成品；
步骤8，将半成品放入马弗炉中进行梯度烧结，得到免烧砖。
所述步骤1中的超声分散的超声频率为2.5kHz。
所述步骤2中的加温加压反应的压力为4MPa，温度为70℃。
所述步骤3中的机械搅拌速度为1000r/min，所述步骤4中的超声反应采用水浴超声反应，所述超声频率为10kHz。
所述步骤5中的机械搅拌速度为500r/min，所述加压反应的压力为10MPa。
所述步骤7中的烘干温度为100℃。
所述步骤8中的梯度烧结方式如下：
步骤1，在150℃条件下进行烧结1h，
步骤2，将温度升高至220℃烧结0.5h，
步骤3，在300℃条件下恒温烧结2h。
实施例2
一种具有杀菌和自净化能力的免烧砖，其质量配方如下：
建筑废料25份、细黄砂10份、硅藻土10份、纳米二氧化硅15份、纳米二氧化钛15份、纳米氧化锌10份、无水乙醇45份、分散剂8份、磷酸铝12份、去离子水40份。
所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮。
所述制备方法如下：
步骤1，将纳米二氧化钛与纳米氧化锌加入至无水乙醇中，然后加入分散剂进行超声分散50min，得到悬浊醇液；
步骤2，将悬浊醇液放入反应釜中进行加压加温反应4h，自然冷却后得到悬浊镀膜醇液
步骤3，将纳米二氧化硅加入一半的去离子水中，机械搅拌形成纳米二氧化硅溶胶液；
步骤4，将纳米二氧化硅溶胶液加入至悬浊镀膜醇液中，超声反应4h后得到混合前驱液；
步骤5，将建筑废料、细黄砂和硅藻土机械搅拌混合后，进行加压反应3h，得到紧实型混合物；
步骤6，将磷酸铝加入至剩余的去离子水中，然后与步骤5的混合物相混合，并放置在制模机上，形成粗品；
步骤7，将粗品放入烘箱内进行烘干30min，取出后采用混合前驱液浸泡粗品，自然晾干得到，半成品；
步骤8，将半成品放入马弗炉中进行梯度烧结，得到免烧砖。
所述步骤1中的超声分散的超声频率为5.5kHz。
所述步骤2中的加温加压反应的压力为6MPa，温度为80℃。
所述步骤3中的机械搅拌速度为3000r/min，所述步骤4中的超声反应采用水浴超声反应，所述超声频率为15kHz。
所述步骤5中的机械搅拌速度为1000r/min，所述加压反应的压力为15MPa。
所述步骤7中的烘干温度为110℃。
所述步骤8中的梯度烧结方式如下：
步骤1，在180℃条件下进行烧结2h，
步骤2，将温度升高至250℃烧结1h，
步骤3，在300℃条件下恒温烧结2h。
实施例3
一种具有杀菌和自净化能力的免烧砖，其质量配方如下：
建筑废料25份、细黄砂8份、硅藻土8份、纳米二氧化硅13份、纳米二氧化钛12份、纳米氧化锌8份、无水乙醇35份、分散剂6份、磷酸铝12份、去离子水35份。
所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮。
所述制备方法如下：
步骤1，将纳米二氧化钛与纳米氧化锌加入至无水乙醇中，然后加入分散剂进行超声分散40min，得到悬浊醇液；
步骤2，将悬浊醇液放入反应釜中进行加压加温反应2-4h，自然冷却后得到悬浊镀膜醇液
步骤3，将纳米二氧化硅加入一半的去离子水中，机械搅拌形成纳米二氧化硅溶胶液；
步骤4，将纳米二氧化硅溶胶液加入至悬浊镀膜醇液中，超声反应3h后得到混合前驱液；
步骤5，将建筑废料、细黄砂和硅藻土机械搅拌混合后，进行加压反应3h，得到紧实型混合物；
步骤6，将磷酸铝加入至剩余的去离子水中，然后与步骤5的混合物相混合，并放置在制模机上，形成粗品；
步骤7，将粗品放入烘箱内进行烘干25min，取出后采用混合前驱液浸泡粗品，自然晾干得到，半成品；
步骤8，将半成品放入马弗炉中进行梯度烧结，得到免烧砖。
所述步骤1中的超声分散的超声频率为4.5kHz。
所述步骤2中的加温加压反应的压力为5MPa，温度为75℃。
所述步骤3中的机械搅拌速度为2000r/min，所述步骤4中的超声反应采用水浴超声反应，所述超声频率为13kHz。
所述步骤5中的机械搅拌速度为800r/min，所述加压反应的压力为13MPa。
所述步骤7中的烘干温度为105℃。
所述步骤8中的梯度烧结方式如下：
步骤1，在160℃条件下进行烧结2h，
步骤2，将温度升高至230℃烧结1h，
步骤3，在300℃条件下恒温烧结2h。
实施例4
以实施例3制备的免烧砖与普通免烧砖作为对比，其结果如下：
以上所述仅为本发明的实施例，并不限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种具有杀菌和自净化能力的免烧砖，其质量配方如下：
建筑废料20-25份、细黄砂5-10份、硅藻土6-10份、纳米二氧化硅10-15份、纳米二氧化钛10-15份、纳米氧化锌5-10份、无水乙醇30-45份、分散剂4-8份、磷酸铝10-12份、去离子水30-40份。
2.根据权利要求1所述的一种具有杀菌和自净化能力的免烧砖，其特征在于，所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮。
3.根据权利要求1所述的一种具有杀菌和自净化能力的免烧砖，其特征在于，所述制备方法如下：
步骤1，将纳米二氧化钛与纳米氧化锌加入至无水乙醇中，然后加入分散剂进行超声分散30-50min，得到悬浊醇液；
步骤2，将悬浊醇液放入反应釜中进行加压加温反应2-4h，自然冷却后得到悬浊镀膜醇液
步骤3，将纳米二氧化硅加入一半的去离子水中，机械搅拌形成纳米二氧化硅溶胶液；
步骤4，将纳米二氧化硅溶胶液加入至悬浊镀膜醇液中，超声反应2-4h后得到混合前驱液；
步骤5，将建筑废料、细黄砂和硅藻土机械搅拌混合后，进行加压反应2-3h，得到紧实型混合物；
步骤6，将磷酸铝加入至剩余的去离子水中，然后与步骤5的混合物相混合，并放置在制模机上，形成粗品；
步骤7，将粗品放入烘箱内进行烘干20-30min，取出后采用混合前驱液浸泡粗品，自然晾干得到，半成品；
步骤8，将半成品放入马弗炉中进行梯度烧结，得到免烧砖。
4.根据权利要求3所述的一种具有杀菌和自净化能力的免烧砖，其特征在于，所述步骤1中的超声分散的超声频率为2.5-5.5kHz。
5.根据权利要求3所述的一种具有杀菌和自净化能力的免烧砖，其特征在于，所述步骤2中的加温加压反应的压力为4-6MPa，温度为70-80℃。
6.根据权利要求3所述的一种具有杀菌和自净化能力的免烧砖，其特征在于，所述步骤3中的机械搅拌速度为1000-3000r/min，所述步骤4中的超声反应采用水浴超声反应，所述超声频率为10-15kHz。
7.根据权利要求3所述的一种具有杀菌和自净化能力的免烧砖，其特征在于，所述步骤5中的机械搅拌速度为500-1000r/min，所述加压反应的压力为10-15MPa。
8.根据权利要求3所述的一种具有杀菌和自净化能力的免烧砖，其特征在于，所述步骤7中的烘干温度为100-110℃。
9.根据权利要求3所述的一种具有杀菌和自净化能力的免烧砖，其特征在于，所述步骤8中的梯度烧结方式如下：
步骤1，在150-180℃条件下进行烧结1-2h，
步骤2，将温度升高至220-250℃烧结0.5-1h，
步骤3，在300℃条件下恒温烧结2h。
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