CN114956688A - 一种长余辉发光柔性建筑材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种长余辉发光柔性建筑材料及其制备方法，将长余辉发光材料应用于柔性的低温固化建材材料，能有效保持发光材料的发光性能，且发光材料被固定于发光层中，提高发光功能的有效时间。该长余辉发光柔性建筑材料，包括基本层和位于基本层之上的发光层；以质量百分比计：所述基本层的原料包括改性无机粉20‑80％、乳液或乳胶粉5‑50％、增强纤维1‑20％、水泥1‑20％、石英砂1‑20％和水5‑50％；所述发光层的原料包括主体料和长余辉发光粉，所述长余辉发光粉和所述主体料的质量比为(6：4)‑(1：9)，所述主体料包括的原料及原料用量与所述基本层相同。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种长余辉发光柔性建筑材料及其制备方法。
背景技术
随着生活水平的不断提高，人们对建筑材料要求越来越高，不仅追求其实用性，而且对其装饰性和功能性越来越重视。发光材料是将长余辉发光粉引入建筑材料中，使得建筑材料吸收外界能量后，在黑暗条件下具有持续发光的特性。
目前的发光建筑材料有发光涂料和发光陶瓷，发光涂料是涂敷于拟应用的建材表面，从而实现建材表面的蓄光与发光，但是高分子涂料涂层薄，在建材表面容易受外力作用产生磨损，从而导致材料功能失效；同时，发光层与材料表面结合力差；而将发光材料应用于陶瓷，由于陶瓷需要经过高温烧结，导致发光粉的发光性能受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提出一种长余辉发光柔性建筑材料及其制备方法，将长余辉发光材料应用于柔性的低温固化建材材料，能有效保持发光材料的发光性能，且发光材料被固定于发光层中，提高发光功能的有效时间。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种长余辉发光柔性建筑材料，包括基本层和位于基本层之上的发光层；
以质量百分比计：所述基本层的原料包括改性无机粉20-80％、乳液或乳胶粉5-50％、增强纤维1-20％、水泥1-20％、石英砂1-20％和水5-50％；
所述发光层的原料包括主体料和长余辉发光粉，所述长余辉发光粉和所述主体料的质量比为(6：4)-(1：9)，所述主体料包括的原料及原料用量与所述基本层相同。
进一步的，所述长余辉发光粉为硫化物类发光粉、稀土掺杂铝酸盐类发光粉和稀土掺杂硅酸盐类发光粉中的一种或多种混合。
进一步的，所述改性无机粉料的原料包括偶联剂和废渣。
进一步的，所述废渣为建筑垃圾、粉煤灰或尾矿渣；
所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。
进一步的，所述改性无机粉料的粒径为50-500目。
进一步的，所述乳液为硅丙乳液、纯丙乳液和苯丙乳液中的一种或多种混合，所述乳胶粉为可再分散乳胶粉。
进一步的，所述增强纤维为高分子纤维、碳纤维、玻璃纤维和天然植物纤维中的一种或多种。
进一步的，所述发光层的厚度为0.5～2.0mm；基体层为3.0～10.0mm。
一种长余辉发光柔性建筑材料的制备方法，该方法用于制备上述的长余辉发光柔性建筑材料，该方法包括以下步骤：
(1)制备改性无机粉；
(2)制备基本浆料：按照比例，将改性无机粉料、乳液或乳胶粉、增强纤维、水泥、石英砂和水混合均匀，制成可流动的基本浆料；
(3)制备发光浆料：取基本浆料作为主体料，按比例将主体料和长余辉发光粉混合均匀，制成可流动的发光浆料；
(4)发光层成型：将发光浆料注入模具中，放置于60-110℃下干燥预成型，形成发光层；
(4)制备长余辉发光柔性建筑材料：在模具中的发光层的顶部注入基本浆料，放置于60-180℃下30-120min固化成型，得到长余辉发光柔性建筑材料。
进一步的，所述模具的内壁具有饰面纹理。
本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明的长余辉发光柔性建筑材料中，将长余辉发光粉固定于发光层中，能有效提高发光功能的有效时间，且基于改性无机粉、乳液或乳胶粉、增强纤维、水泥、石英砂为主料，该建筑材料可在较低温度下成型，在成型过程中对长余辉发光粉的性能无影响，保证了该建筑材料有很好的发光性能和较长的使用寿命。
本发明的制备方法步骤简单、可操作性强，设定较低的固化温度能有效保持长余辉发光材料的发光性能，使发光层和基本层在同一模具中成型能简化生产工艺和降低生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。
本发明提供一种长余辉发光柔性建筑材料，包括基本层和位于基本层之上的发光层；
以质量百分比计：基本层的原料包括改性无机粉20-80％、乳液5-50％、增强纤维1-20％、水泥1-20％、石英砂1-20％和水5-50％；
发光层的原料包括主体料和长余辉发光粉，长余辉发光粉和主体料的质量比为(6：4)-(1：9)，主体料包括的原料及原料用量与基本层相同。
本发明的长余辉发光柔性建筑材料中，将长余辉发光粉固定于发光层中，能有效提高发光功能的有效时间，且基于改性无机粉、乳液或乳胶粉、增强纤维、水泥、石英砂为主料，该建筑材料可在较低温度下成型，在成型过程中对长余辉发光粉的性能无影响，保证了该建筑材料有很好的发光性能和较长的使用寿命。
具体的，相比于发光粉与涂料树脂等直接复合制备的涂料相比，本发明将长余辉发光粉直接与主体料相复合，能有效解决材料易老化及耐久性问题。而发光层的主体料采用基体层原料，能有效提高发光层和基体层的层间结合强度，提高材料整体强度和耐久性。
该建筑材料的基本层和发光层中均包含了改性无机粉、乳液、增强纤维、水泥和石英砂，其中的，改性无机粉经过改性后，能提高与乳胶的相容性，实现改性无机粉的大量添加，如若无机粉末未经偶联剂改性，则其粉末颗粒与颗粒，粉末颗粒与高分子组分之间无法形成强化学链接，所制得的材料内部粘结强度极差，其柔韧性也非常差；乳液可提高材料的柔韧性，且使建筑材料的耐酸耐碱性好，抗回粘性好；增强纤维用于提高建筑材料柔韧性和强度。
本发明的长余辉发光柔性建筑材料位板状或片状，在施工时，用瓷砖胶或压敏胶等粘结剂粘贴在拟施工的建筑表面，施工方便快速，且适用于各类异性建筑表面。
通过限定长余辉发光粉和主体料的质量比为(6：4)-(1：9)，能使发光层达到较好的发光效果和保持较好的柔韧性。
进一步的，长余辉发光粉为硫化物类发光粉、稀土掺杂铝酸盐类发光粉和稀土掺杂硅酸盐类发光粉中的一种或多种混合。这几种长余辉发光粉均具有较好的发光性能。
进一步的，改性无机粉料的原料包括偶联剂和废渣。经偶联剂改性的无机粉料与乳液有更好的相容性，改性无机粉料的添加量可高达80％，能大量消耗废渣。其中，废渣为建筑垃圾、粉煤灰或尾矿渣；偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。改性无机粉料表面的活性基团可与乳液中的高分子活性链段形成化学键结或无机粉料颗粒彼此间形成化学键接，从而可以在使用较少的乳液含量的情况下，保证材料的成型及彼此间的粘结强度。
进一步的，改性无机粉料的粒径为50-500目。该粒径大小的改性无机粉料能保证建筑材料较好的柔韧性和强度。若改性无机粉料的颗粒过大则会影响建筑材料的柔韧性和无机颗粒之间的粘结强度；若颗粒过小，虽然能够更加有效地表现成品表面的细节，但无机粉料原材料处理成本也会更高。
进一步的，乳液为硅丙乳液、纯丙乳液和苯丙乳液中的一种或多种混合，乳胶粉为可再分散乳胶粉。上述的乳液或乳胶粉都能达到增强建筑材料柔韧性的效果。
进一步的，增强纤维为高分子纤维、碳纤维、玻璃纤维和天然植物纤维中的一种或多种。高分子纤维可选自PET纤维、PP纤维、PE纤维、尼龙纤维。
进一步的，发光层的厚度为0.5～2.0mm；基体层为3.0～10.0mm。该厚度的建筑材料具有良好的柔韧性，若总厚度多大则会影响其柔韧性能。而0.5～2.0mm厚度的发光层有较好的发光效果，且长余辉发光材料的用量不大。
相应的，本发明还提供一种长余辉发光柔性建筑材料的制备方法，该方法用于上述的长余辉发光柔性建筑材料，该方法包括以下步骤：
(1)制备改性无机粉：将1wt％的偶联剂加入到无机粉料中，在80℃下搅拌混合均匀，随后过筛，即可得到预期粒径的活化无机粉；
(2)制备基本浆料：按照比例，将改性无机粉料、乳液、增强纤维、水泥、石英砂和水混合均匀，制成可流动的基本浆料；
(3)制备发光浆料：取基本浆料作为主体料，按比例将主体料和长余辉发光粉混合均匀，制成可流动的发光浆料；
(4)发光层成型：将发光浆料注入模具中，放置于60-110℃下干燥预成型，形成发光层；
(4)制备长余辉发光柔性建筑材料：在模具中的发光层的顶部注入基本浆料，放置于60-180℃下30-120min固化成型，得到长余辉发光柔性建筑材料。
上述制备方法步骤简单、可操作性强，设定较低的固化温度能有效保持长余辉发光材料的发光性能，使发光层和基本层在同一模具中成型能简化生产工艺和降低生产成本。
在制备过程中，发光层和基本层在成型的前期，乳液或乳胶粉起主要的粘合作用，从而形成柔性的建筑饰面材料。将建筑饰面材料安装于建筑材料后，随着时间的增长，建筑饰面材料中的高分子组分会逐渐老化，但是材料中水泥的水化作用能使该建筑材料的强度得到补充增强，从而延缓了材料的老化时间。
为了使发光层具有装饰性，进一步的，模具的内壁具有饰面纹理。
以下通过实施例和对比例进一步阐述本发明。
实施例1长余辉发光柔性建筑材料及其制备方法
本实施例的长余辉发光柔性建筑材料的发光层的厚度为0.5mm，基体层为8.0mm。以质量百分比计：基本层的原料包括改性无机粉20％、纯丙乳液和苯丙乳液共50％、玻璃纤维10％、水泥5％、石英砂5％和水10％；
发光层的原料中硫化物类发光粉和主体料的质量比为1：9，主体料包括的原料及原料用量与基本层相同。
改性无机粉料的原料包括钛酸酯偶联剂和粉煤灰，改性无机粉料的粒径为50目。
本实施例的长余辉发光柔性建筑材料制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性无机粉：将1wt％的钛酸酯偶联剂加入到粉煤灰中，在80℃下搅拌混合均匀，过筛，得到50目的活化粉煤灰粉末；
(2)制备基本浆料：按照比例，将改性无机粉料、乳液或乳胶粉、增强纤维、水泥、石英砂和水混合均匀，制成可流动的基本浆料；
(3)制备发光浆料：取基本浆料作为主体料，按比例将主体料和长余辉发光粉混合均匀，制成可流动的发光浆料；
(4)发光层成型：将发光浆料注入具有饰面纹理的模具中，放置于110℃下干燥预成型，形成发光层；
(4)制备长余辉发光柔性建筑材料：在模具中的发光层的顶部注入基本浆料，放置于60℃下120min固化成型，得到长余辉发光柔性建筑材料。
实施例2长余辉发光柔性建筑材料及其制备方法
本实施例的长余辉发光柔性建筑材料的发光层的厚度为0.8mm，基体层为3.0mm。以质量百分比计：基本层的原料包括改性无机粉49％、可再生乳胶粉5％、PP纤维20％、水泥1％、石英砂20％和水5％；
发光层的原料中稀土掺杂硅酸盐类发光粉和主体料的质量比为3：2，主体料包括的原料及原料用量与基本层相同。
改性无机粉料的原料包括硅烷偶联剂和废瓷粉，改性无机粉料的粒径为350目。
本实施例的长余辉发光柔性建筑材料制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性无机粉：将1wt％的硅烷偶联剂加入到废瓷粉中，在80℃下搅拌混合均匀，过筛，得到350目的活化废瓷粉粉末；
(2)制备基本浆料：按照比例，将改性无机粉料、乳液或乳胶粉、增强纤维、水泥、石英砂和水混合均匀，制成可流动的基本浆料；
(3)制备发光浆料：取基本浆料作为主体料，按比例将主体料和长余辉发光粉混合均匀，制成可流动的发光浆料；
(4)发光层成型：将发光浆料注入具有饰面纹理的模具中，放置于60℃下干燥预成型，形成发光层；
(4)制备长余辉发光柔性建筑材料：在模具中的发光层的顶部注入基本浆料，放置于180℃下30min固化成型，得到长余辉发光柔性建筑材料。
实施例3长余辉发光柔性建筑材料及其制备方法
本实施例的长余辉发光柔性建筑材料的发光层的厚度为1.0mm，基体层为9.0mm。以质量百分比计：基本层的原料包括改性无机粉80％、苯丙乳液5％、碳纤维1％、水泥1％、石英砂1％和水12％；
发光层的原料中硫化物类发光粉和主体料的质量比为1：2，主体料包括的原料及原料用量与基本层相同。
改性无机粉料的原料包括铝酸酯偶联剂和废砖粉，改性无机粉料的粒径为400目。
本实施例的长余辉发光柔性建筑材料制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性无机粉：将1wt％的铝酸酯偶联剂加入到废砖粉中，在80℃下搅拌混合均匀，过筛，得到400目的活化废砖粉粉末；
(2)制备基本浆料：按照比例，将改性无机粉料、乳液或乳胶粉、增强纤维、水泥、石英砂和水混合均匀，制成可流动的基本浆料；
(3)制备发光浆料：取基本浆料作为主体料，按比例将主体料和长余辉发光粉混合均匀，制成可流动的发光浆料；
(4)发光层成型：将发光浆料注入具有饰面纹理的模具中，放置于100℃下干燥预成型，形成发光层；
(4)制备长余辉发光柔性建筑材料：在模具中的发光层的顶部注入基本浆料，放置于100℃下90min固化成型，得到长余辉发光柔性建筑材料。
实施例4长余辉发光柔性建筑材料及其制备方法
本实施例的长余辉发光柔性建筑材料的发光层的厚度为1.0mm，基体层为5.0mm。以质量百分比计：基本层的原料包括改性无机粉20％、硅丙乳液10％、植物纤维10％、水泥5％、石英砂5％和水50％；
发光层的原料中稀土掺杂硅酸盐类发光粉和主体料的质量比为1：5，主体料包括的原料及原料用量与基本层相同。
改性无机粉料的原料包括硅烷偶联剂和尾矿渣，改性无机粉料的粒径为200目。
本实施例的长余辉发光柔性建筑材料制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性无机粉：将1wt％的硅烷偶联剂加入到尾矿渣中，在80℃下搅拌混合均匀，过筛，得到200目的活化尾矿渣粉末；
(2)制备基本浆料：按照比例，将改性无机粉料、乳液或乳胶粉、增强纤维、水泥、石英砂和水混合均匀，制成可流动的基本浆料；
(3)制备发光浆料：取基本浆料作为主体料，按比例将主体料和长余辉发光粉混合均匀，制成可流动的发光浆料；
(4)发光层成型：将发光浆料注入具有饰面纹理的模具中，放置于80℃下干燥预成型(即蒸发水溶剂预成型)，形成发光层；
(4)制备长余辉发光柔性建筑材料：在模具中的发光层的顶部注入基本浆料，放置于120℃下60min固化成型，得到长余辉发光柔性建筑材料。
实施例5长余辉发光柔性建筑材料及其制备方法
本实施例的长余辉发光柔性建筑材料的发光层的厚度为2.0mm，基体层为10.0mm。以质量百分比计：基本层的原料包括改性无机粉45％、纯丙乳液5％、PE纤维10％、水泥20％、石英砂10％和水10％；
发光层的原料中硫化物类发光粉和主体料的质量比为1：7，主体料包括的原料及原料用量与基本层相同。
改性无机粉料的原料包括钛酸酯偶联剂和废瓷粉，改性无机粉料的粒径为500目。
本实施例的长余辉发光柔性建筑材料制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性无机粉：将1wt％的钛酸酯偶联剂加入到废瓷粉中，在80℃下搅拌混合均匀，过筛，得到500目的活化废瓷粉粉末；
(2)制备基本浆料：按照比例，将改性无机粉料、乳液或乳胶粉、增强纤维、水泥、石英砂和水混合均匀，制成可流动的基本浆料；
(3)制备发光浆料：取基本浆料作为主体料，按比例将主体料和长余辉发光粉混合均匀，制成可流动的发光浆料；
(4)发光层成型：将发光浆料注入具有饰面纹理的模具中，放置于60℃下干燥预成型，形成发光层；
(4)制备长余辉发光柔性建筑材料：在模具中的发光层的顶部注入基本浆料，放置于60℃下120min固化成型，得到长余辉发光柔性建筑材料。
上述实施例1-5所得的柔性建筑材料进行性能测试，吸水率、耐酸碱性、柔韧性测试和发光性能测试，测试方法和结果如下：
吸水率测试：按照GB/T 9966.3中的吸水率试验方法检测，浸泡时间为24h；
耐酸性测试：参照JC/T 2219-2014标准，具体测试方法：将试件分别浸泡在3％盐酸溶液中12d，浸泡至规定时间后用清水冲洗试件表面并立即观察试件表面是否出现开裂、分层与明显变色的异常现象；
耐碱性测试：参照JC/T 2219-2014标准，具体测试方法：将试件分别浸泡在3％氢氧化钠溶液中12d，浸泡至规定时间后用清水冲洗试件表面并立即观察试件表面是否出现开裂、分层与明显变色的异常现象；
柔韧性测试：参照JC/T 2219-2014标准，观察试件表面弯曲处有无裂纹或断裂现象；
1h余辉亮度测试：将试件放入紫外灯箱中紫外光照射10min，然后放进暗格中，测试试件在1h后的余辉亮度值。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种长余辉发光柔性建筑材料，其特征在于，包括基本层和位于基本层之上的发光层；
以质量百分比计：所述基本层的原料包括改性无机粉20-80％、乳液或乳胶粉5-50％、增强纤维1-20％、水泥1-20％、石英砂1-20％和水5-50％；
所述发光层的原料包括主体料和长余辉发光粉，所述长余辉发光粉和所述主体料的质量比为(6：4)-(1：9)，所述主体料包括的原料及原料用量与所述基本层相同。
2.根据权利要求1所述的长余辉发光柔性建筑材料，其特征在于，所述长余辉发光粉为硫化物类发光粉、稀土掺杂铝酸盐类发光粉和稀土掺杂硅酸盐类发光粉中的一种或多种混合。
3.根据权利要求1所述的长余辉发光柔性建筑材料，其特征在于，所述改性无机粉料的原料包括偶联剂和废渣。
4.根据权利要求3所述的长余辉发光柔性建筑材料，其特征在于，所述废渣为建筑垃圾、粉煤灰或尾矿渣；
所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。
5.根据权利要求1所述的长余辉发光柔性建筑材料，其特征在于，所述改性无机粉料的粒径为50-500目。
6.根据权利要求1所述的长余辉发光柔性建筑材料，其特征在于，所述乳液为硅丙乳液、纯丙乳液和苯丙乳液中的一种或多种混合，所述乳胶粉为可再分散乳胶粉。
7.根据权利要求1所述的长余辉发光柔性建筑材料，其特征在于，所述增强纤维为高分子纤维、碳纤维、玻璃纤维和天然植物纤维中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的长余辉发光柔性建筑材料，其特征在于，所述发光层的厚度为0.5～2.0mm；基体层为3.0～10.0mm。
9.一种长余辉发光柔性建筑材料的制备方法，其特征在于，该方法用于制备权利要求1-8任一项所述的长余辉发光柔性建筑材料，该方法包括以下步骤：
(1)制备改性无机粉；
(2)制备基本浆料：按照比例，将改性无机粉料、乳液或乳胶粉、增强纤维、水泥、石英砂和水混合均匀，制成可流动的基本浆料；
(3)制备发光浆料：取基本浆料作为主体料，按比例将主体料和长余辉发光粉混合均匀，制成可流动的发光浆料；
(4)发光层成型：将发光浆料注入模具中，放置于60-110℃下干燥预成型，形成发光层；
(4)制备长余辉发光柔性建筑材料：在模具中的发光层的顶部注入基本浆料，放置于60-180℃下30-120min固化成型，得到长余辉发光柔性建筑材料。
10.根据权利要求9所述的长余辉发光柔性建筑材料的制备方法，其特征在于，所述模具的内壁具有饰面纹理。
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