海泡石在建筑装饰壁材中应用

湘潭源远海泡石新材料股份有限公司中国建筑材料科学研究总院王晓燕陈平原18207321699北京2016.10.22湘潭海泡石在粉体涂装材料中应用研究报告报告提纲一、研究背景二、湘潭海泡石产业情况三、湘潭海泡石在粉体涂装材料中应用研究一、研究背景海泡石(Sepiolite)是一种纤维状硅酸盐矿物，具有极大的潜在比表面积，具有吸附、脱色、隔热、绝缘、耐腐蚀、抗辐射等性能，在涂料、油漆、油墨、造纸、铸造、环境保护、国防科工等多个领域具有广阔的前景。湘潭市境内海泡石探明储量为2000多万吨，约占世界探明储量的25%，湘潭堪称“中国海泡石之都”，如何将优势矿产与量大面广的建材相结合，打造健康家居环境具有重要的现实意义。本研究取湘潭海泡石原矿材料，经工艺提纯形成不同品位，对材料进行分析与表征，并将其应用于硅藻泥装饰壁材产品，探索其在建筑装饰涂装材料中的应用。二、湘潭海泡石产业情况二、海泡石资源分布海泡石属特种稀有非金属矿，在自然界分布较为集中，主要分布在西班牙、中国、美国、土耳其等少数国家。资料表明，目前全世界海泡石已探明储量约8000万吨，远景储量可能远大于此，西班牙海泡石已探明储量3800万吨，中国海泡石已探明储量2600万吨，二国合计占全球探明储量的80%。中国海泡石90%分布在湖南，湖南海泡石80%以上分布在湘潭，湘潭海泡石已探明储量2000万吨，远景储量3000万吨以上，堪称世界海泡石之都，海泡石已成为湘潭非金属矿优势矿种，发展潜力巨大。湘潭海泡石特点优势：1）资源储量大2）不含石棉3）强吸附性能4）热稳定性好5）天然颗粒细6）可负载性能强劣势：1）原矿品位低2）白度低湘潭海泡石矿主要特性及资源分布海泡石应用领域应用领域海泡石的特殊结构决定了它具有很强的吸附性能、较好的流变性及良好的催化性能等优点，因而被广泛的应用于不同领域。据目前国内外的资料统计，海泡石的用途已达130多种，不仅在国民经济中的传统工业、农牧业中广为应用，在科学技术领域和国防工业中的用途中也正在迅速扩大，并出现了一些新的特性用途，如航天航空、探索宇宙等领域，成为世界上用途最广大的矿物原料之一。1、海泡石的主要用途1）涂装材料添加剂2）深海钻井泥浆3）工业吸附剂4）废弃物处理剂5）化学品载体6）动物饲料添加剂7）环境湿度控制剂8）建筑工程添加剂9）家用产品10）聚合物填料11）屋顶板材料12）水基体系流变性控制添加剂13）有机体系流变性调节剂14）在肥料中的应用部分海泡石工业产品应用领域1）成熟的海泡石产品海泡石空气净化剂吸醛海泡石面粉海泡石脱霉剂海泡石农药载体涂装材料用海泡石2、公司开发的海泡石产品应用领域蓝旋风空气净化剂系列产品海泡石农药载体2）产学研合作项目海泡石催化新材料海泡石油基钻井泥浆海泡石纳米TiO2载体海泡石EPDM橡胶补强剂海泡石醇基涂料悬浮剂海泡石陶瓷刹车片填料海泡石印花糊料海泡石脱硝除尘材料海泡石卫生巾添加剂海泡石烟斗滤芯2、公司开发的海泡石产品海泡石刹车片海泡石烟斗滤芯应用领域源远公司发展概况公司概况湘潭源远海泡石新材料股份有限公司是一家专业从事海泡石新材料技术研发和产品深加工的国有控股企业。公司介绍由国有独资湘潭产业投资发展集团牵头，携两家法人股东及三位自然人股东，整合湖南鸿雁海泡石科技有限公司、湖南华杰宝灵海泡石科技有限公司优质资产组建而成，注册资本4000万元，受到了湖南省国土资源厅、湘潭市政府的大力支持。公司的最大股东（湘潭产业集团）拥有湖南唯一的海泡石采矿权证….公司概况海泡石功能材料工程技术研究中心。于2015年8月3日正式挂牌成立。中心依托于湘潭海泡石科技有限公司，与国家非金属矿深加工工程技术研究中心、苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司联合共建。主要目标是建成为国内一流的海泡石矿物功能材料工程技术研究中心，成为海泡石新材料工程技术成果交流与转化的基地。工程中心以湘潭优势非金属矿资源海泡石的材料化、功能化和产业化为研发目标，对湘潭海泡石资源的高效开发和产业化提供技术支撑和产业化技术支持，变海泡石矿产资源优势为经济优势，同时满足国家节能减排、环境保护重大战略实施对功能矿物材料的重大需求。海泡石功能材料工程技术研究中心公司自创立以来，一直致力于企业研发能力的提升，每年坚持不小于销售额10%的研发投入，秉承“科技是第一生产力”的理念，着眼于前沿科技和未来产品的研发，引领海泡石行业发展方向。原子吸收比表面及孔径测定仪公司研发中心部分试验设备公司概况X射线衍射仪技术竞争力环境测试舱公司研发中心部分试验设备公司概况湘潭海泡石在粉体涂装材料中应用研究原材料分析与表征低品位中品位高品位微观形貌分析明显的毛发状海泡石纤维结构，纤维细小，并与其他矿物粘合在一起，这是典型的粘土沉积岩海泡石矿物。品位提高，杂质减少，纤维状结构在视野中占比增加。物相结构及元素组成低品位中品位高品位本区海泡石原矿成分以SiO2、MgO、CaO为主，其它组分Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O和TiO2等含量较少。以海泡石、滑石、石英、方解石等组成为主。不含有害的石棉物质。比表面积及孔径结构低品位中品位SampleSBET(m2g-1)SEXT(m2g-1)SMP(m2g-1)D(nm)VMP(cm3g-1)V(cm3g-1)低品位34.3832.741.6414.330.000540.123中品位52.2651.930.3417.210.00010.225高品位73.3570.912.4417.580.00060.322高品位低、中、高三种品位的海泡石吸附曲线都属于Ⅱ型吸附等温线，由多级介孔结构组成，含少量微孔。随着杂质减少，品位增加，对应的比表面积及总的孔体积也逐渐增大。大比表面积有利于有机物的吸附。低品位：大于400目的占90.257%；中品位：粒径1000目以上（小于10μm）占91.495%；高品位：粒径1000目以上粒径（小于10μm）的占84.261%。符合涂覆材料的粒度要求。粒度分布吸附性能吸光度（A）高品位海泡石中品位海泡石低品位海泡石0.5g0.2g0.1g0.5g0.2g0.1g0.5g0.2g0.1g10min0.0260.0280.2150.0320.030.2810.030.1260.70820min0.0290.030.1910.030.0330.270.0290.1290.74860min0.0270.0280.0870.0320.0310.2120.0310.1270.543120min0.0260.0280.0880.030.0320.2090.030.1250.545吸附率（%）高品位海泡石中品位海泡石低品位海泡石0.5g0.2g0.1g0.5g0.2g0.1g0.5g0.2g0.1g10min98.4498.3287.0998.0898.283.1398.292.4457.520min98.2698.288.5498.298.0283.7998.2692.2655.160min98.3898.3294.7898.0898.1487.2798.1492.3867.41120min98.4498.3294.7298.298.0887.4598.292.567.29海泡石对硅藻泥功能性的影响测试项目测试环境测试时间（h）实验结果高6高4高2中6中4中2低6低4低2吸湿量提高值（10-3kg/m2）23℃，75％RH32.40.90.20.11.81.23.21.00.263.93.30.42.03.12.93.61.61.4243.22.2-2.00.61.41.90.60.80.9放湿量占吸湿量百分比，%23℃，50％RH2472.962.167.372.669.767.880.669.770.4海泡石对吸湿性能具有一定的提高作用，品位越高，添加比例越高这种改善作用越明显。且短时间内提高更加明显，考虑是海泡石的吸湿速率更快。高品位海泡石在饱和吸附量上高于低品位的海泡石。时间（h）高20(%)高15(%)高6(%)高4(%)高2(%)无添加(%)163.948.550.840.834.837.5285.066.872.271.862.257.8391.287.280.080.673.872.1591.689.382.379.876.880.9783.784.280.276.777.680.5991.185.772.174.080.679.01291.087.178.674.782.179.12490.889.284.178.981.680.350.055.060.065.070.075.080.085.090.095.0100.0高20高15高6高4高2无添加高品位海泡石在硅藻泥中对甲醛的去除能力起到了积极的作用，少量的添加海泡石（高6、4、2）相比于无添加样品对甲醛的去除效果略有提高。当海泡石添加量较高时（高15、高20）相比于无添加样品对甲醛的去除速率有明显提升作用。添加高品位海泡石各样品24h对甲醛去除率序号样品名称28d防霉性（长霉面积）长霉等级备注：指标评价标准1#低230%2级长霉等级：0级不长，即显微镜下观察未见生长长霉等级：1级霉菌生长情况：痕迹生长，生长覆盖面积小于10%长霉等级：2级霉菌生长情况：生长覆盖面积大于10%2#低45%1级3#低6无0级4#中220%2级5#中45%1级6#中6无0级7#高240%2级8#高45%1级9#高6无0级10#空白硅藻泥30%2级11#空白滤纸90%2级低、中、高三个品位的海泡石符合相同的规律：2%替代后影响较小；随着添加量增加防霉性能逐步提高，4%替代后长霉面积缩小，个别痕迹生长，防霉效果判定为1级；6%替代后基本能阻止霉菌的生长，防霉效果可以达到0级。原因，推测是由于海泡石良好的吸水性，夺取了霉菌生长的必要条件。结束语所研究的海泡石样品具有明显的毛发状纤维结构和较大的比表面积，具有多级介孔结构特征，少量微孔。属于粘土沉积岩矿物，本身不含有害石棉成分。材料对亚甲基蓝溶液、甲醛具有较好的吸附性能。将海泡石添加到硅藻泥装饰壁材粉末涂料中，对涂料吸湿性能有一定程度提高，对甲醛具有良好的吸附去除作用，能较好的提高防霉性能。综上可见，湘潭海泡石对粉末涂料的综合性能有较明确的提升作用，我们将进一步详细研究整理。在国家大力紧抓环境治理和环境保护的大背景下，希望各相关企业和科研单位加强交流，发挥各自产品的优势，最终实现互利共赢。