一种能够净化空气的抹灰石膏及其制备方法
技术领域
本申请涉及建筑材料领域，尤指一种能够净化空气的抹灰石膏及其制备方法。
背景技术
在重金属的开采、冶炼、加工过程中，有些重金属如铅、汞、镉、钴等会进入大气、水、土壤，引起严重的环境污染。重金属污染与有机化合物污染不同：很多有机化合物污染物可以通过自然界本身的物理、化学或生物净化，降低或解除其有害性；重金属具有富集性，很难在环境中降解。重金属在人体内能与蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用，使蛋白质及酶失去活性。重金属也可能在人体的某些器官中富集，如果超过人体所能耐受的限度，会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等，对人体造成很大的危害，例如，日本发生的水俣病(汞污染)和骨痛病(镉污染)等公害病，都是由重金属污染引起的。
抹灰石膏是一种石膏基胶凝材料，它具有和易性好、凝结硬化快、体积稳定性好、施工操作简单等优异的施工性能，同时具有一定的耐火、保温、隔热、吸声性能。与采用传统墙体材料相比，采用抹灰石膏不仅节约工时，降低施工费用，且与基层粘结牢固。目前，抹灰石膏已代替水泥砂浆广泛用于各种工业建筑、民用建筑中作为内墙装饰装修材料，彻底解决了水泥砂浆引起墙面“空鼓、开裂”的问题。
基于重金属污染对人体的严重危害，存在对具有重金属吸附功能的抹灰石膏的开发需求。
发明内容
本申请提供了一种能够净化空气的抹灰石膏及其制备方法，该抹灰石膏能够有效吸附空气中的重金属及其他有害颗粒，消除重金属污染对人体的危害。
具体地，本申请提供了一种能够净化空气的抹灰石膏，所述抹灰石膏中含有建筑石膏和海藻酸钙与生物炭的复合材料。
在本申请的实施例中，以所述建筑石膏的添加量1000重量份计，所述海藻酸钙与生物炭的复合材料的添加量可以为10-150重量份，任选地为10-100重量份。
在本申请的实施例中，所述抹灰石膏中还可以含有偶联剂。
在本申请的实施例中，所述偶联剂可以选自钛酸酯类偶联剂(例如，钛酸四丁酯、G-6等)和硅烷类偶联剂(例如，KH550、KH560和KH570等)中的任意一种或多种。
在本申请的实施例中，所述海藻酸钙与生物炭的复合材料与所述偶联剂的重量比可以为10-100:0.05-3。
在本申请的实施例中，所述抹灰石膏中还可以含有AII型无水石膏、缓凝剂、胶粉、保水剂和机制砂，并且以所述建筑石膏的添加量为1000重量份计，所述AII型无水石膏的添加量可以为10-100重量份，所述缓凝剂的添加量可以为0-30重量份，所述胶粉的添加量可以为1-30重量份，所述保水剂的添加量可以为1-30重量份，所述机制砂的添加量可以为0-200重量份。
在本申请的实施例中，所述缓凝剂可以选自有机酸及其可溶盐类缓凝剂、磷酸盐类缓凝剂、硼砂和蛋白质类缓凝剂中的任意一种或多种。所述有机酸及其可溶盐类缓凝剂可以包括柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钾、丙烯酸及丙烯酸钠等；所述磷酸盐类缓凝剂可以包括六偏磷酸钠和多聚磷酸钠等；所述蛋白质类缓凝剂可以包括骨胶和降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类缓凝剂(例如，意大利SICIT%202000公司生产的Plast%20Retard%20PE)。
在本申请的实施例中，所述胶粉可以选自可再分散性乳胶粉中的任意一种或多种。所述可再分散性乳胶粉可以包括醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉(EVA)、乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉(A/S)、醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯均聚胶粉和苯乙烯与丁二烯共聚胶粉等。
在本申请的实施例中，所述保水剂可以选自纤维素类保水剂和糊精类保水剂中的任意一种或多种。所述纤维素类保水剂可以包括甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、木质素纤维素及其盐。
应理解，制备抹灰石膏的原料中使用的偶联剂、缓凝剂、胶粉和保水剂，并不限于上述所列举的具体材料，能够实现各种试剂的作用的材料均可用于本申请抹灰石膏的制备中，上述所列举的具体材料并非对本申请作出任何形式上或实质上的限定。
本申请还提供了一种如上所述的能够净化空气的抹灰石膏的制备方法，所述方法包括：
将海藻酸钙与生物炭的复合材料与任选地偶联剂混合，然后与AII型无水石膏混合，得到第一混合料；
将胶粉、保水剂与任选地缓凝剂混合，得到第二混合料；
将所述第一混合料与所述第二混合料混合，得到第三混合料；
将所述第三混合料与建筑石膏、任选地机制砂混合，得到所述能够净化空气的抹灰石膏；
在本申请的实施例中，所述方法还可以包括：将石膏在45℃下烘干至恒重，然后在350-450℃下烘干2小时得到所述AII型无水石膏。
本申请通过向抹灰石膏中添加海藻酸钙与生物炭的复合材料，使得抹灰石膏被赋予了吸附大气中的有害颗粒、尤其是重金属颗粒的功能，能够大幅降低重金属污染的危害。而且，与单独的生物炭、海藻酸钙相比，海藻酸钙与生物炭复合后表现出协同吸附作用，使得本申请的抹灰石膏的吸附功能明显优于单独添加生物炭、海藻酸钙的抹灰石膏。
本申请在制备抹灰石膏时首先用偶联剂包裹海藻酸钙与生物炭的复合材料，能够改善复合材料与建筑石膏的相容性，避免出现复合材料漂浮聚集的现象。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及权利要求书中所描述的方案来实现和获得。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
以下实施例中所采用的原料，如无特别说明，均为普通市售产品。
实施例1
(1)将天然石膏在45℃下烘干至恒重，然后在350℃下烘干2小时，得到AII型无水石膏；
(2)称取20克海藻酸钙与生物炭的复合材料和0.1克G-6偶联剂混合均匀，然后与20克步骤(1)得到的AII型无水石膏混合均匀，得到第一混合料；
(3)称取30克柠檬酸钠、10克EVA和5克甲基纤维素、5克甲基纤维素钠，混合均匀，得到第二混合料；
(4)将所述第一混合料与所述第二混合料混合，得到第三混合料；
(5)称取300克Ⅲ级机制砂和2000克建筑石膏，将两者混合均匀，然后将步骤(4)得到的第三混合料倒入其中混合均匀，装入密封的储料袋中备用。
实施例2
(1)将脱硫石膏在45℃下烘干至恒重，然后在420℃下烘干2小时，得到AII型无水石膏；
(2)称取100克海藻酸钙与生物炭的复合材料和1.5克钛酸四丁酯混合均匀，然后与100克步骤(1)得到的AII型无水石膏混合均匀，得到第一混合料；
(3)称取60克多聚磷酸钠、10克EVA和60克糊精，混合均匀，得到第二混合料；
(4)将所述第一混合料与所述第二混合料混合，得到第三混合料；
(5)称取300克Ⅲ级机制砂和2000克建筑石膏，将两者混合均匀，然后将步骤(4)得到的第三混合料倒入其中混合均匀，装入密封的储料袋中备用。
实施例3
(1)将磷石膏在45℃下烘干至恒重，然后在450℃下烘干2小时，得到AII型无水石膏；
(2)称取200克海藻酸钙与生物炭的复合材料和3克KH560混合均匀，然后与200克步骤(1)得到的AII型无水石膏混合均匀，得到第一混合料；
(3)称取6克Plast%20Retard%20PE(意大利SICIT%202000)、60克丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉(A/S)和5克甲基纤维素、5克甲基纤维素钠，混合均匀，得到第二混合料；
(4)将所述第一混合料与所述第二混合料混合，得到第三混合料；
(5)称取400克Ⅲ级机制砂和2000克建筑石膏，将两者混合均匀，然后将步骤(4)得到的第三混合料倒入其中混合均匀，装入密封的储料袋中备用。
实施例4
本实施例与实施例3的不同之处仅在于：海藻酸钙与生物炭的复合材料为300克。
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处仅在于：不添加偶联剂。
对比例1
本对比例的抹灰石膏为普拉德的抹灰石膏(面层)，其中不含有海藻酸钙与生物炭的复合材料、海藻酸盐和生物炭。
性能测试
测试前先将实施例和对比例制备的抹灰石膏配制成料浆：称取1000克水倒入搅拌锅内，将实施例和对比例制备的抹灰石膏倒入搅拌锅中，静置1分钟后，搅拌均匀，得到抹灰石膏料浆。
抹灰石膏吸附铅颗粒测定：将普通石膏板裁成长×宽＝350mm×200mm的试块并随机分为数量相同的6组；在6组石膏板试块的正面分别刮上由实施例和对比例的抹灰石膏制备的抹灰石膏料浆；待抹灰石膏料浆干燥后将8组石膏板试块按照背面朝里分别贴满6个相同的试验箱内壁。然后用市售的普通嵌缝石膏料浆进行板与板之间的拼缝处理，室内通风72小时后，向试验箱中吹入相同量的铅颗粒，并保持试验箱内空气以相同的流速流动24小时后，用玻璃纤维滤膜分别采集6个试验箱内的空气试样，经硝酸-过氧化氢溶液(由市售硝酸和过氧化氢按照1:1的体积比配制而成)浸出成试样溶液，用原子吸收分光光度计在283.3nm处测量基态原子对空心阴极灯特征辐射的吸收，即吸收光度，从而测得试验箱中铅的浓度。另外，测试实施例和对比例制备的抹灰石膏的凝结时间、保水率和拉伸粘结强度。测试结果如表1所示。
表1
可以看出，与市售的抹灰石膏相比，本申请实施例的抹灰石膏的吸附铅颗粒的功能明显更好。并且，当建筑石膏的添加量为1000重量份时，随着海藻酸钙与生物炭的复合材料的添加量在10-150重量份的范围内增加时，抹灰石膏的吸附铅颗粒的功能逐渐增强，但抹灰石膏的拉伸粘结强度逐渐降低，说明海藻酸钙与生物炭的复合材料的添加虽然可以赋予抹灰石膏吸附铅颗粒的功能，但会给抹灰石膏的拉伸粘结强度带来不利影响。当建筑石膏的添加量为1000重量份，海藻酸钙与生物炭的复合材料的添加量为10-150重量份时，抹灰石膏的拉伸粘结强度和凝结时间、保水率均能满足使用要求。因此，当建筑石膏的添加量为1000重量份时，海藻酸钙与生物炭的复合材料的添加量为10-150重量份较为适宜。
此外，对比实施例1和实施例5可以看出，偶联剂的添加可以在一定程度上增强抹灰石膏的吸附铅颗粒的功能，这是由于在制备抹灰石膏时首先用偶联剂包裹海藻酸钙与生物炭的复合材料能够改善复合材料与建筑石膏的相容性，避免出现复合材料漂浮聚集的现象，使得复合材料能够均匀地分散在抹灰石膏中。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
