[发明专利]一种硅藻基水化硅酸钙粉体调湿材料的制备方法

说明书

本发明涉及无机功能粉体领域，具体为一种硅藻基水化硅酸钙粉体调湿材料的制备方法。以硅藻土为天然矿物原料，使其在高温饱和水蒸气中与钙质原料和水发生化合反应，形成以水化硅酸钙为主要成分的粉体调湿材料。其关键技术步骤包括：(1)将硅藻土与钙质原料按一定比例配料混匀，加入干料质量20％～50％的拌合用水并继续混合至完全均匀；(2)反应混合物在120～240℃的饱和水蒸气环境中进行水热反应，时间2～24h；(3)所得样品烘干后适度研磨，得到硅藻基水化硅酸钙粉体调湿材料。本发明所提供方法可得到以水化硅酸钙为主要成分的粉体材料，可在一定程度上保留硅藻土丰富的介孔结构，从而赋予该粉体材料可观的吸放湿能力，调湿性能优良。

技术领域

本发明涉及无机功能粉体领域，具体为一种硅藻基水化硅酸钙粉体调湿材料的制备方法。

背景技术

人们的生产生活中通常采用空调设备使居留环境保持舒适的温度湿度，但存在设备投资高、能源消耗大等缺点，此外还容易引发室内空气质量问题，影响人们的身心健康。

调湿材料是指能根据自身的吸湿/放湿性能，感应所处空间内空气温/湿度的变化，无需消耗人工能源即可自动调节空气相对湿度的材料，不仅能够改善人们的居住环境，提高物品的保存质量，更重要的是对降低能耗、保持生态环境也有着深远的意义。一般认为，孔径在2～50nm的细小孔隙，对于调湿材料的吸放湿容量的影响最为显著。

作为水泥混凝土中的重要组成部分，水化硅酸钙(Calcium silicate hydrate,CSH)具有本征的微孔结构(孔径d<2nm，处于晶体内部)；此外，随生成条件的差异，在CSH晶粒之间还不同程度地存在有介孔(孔径2～50nm)和大孔(孔径50nm以上)。理论上，以水化硅酸钙为主要成分的建材制品应具有可观的吸放湿能力，但实际使用的水泥混凝土等建材制品却未能表现出预期的调湿性能。究其原因，主要是因为水泥混凝土等建材制品中尽管微孔结构丰富，但介孔、大孔的含量偏低，且孔与孔之间彼此不连通，导致水分子在制品内部的迁移/扩散困难，无法实现大量水蒸气的可逆吸附/脱附，也就不能获得调湿性能优异的建材制品。

发明内容

为了改善水化硅酸钙CSH的调湿性能，本发明的目的在于提供一种硅藻基水化硅酸钙粉体调湿材料的制备方法，在水化硅酸钙CSH中引入更多的介孔和大孔，介孔增多有助于提高制品对水蒸气的可逆吸附容量，而大孔结构则可以提供水分子出入的快速通道，改善调湿材料的环境响应速度。

本发明的技术方案是：

一种硅藻基水化硅酸钙粉体调湿材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硅藻土与钙质原料按比例配料混匀，钙质原料与硅藻土的比例以钙硅摩尔比计在0.45～0.99之间，加入干料质量20％～50％的拌合用水并继续混合至完全均匀；

(2)反应混合物在120～240℃的饱和水蒸气环境中进行水热反应，时间2～24h；

(3)所得样品烘干后，研磨得到硅藻基水化硅酸钙粉体调湿材料。

所述的硅藻基水化硅酸钙粉体调湿材料的制备方法，采用硅藻土为硅质原料，硅藻土中SiO₂的质量比百分含量不低于60％，比表面积不小于20m²/g。

所述的硅藻基水化硅酸钙粉体调湿材料的制备方法，钙质原料的主要成分为氧化钙CaO、氢氧化钙Ca(OH)₂或两者的混合物。

所述的硅藻基水化硅酸钙粉体调湿材料的制备方法，硅藻基水化硅酸钙粉体调湿材料的主要矿物成分为半结晶性水化硅酸钙CSH(B)，且2～50nm大小的介孔含量不低于0.06cm³/g。

本发明的优点及有益效果是：