談硅藻土基生態(tài)壁材

邊華英 尹青亞 郭連杰 宋建安

1河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）2河南省科學院質量檢驗與分析測試研究中心（450002）3河南省怡通路橋工程有限公司（476000）

談硅藻土基生態(tài)壁材

邊華英1，2尹青亞1郭連杰3宋建安1，2

1河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）2河南省科學院質量檢驗與分析測試研究中心（450002）3河南省怡通路橋工程有限公司（476000）

闡述了硅藻土基生態(tài)壁材的產生背景和優(yōu)越性能，分析了硅藻土的礦物特征、應用以及制品現狀，披露了硅藻土基壁材研究情況。

硅藻土；生態(tài)壁材；遠紅外線；負離子

0 前言

隨著社會的發(fā)展和生活水平的提高，人們對居住環(huán)境的功能和審美要求越來越高。于是，一些新建住宅被過度裝修，甚至引起了嚴重的裝修健康問題。裝修健康問題主要是由于裝修時使用的建筑材料是化學建材，會揮發(fā)出一些有毒有害物質在室內積聚。如果裝修之后沒有采取有效的通風或科學治理措施，則會對在該空間居住和活動的個體和人群帶來危害，特別是對于兒童和老人等體質不夠強健以及處于亞健康狀態(tài)的人群危害更加嚴重。

20世紀80年代以來，日本經濟快速發(fā)展，許多住宅裝修時由于使用了大量含有化學物質的裝飾裝修材料，引發(fā)了嚴重的“室內裝修污染綜合征”。為了改變這種狀況，日本政府適時修改了《建筑基準法》,嚴格限制散發(fā)有害化學物質的建筑材料在室內使用，并規(guī)定室內必須配備機械換氣設備，進行室內環(huán)境治理。同時鼓勵和支持企業(yè)開發(fā)不含有害化學物質的新型室內裝飾裝修材料，硅藻土壁材作為無機環(huán)保的生態(tài)性裝修材料應運而生，迅速得到開發(fā)應用，并造福于日本國民。近年來，日本、韓國、美國等國家利用硅藻土原料獨特的物理性能和環(huán)保功能，開發(fā)成硅藻土瓷磚、硅藻土內墻板、粉狀硅藻土壁材等新型環(huán)保裝飾裝修材料，改善了居住空間小環(huán)境氣候狀況。

我國擁有豐富的硅藻土資源,并且是人口大國，住房市場供需兩旺，當前正處于全民奔小康、老舊住房拆遷、改造、裝修升級的歷史機遇期，具有開發(fā)硅藻土基生態(tài)壁材的市場優(yōu)勢和資源條件。鑒于硅藻土是優(yōu)質的裝飾裝修壁材原材料，建議國家相關部門在硅藻土資源綜合利用方面進行規(guī)劃并加以規(guī)范和保護。據稱,在日本硅藻土的21%用于建筑材料工業(yè)，11%用于耐火材料，33%用于載體、填料等[1]。根據我國硅藻土礦藏的特點，拓寬其在壁材市場的應用空間更符合環(huán)保、低碳、節(jié)能的開發(fā)宗旨。

1 硅藻土礦物特征

硅藻土是由硅藻的細胞壁沉積而成的，通常呈淡黃色或淺灰色，多孔性，孔隙度90%～92%，其超微細孔比活性碳高出5 000～6 000倍。主要成分是蛋白石，富含多種有益礦物質，質地輕而軟、有粗糙感和強吸水性。常用于制備硅藻土保溫磚、隔音材料、助濾劑、儲糧防蟲劑、填料以及催化劑載體等材料[1]。

硅藻的種屬很多，常見的有圓篩藻、直鏈藻、冠盤藻、卵形藻、桅桿藻、小環(huán)藻等。圖1、圖2是煅燒后常見的圓盤藻和直鏈藻形貌圖[2]。硅藻土礦的形成經歷了漫長的地質年代，除含有大量的硅藻體外，還含有很多雜質，常見的有石英、黏土、鐵質礦物、碳酸鹽、硫酸鹽、火山灰等雜質。硅藻土中硅藻含量越多，雜質越少，顏色越白，質地越輕。其化學成分主要是SiO2，在結構上是無定形的，非晶態(tài)的，又稱蛋白石。所含雜質主要是少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5和有機質等。我國的硅藻土資源豐富，主要集中在東部及西南地區(qū)[3]。

圖1 圓盤藻

圖2 直鏈藻

硅藻土是一種天然的無機礦物質原料,細膩，無毒，具有良好的吸附性，在化妝品領域可以安全地用于去除死皮、去除油脂、潔凈皮膚。作為裝飾裝修壁材可以安全地用于家庭、學校、醫(yī)院、博物館、圖書館等需要保持濕度和空氣清新的公共活動場所，不會揮發(fā)出甲醛、苯、VOC等有害物質，對于敏感人群也幾乎沒有任何毒副作用，其環(huán)保性能是一般的使用化學助劑制備的涂料、板材無法比擬的,屬于裝修材料中的高端產品。

2 國內外硅藻土制品現狀

世界硅藻土資源儲量l8.42億～20億噸，遠景儲量35.73億噸。我國已發(fā)現硅藻土礦70余處，分布在l4個省市自治區(qū)，已探明儲量4.06億噸，遠景儲量超過20億噸。吉林長白、內蒙、廣東徐聞、云南騰沖4處為優(yōu)質硅藻土礦。但是我國大多硅藻土礦石以含黏土硅藻和黏土質硅藻土為主,品級較差，特別是優(yōu)質的Ⅰ、Ⅱ級品較少。目前，國外的硅藻土主要用作助濾劑，用于食品、醫(yī)藥、水、精細化工產品的過濾；或用作填料，用于生產油漆、塑料的填料和炸藥的吸收劑；或用作建材和保溫絕熱材料，用于生產隔熱磚、硅酸鈣制品、粉料、硅鈣板、水泥添加劑、泡沫玻璃、輕質骨料、瀝青路面混合料添加劑、硅藻土壁材等產品的生產。我國當前主要將硅藻土用于開發(fā)水泥混合材料、保溫材料、助濾劑、功能填料、釩催化劑載體、吸附劑、農藥載體、微孔玻璃、各類填料(塑料、化肥、橡膠、磨擦材料)、飼料填加劑等，已經得到推廣應用的產品是瀝青改性劑和新型墻體材料[3]。

目前,我國的建材行業(yè)標準《硅藻泥裝飾壁材》已經頒布實施，硅藻土基涂料已經逐步進入裝飾裝修材料市場，但采用硅藻土生產的無釉內墻磚和釉面磚在研發(fā)之中，但投放市場的產品還不多見。國內的一些高校和研發(fā)機構也在加緊將硅藻土應用的研發(fā)和攻關工作,比如研究牙科用的陶瓷材料、儲量害蟲防治、工業(yè)廢水凈化、吸附重金屬離子、作為抗菌劑載體和制備生態(tài)建材等。

3 硅藻土基生態(tài)壁材的主要功能

鑒于住宅裝修時大量使用乳膠漆、膠合板、油漆等含有化學物質的裝飾裝修材料而引發(fā)的較為嚴重的“室內裝修污染綜合征”，國內外都已經認識到開發(fā)環(huán)保無污染裝飾裝修材料的必要性、緊迫性。如果能夠在硅藻土壁材的配方設計、生產、供應施工和使用等各個環(huán)節(jié)做到保質保量，則硅藻土基壁材將具備以下優(yōu)異性能[4]:

1）降解有害物質。硅藻土基壁材具有的高孔隙率結構使其能有效吸附凈化室內空氣中的甲醛、氨、苯等有害物質，其凈化空氣的能力安全、持久、可靠。

2）祛除異味。硅藻土基壁材具有的微細多孔結構能吸附室內空氣中的異味，長期保持室內空氣清新，并保持墻面清潔。家中即使有吸煙者，也不會引起墻壁發(fā)黃或長時間煙霧彌漫。

3）調節(jié)濕度。當室內濕度較大時，硅藻土基壁材上的超微細孔能夠吸收空氣中的水分并儲存起來，防止發(fā)霉；當室內空氣中的水分減少、濕度下降時，硅藻土基壁材又能夠將儲存在超微細孔中的水分釋放出來增加濕度，呈現出良好的調濕功能。

4）隔音降噪。硅藻土的多孔結構使其具有良好的隔聲降噪效果。

5）保溫隔熱。硅藻土為無機多孔不燃材料，具有良好的保溫隔熱性能,常被用于制造保溫隔熱磚，所以硅藻土基壁材具有阻燃性和隔熱、保溫、耐火性能，有助于提高室內的夏季制冷和冬季采暖效率，節(jié)約能源。

6）殺菌抗菌。通過添加納米銀離子、銅離子、鋅離子抗菌劑和二氧化鈦光催化抗菌劑之后，硅藻土基裝飾裝修材料具有殺菌抗菌功能，能夠吸收和分解部分導致人體過敏的物質，可有效防毒和抑制螨蟲生存，對一些哮喘、過敏、花粉癥、化學物質過敏，失眠癥患者有保健功效。硅藻土基裝飾裝修材料還具有一定的氧化力，能破壞細菌的細胞壁殺死細菌并使細菌體分解，抑制病毒活性，滅菌能力達99%。

7）治療保健。通過添加電氣石、托馬琳礦石粉使硅藻土壁材具有放射遠紅外線和產生負離子的功效。

遠紅外線又被稱為生育射線，特別是波長5.6～15 μm這一波段的紅外線作用于人體時，其頻率與體內的細胞分子、原子間的水分子運動頻率相一致,引起共振，使皮下組織深層部位的溫度升高，使水分子活化，處于高能狀態(tài)，加速人體需要的生物酶的合成，同時活化蛋白質等生物分子，從而增強機體免疫力和生物細胞組織的再生能力，加速供給養(yǎng)分和酵素，促進身體健康。這種硅藻土壁材裝飾的居室通過常溫放射遠紅外線，有利于調節(jié)人體微循環(huán)，促進新陳代謝，提高免疫功能，緩解痙攣，消炎鎮(zhèn)痛，提高人們的睡眠質量的作用。帶負電荷的小粒徑空氣負離子又稱“空氣維生素”。世界長壽之鄉(xiāng)廣西巴馬空氣負離子含量極高，在巴馬幾乎沒有什么土著人患糖尿病、高血壓甚至癌癥。現代臨床研究發(fā)現，負離子對提高人體免疫力、改善神經衰弱、失眠、哮喘，緩解高血壓，通暢心腦血管，降低血液黏稠度，提高人體免疫力和治療糖尿病等一些頑疾具有顯著功效。硅藻土對水分的吸收和釋放產生瀑布效應，將水分子分解成氧負離子在空氣中四處浮游，與電氣石類材料產生的負離子一起形成室內天然氧吧，對相應人群起到治療和保健作用。

4 硅藻土基生態(tài)壁材的發(fā)展趨勢

硅藻土基生態(tài)壁材必將成為市場選擇的產品，但是硅藻土基壁材要想達到較好的吸附凈化室內空氣的功能,硅藻土含量必須達到較高的比例，施工層也須達到一定的厚度。如果添加了較多的樹脂和黏結助劑，則涂料與墻壁的黏合強度高，結合牢固，但其環(huán)保性能將受到很大影響。所以硅藻土基壁材施工層厚度宜厚不宜薄，造價偏高，且多為田園風格的粗曠美，而不適宜裝飾裝修的精細、薄層、低造價。當前市場上的硅藻泥品牌有幾十個，其中有為了占領市場而降低成本、減少硅藻土含量、增加乳膠粉、添加較多無機非硅藻土非環(huán)保功能材料的現象。因此，硅藻土基生態(tài)壁材的研究方向是提高與墻壁的結合強度，減薄施工層厚度，降低造價。

因為硅藻土涂料是以干粉狀態(tài)的半成品交貨的，要以科學的施工手法和合適的施工厚度來幫助其實現生態(tài)環(huán)保性能，這需要產、供、銷、施工每個環(huán)節(jié)都做到誠信服務來保證產品質量和效果。如果將硅藻土基材料制成燒結的壁掛薄板，其生產工序及工藝參數一旦確定不會輕易更改，即壁材的半成品質量容易受到監(jiān)控并得到保證，施工過程相對簡單并且清潔，其生態(tài)環(huán)保性能更能得到保證。

目前，我們課題組正在研制低溫燒成的環(huán)保功能性硅藻土基內墻薄板,以硅藻土為主要原材料，少量添加一些燒結助劑和功能組分，半干壓成型后經干燥、燒結而成。這種薄板可以直接施工使用或與一些板材復合后使用。相信這種壁材投放市場之后將會受到一些追求健康、環(huán)保、節(jié)能等高端客戶的青睞。

[1]印萬忠.國外硅藻土研究評述[J].有色金屬,2000,4.

[2]李存昌.川岳山硅藻泥引領零污染裝飾[J].城市住宅,2011: 02～03.

[3]姜玉芝,賈嵩陽.硅藻土的國內外開發(fā)應用現狀及進展[J].有色礦冶.2011.10.

[4]魏存弟,孫彥彬,等.電氣石活化水效應的應用[J].吉林大學學報(地球科學版),2010,11.