海泡石功能化绿色建材研究进展与应用现状

      海泡石( Sepiolite) 是一种纤维状含水的富镁硅酸盐粘土矿，属于海泡石-坡缕石粘土矿物族，其矿床按成因分为热液型( 原岩型) 和沉积型( 粘土型) 两类，其矿产资源丰富，有资料显示，全球已探明的海泡石储量约 8000 万 t，仅西班牙和我国就占总储量的 80% 。海泡石优良的表面特征和矿物结构为其在环境应用和材料开发方面提供了理论支撑。关于海泡石的研究， 国外起步早、成果多，日本始终处于领先地位， 其应用包括吸附剂、防霉剂、抗锈剂、净化剂、洗涤剂填料等; 国内针对海泡石的研究起步较晚， 且局限于涂料、脱色剂、钻井泥浆的增稠剂、清洁剂、干燥剂等，应用范围较窄。海泡石在以上传统的石油、化工等领域研究应用已较为成熟，但其用量普遍较少，创新空间小且附加值偏低，为了尽快使我国海泡石的资源优势在绿色建材领域取得突破性转变，需要深入研究相关产品开发与应用。

       海泡石调湿材料，调湿材料是一种无需借助外部条件，利用自身对水分的吸放特性，将室内空气相对湿度调控在人体感到舒适的范围内的健康环保材料。调湿材料的孔结构特征是影响其吸湿性能的重要要素， 孔容积与总比表面积值越大，则其吸湿性能越强。海泡石是一种吸湿能力比坡缕石强的多孔材料，内部的大量纤维孔道结构以及巨大的比表面积使其具有优异的吸附性能，从而使其在调湿材料领域有着巨大的应用潜力，通过一定的工艺，可以制备出各类海泡石基调湿材料。

       海泡石防火涂料， 海泡石富含的镁、硅等属于非卤阻燃元素，这决定了它是一种不可燃矿物， 将其作为环境友好型阻燃剂或阻燃协效剂用于聚合物阻燃研究，具有潜在的应用价值。目前国内外的研究多是利用海泡石的强吸附性、催化性，并与阻燃剂结合以达到阻燃抑烟效果。对于膨胀型防火涂料， 热重分析结果表明: 海泡石能够改善膨胀炭层的结构形貌，提高炭层热稳定性和隔热效果，其矿物中的不可燃成分还可以在高温时增加残余物的量，使得点燃时间延长、热释放速率峰值降低; 对于非膨胀型防火涂料， 涂层遇热时不发生膨胀，利用一层釉状的保护层使被保护物体与氧气隔绝。传统的保护层隔热性能差， 阻燃性能欠佳，而海泡石因为导热系数小，故可以弥补不足，有效抑制燃烧。

      海泡石空气净化材料，海泡石因具有比表面积大、吸附性好等特点而受到材料工作者的广泛关注，其在空气净化领域的占比日趋重要，是目前国内外研究的热点之一。海泡石对空气净化的作用，主要是基于其优越的吸附性能， 包括物理吸附和化学吸附的双重作用。比表面积是衡量材料吸附能力的关键指标，尤其是经人工活化之后，不仅去除了天然海泡石矿物中的杂质，而且增大了其比表面积，改善了其物理吸附性能。海泡石结构中的吸附活性中心有三种类型: 硅氧四面体中的O原子; 与边缘 Mg2+ 配位的水分子，可形成氢键并与吸着物结合; Si-OH可与海泡石外表面吸附的分子相互作用，并能与某些试剂形成共价键，这便赋予了海泡石化学吸附性能。海泡石表面存在大量 Si-O-Si 断键、羟基以及离子取代所造成的负电位，因此与强极性的甲醛气体分子存在强大的静电吸附作用，甚至在表面形成化学键，所以海泡石能够优先吸附甲醛等气体。