CN107651886A

CN107651886A - 一种新型的人造石英石板材的制备方法

Info

Publication number: CN107651886A
Application number: CN201710889623.2A
Authority: CN
Inventors: 陆顺欢
Original assignee: Foshan City Opal Stone Industry Co Ltd
Current assignee: Foshan City Opal Stone Industry Co Ltd
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2018-02-02

Abstract

本发明公开了一种新型的人造石英石板材的制备方法，包括如下步骤：（1）将各原料按配比称量，其中各原料的重量百分比如下：骨料85‑90%、树脂8‑12%、固化剂0.4‑1%、偶联剂0.3‑0.5%、色料0.3‑1.5%、抗菌剂1‑2%；（2）将抗菌剂加入到树脂中，真空搅拌混合；然后再加入色料、偶联剂、骨料，真空搅拌混合；最后加入固化剂，真空搅拌混合，得到混合料；（3）将混合料均匀平铺在模板上；（4）将模板振动压制成型；（5）经振动压制成型后，依次进行第一次固化和第二次固化。本发明通过对原料配方的优化、改进、不同原料的相互配合，有效地提高了人造石英石板的硬度、韧度、落球冲击等机械性能，且抗菌力强，抗菌作用持久，改善了人造石英石板的综合性能。

Description

一种新型的人造石英石板材的制备方法

技术领域

本发明涉及建筑装饰技术领域，特别是涉及了一种新型的人造石英石板材的制备方法。

背景技术

人造石英石（或金刚/刚石）发源地在西班牙，在2005年进入中国的时候叫赛利石，当人造石英石被越来越多的消费者认可后，2006年中国开始有人研发人造石英石，在2007年先后有很多厂家推出了国产的人造石英石。人造石英石作为新型的人造建材，在防潮、防酸、可拼性等方面有着天然石材无可比拟的优点。在天然石材资源日渐枯竭的今日，人造石英石是其最好的替代品。同时，人造石英石可采用废旧玻璃作原料，因而在保护环境的同时实现了资源再利用，这些优势让人造石英石成为建筑装饰行业的新贵，因此，被广泛应用于酒店、餐厅、银行、医院、展览、实验室等公共建筑和厨房台面、洗脸台、厨卫墙面、餐桌、茶几、窗台、门套等家庭装修领域。

然而，现有技术中的人造石英石也有其固有的缺点，比如（1）人造石英石在使用时其表面难免会被细菌污染，但普通的人造石英石对细菌并没有抑制或者杀死的功效；（2）树脂与骨料的分散性、粘结性差，人造石英石板材存在收缩大，强度差，易开裂的特点。

发明内容

为了弥补已有技术的缺陷，本发明提供一种新型的人造石英石板材的制备方法。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种新型的人造石英石板材的制备方法，包括如下步骤：

（1）将各原料按配比称量，并分开放置；其中各原料的重量百分比如下：骨料85-90% 、树脂8-12%、固化剂0.4-1% 、偶联剂0.3-0.5% 、色料0.3-1.5%、抗菌剂1-2%；各组分的重量百分比之和为100%；所述骨料由颗粒填料和粉末填料组成，颗粒填料的重量百分比为20-30%，粉末填料的重量百分比为：70-80%；所述颗粒填料为粒径大小为5-60目的玻璃颗粒和石英砂颗粒，玻璃颗粒和石英砂颗粒的重量份数比为1:3；所述粉末填料为粒径大小为160-1200目的石英粉和膨润土，其重量份数比为1:2；

（2）将抗菌剂加入到树脂中，真空搅拌混合6～10min；然后再加入色料、偶联剂、骨料，真空搅拌混合6～8min；最后加入固化剂，真空搅拌混合6～8min，得到混合料；

（3）将混合料均匀平铺在模板上；

（4）将模板送入真空振动成型压机中振动压制成型，所述真空振动成型压机内的真空度控制为-0.1～-0.08MPa，真空振动成型压机工作频率控制为50Hz，压头上的静压力控制为30～50kg，压制180～300s；

（5）经振动压制成型后，依次进行第一次固化和第二次固化，所述第一次固化的温度为70～90℃，时间15～20分钟；第二次固化温度120±2℃，固化时间为10～30分钟。

（6）固化完成后，常温放置待冷却完全后进入板材定厚机定厚，再经过水磨抛光设备进行抛光。

本发明中将物料先后加入进行真空搅拌混合，目的在于消除混合料中可能存在的气泡，这样制造出来的成品材质更加细密、强度更高、表面更加光洁美观。

本发明中分两次进行固化，目的是为了确保固化反应平稳进行，固化安全，避免反应太过激烈，产生气孔和废料。

本发明对骨料进行合理设计，既提高了板材的硬度与强度，又可以模仿天然石材，降低生产成本。

本发明中对骨料中颗粒填料和粉末填料的粒径进行了限定，其中如果颗粒填料和粉末填料的粒径太细，会消耗大量的树脂，增加成本，并且在生产过程中气泡难以排出形成小孔，影响人造石英石的质量。

进一步地，所述树脂由以下重量百分比的成分组成：酚醛树脂28%、亚克力树脂41%、氯代不饱和聚酯树脂31%。

由于石英晶体主要依靠树脂结合，因此，树脂的质量决定了人造石英石的质量。目前，市场上的人造石英石树脂主要存在的问题是：树脂与骨料的分散性、粘结性差。本发明对树脂的组成进行改进，经过大量研究发现，采用酚醛树脂、亚克力树脂、氯代不饱和聚酯树脂复配作为本发明的树脂，并合理调控各组分的用量配比，可以克服上述缺点，大大提高人造石英石的机械物理性能和合格率，拓展人造石英石的应用领域。

进一步地，所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ- 氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和γ-氯丙基三乙氧基硅烷中的一种。

进一步地，所述固化剂为过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯、过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二苯甲酰和脂肪多元胺中的一种。

进一步地，所述抗菌剂以改性沸石和天然电气石的均匀混合物作为复合载体，在复合载体上负载硒氮钨共掺杂的纳米二氧化钛，所述的复合载体中，改性沸石和天然电气石的重量比为（2-3）∶1。

进一步地，所述抗菌剂的制备方法为：

（1）将钛酸异丙酯、异丙醇和三乙醇胺混合并搅拌1.5-2小时得到第一溶液，其中钛酸异丙酯、异丙醇、三乙醇胺的体积比为1:（5-6）：0.8；

（2）在去离子水中加入硒粉和草酸，搅拌均匀得到第二溶液，其中，硒粉和草酸的摩尔比为1:3，硒粉与钛酸异丙酯的摩尔比为1:15；

（3）在去离子水中加入尿素和柠檬酸，搅拌均匀得到第三溶液，其中，尿素和柠檬酸的摩尔比为1:1.5，尿素与钛酸异丙酯的摩尔比为1:20；

（4）在去离子水中加入钨酸铵和木醋液，得到第四溶液，其中，钨酸铵和木醋液的摩尔比为1:2，钨酸铵与钛酸异丙酯的摩尔比为1:30；

（5）将第二溶液、第三溶液和第四溶液混合为第四溶液，其中第四溶液的体积为30ml；

（6）将改性沸石和天然电气石按重量比（2-3）：1混合，再超细粉碎至平均粒径小于5.0μm，得到复合载体；

（7）在超声波的作用下，将第四溶液逐滴加入到上述第一溶液中，加入上述复合载体，继续搅拌1-3小时得到溶胶；

（8）将得到的溶胶放置陈化2～3天后放入马弗炉中，以5～10℃/分升温速度升温至190～200℃保温3.5～4小时，再以12～15℃/升温速率升温至550～580℃保温40～50min，随炉降温至室温下取出冷却研磨至粒径为200～400nm。

进一步地，所述改性沸石的制备方法为：对红辉沸石矿进行淘洗，粉碎加工至560-580目；以1g红辉沸石0.1M盐酸40ml为比例进行酸化，将酸化后的红辉沸石与15％的氯化钠在保温下搅拌反应3小时，室温下放置2小时，洗涤至中性，干燥后得改性沸石。采用上述方法得到的改性沸石可部分脱除沸石骨架铝以及去除孔道中的堆积物形成连续的空洞通道，增大沸石硅铝比及比表面积，大幅度提高其吸附性能和热稳定性。以改性沸石作为抗菌剂的载体，硒氮钨共掺杂的二氧化钛得到高效分布。

二氧化钛有锐钛型和金红石型两种晶型。具有化学性质稳定、无毒、无刺激、强屏蔽紫外线等特点。二氧化钛不仅能影响细菌繁殖力，还能破坏细菌的细胞膜结构，达到彻底降解细菌的目的。纳米二氧化钛属于非溶出型材料，在降解有机污染物和杀灭菌的同时，自身不分解、不溶出，光催化作用持久，并具有持久的杀菌、降解污染物效果。本发明采用硒氮钨共掺杂的纳米二氧化钛，与未经掺杂的纳米二氧化钛相比，由于硒、氮、钨的协同作用，使二氧化钛的能带隙变成更窄，因此对可见光的响应增强，而且抑制电子-空穴的复合，同时形成了晶格缺陷，有利于形成更多的Ti³⁺氧化中心，使得其杀菌性能明显提高。

本发明中添加了天然抗菌剂木醋液，木醋液可被吸附在改性沸石的空洞通道中，能够提供更长久的抗菌活性，具有安全、绿色环保的优点。

本发明中硒氮钨共掺杂的纳米二氧化钛粉末在应用时存在易团聚、难分散的问题，而将其负载于上述复合载体上可以克服上述缺陷。

本发明中二氧化钛在光作用下，被激活产生带负电的电子和带正电的空穴发生系列反应，形成空穴电子对，这些空穴电子被二氧化钛表面吸附的羟基和氧气分子捕获，生成羟基自由基和超氧化物阴离子自由基，新生成的自由基接触细菌，它们与细菌细胞内的组成成分反应，杀死细菌起到抗菌的作用，而二氧化钛本身是不会溶出和分解的，起到持久杀菌的作用。但是上述反应需要一定量的水分子，而本发明中的改性沸石和天然电气石可以提供充足的水分子，促进二氧化钛的杀菌。

本发明中硒氮钨共掺杂的纳米二氧化钛可以更好地吸收太阳光中的能量，提供给电气石，提高电气石的负离子释放能力，它是对复合载体中的电气石在抗菌效力方面具有增强作用的组分，两者具有协同增效作用，抗菌力强，抗菌作用持久。

本发明具有如下有益效果：

本发明通过对原料配方的优化、改进、不同原料的相互配合，有效地提高了人造石英石板的硬度、韧度、落球冲击等机械性能，且抗菌力强，抗菌作用持久，改善了人造石英石板的综合性能。

本发明采用酚醛树脂、亚克力树脂、氯代不饱和聚酯树脂复配作为本发明的树脂，并合理调控各组分的用量配比，克服了现有树脂与骨料的分散性、粘结性差的缺陷，大大提高人造石英石的机械物理性能和合格率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。

实施例1

一种新型的人造石英石板材，其由如下重量百分比的原料制成：骨料87% 、树脂10%、固化剂0.5% 、偶联剂0.4% 、色料0.6%、抗菌剂1.5%；各组分的重量百分比之和为100%；所述骨料由颗粒填料和粉末填料组成，颗粒填料的重量百分比为25%，粉末填料的重量百分比为：75%；所述颗粒填料为粒径大小为5-60目的玻璃颗粒和石英砂颗粒，玻璃颗粒和石英砂颗粒的重量份数比为1:3；所述粉末填料为粒径大小为160-1200目的石英粉和膨润土，其重量份数比为1:2。

所述树脂由以下重量百分比的成分组成：酚醛树脂28%、亚克力树脂41%、氯代不饱和聚酯树脂31%。

所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷；所述固化剂为过氧化二苯甲酰。

所述抗菌剂以改性沸石和天然电气石的均匀混合物作为复合载体，在复合载体上负载硒氮钨共掺杂的纳米二氧化钛，所述的复合载体中，改性沸石和天然电气石的重量比为2∶1。

所述抗菌剂的制备方法为：

（1）将钛酸异丙酯、异丙醇和三乙醇胺混合并搅拌1.5-2小时得到第一溶液，其中钛酸异丙酯、异丙醇、三乙醇胺的体积比为1:5：0.8；

（6）将改性沸石和天然电气石按重量比2：1混合，再超细粉碎至平均粒径小于5.0μm，得到复合载体；其中所述改性沸石的制备方法为：对红辉沸石矿进行淘洗，粉碎加工至560-580目；以1g红辉沸石0.1M盐酸40ml为比例进行酸化，将酸化后的红辉沸石与15％的氯化钠在保温下搅拌反应3小时，室温下放置2小时，洗涤至中性，干燥后得改性沸石；

上述石英石板材的制备方法为：（1）将各原料按配比称量，并分开放置；

（3）将混合料均匀平铺在模板上；

实施例2

一种新型的人造石英石板材，其由如下重量百分比的原料制成：骨料85% 、树脂12%、固化剂0.4% 、偶联剂0.3% 、色料0.3%、抗菌剂2%；各组分的重量百分比之和为100%；所述骨料由颗粒填料和粉末填料组成，颗粒填料的重量百分比为20%，粉末填料的重量百分比为80%；所述颗粒填料为粒径大小为5-60目的玻璃颗粒和石英砂颗粒，玻璃颗粒和石英砂颗粒的重量份数比为1:3；所述粉末填料为粒径大小为160-1200目的石英粉和膨润土，其重量份数比为1:2。

所述偶联剂为γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷；所述固化剂为过氧化甲乙酮。

所述抗菌剂以改性沸石和天然电气石的均匀混合物作为复合载体，在复合载体上负载硒氮钨共掺杂的纳米二氧化钛，所述的复合载体中，改性沸石和天然电气石的重量比为3∶1。

所述抗菌剂的制备方法为：

（1）将钛酸异丙酯、异丙醇和三乙醇胺混合并搅拌1.5-2小时得到第一溶液，其中钛酸异丙酯、异丙醇、三乙醇胺的体积比为1:6：0.8；

（6）将改性沸石和天然电气石按重量比3：1混合，再超细粉碎至平均粒径小于5.0μm，得到复合载体；其中所述改性沸石的制备方法为：对红辉沸石矿进行淘洗，粉碎加工至560-580目；以1g红辉沸石0.1M盐酸40ml为比例进行酸化，将酸化后的红辉沸石与15％的氯化钠在保温下搅拌反应3小时，室温下放置2小时，洗涤至中性，干燥后得改性沸石；

上述石英石板材的制备方法为：（（1）将各原料按配比称量，并分开放置；

（3）将混合料均匀平铺在模板上；

实施例3

一种新型的人造石英石板材，其由如下重量百分比的原料制成：骨料90% 、树脂8%、固化剂0.4% 、偶联剂0.3% 、色料0.3%、抗菌剂1%；各组分的重量百分比之和为100%；所述骨料由颗粒填料和粉末填料组成，颗粒填料的重量百分比为30%，粉末填料的重量百分比为70；所述颗粒填料为粒径大小为5-60目的玻璃颗粒和石英砂颗粒，玻璃颗粒和石英砂颗粒的重量份数比为1:3；所述粉末填料为粒径大小为160-1200目的石英粉和膨润土，其重量份数比为1:2。

所述偶联剂为N-β(氨乙基)-γ- 氨丙基甲基二甲氧基硅烷；所述固化剂为过氧化苯甲酸叔丁酯。

所述抗菌剂的制备方法为：

（3）将混合料均匀平铺在模板上；

对比例1

基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例中树脂为不饱和聚酯树脂。

对比例2

基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例中树脂由以下重量百分比的成分组成：亚克力树脂69%、氯代不饱和聚酯树脂31%。

对比例3

基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例中树脂由以下重量百分比的成分组成：酚醛树脂28%、氯代不饱和聚酯树脂72%。

对比例4

基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例中树脂由以下重量百分比的成分组成：酚醛树脂59%、亚克力树脂41%。

对比例5

基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例中抗菌剂仅以改性沸石作为载体。

对比例6

基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例中抗菌剂仅以天然电气石作为载体。

对比例7

基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例中在复合载体上负载未掺杂的纳米二氧化钛。

试验例1

将本发明实施例1-3和对比例1-4所得人造石英石进行常规产品性能检测，该检测标准为：JC908-2013。

莫氏硬度从高到低排列：实施例3>实施例2=实施例1>对比例2>对比例3>对比例1>对比例4；其中实施例1中的莫氏硬度达到7，对比例2中的莫氏硬度为5。

抗压强度数值越高，说明样品的抗压能力越强，抗压强度从高到低排列：实施例1>实施例2>实施例3>对比例2>对比例3>对比例1> 对比例4；其中实施例3中的抗压强度为295.5MPa，对比例2中的抗压强度为155MPa。

弯曲强度数值越高，说明样品的抗弯曲能力越强，弯曲强度从高到低排列：实施例1>实施例3>实施例2>对比例4>对比例2>对比例3> 对比例1；其中实施例2中的弯曲强度为78MPa，对比例4中的弯曲强度为40MPa。

落球冲击：实施例1-3中，225g钢球从距离人造石英石板材高度落差800mm处落下，表面均无破裂和碎片；对比例1-4中，225g钢球从距离人造石英石板材高度落差800mm处落下，表面出现破裂和碎片。

根据检测，本发明实施例1-3的人造石英石板材均符合该标准，且相对于对比例1-4，实施例1至3的人造石英石板材的物理检测性能有明显增加，特别是抗压强度、弯曲强度和落球冲击大大增强。

试验例2

将本发明实施例1至3和和对比例5-7所制备的人造石英石进行抑菌实验，实验菌种为金黄色葡萄球菌，接种浓度为1.1×10⁶cfu/mL，通过测试24小时接触洗脱后的对数平均值的反对数来测定其抑菌效果，结果表明本发明实施例1至3的人造石英石的抗菌效果要明显优于对比例5-7。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种新型的人造石英石板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（3）将混合料均匀平铺在模板上；

（5）经振动压制成型后，依次进行第一次固化和第二次固化，所述第一次固化的温度为70～90℃，时间15～20分钟；第二次固化温度120±2℃，固化时间为10～30分钟；

2.如权利要求1所述的人造石英石板材的制备方法，其特征在于，所述树脂由以下重量百分比的成分组成：酚醛树脂28%、亚克力树脂41%、氯代不饱和聚酯树脂31%。

3.如权利要求1所述的人造石英石板材的制备方法，其特征在于，所述偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ- 氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和γ-氯丙基三乙氧基硅烷中的一种。

4.如权利要求1所述的人造石英石板材的制备方法，其特征在于，所述固化剂为过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯、过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二苯甲酰和脂肪多元胺中的一种。

5.如权利要求1所述的人造石英石板材的制备方法，其特征在于，所述抗菌剂以改性沸石和天然电气石的均匀混合物作为复合载体，在复合载体上负载硒氮钨共掺杂的纳米二氧化钛，所述的复合载体中，改性沸石和天然电气石的重量比为（2-3）∶1。

6.如权利要求5所述的人造石英石板材的制备方法，其特征在于，所述抗菌剂的制备方法为：

7.如权利要求5所述的人造石英石板材的制备方法，其特征在于，所述改性沸石的制备方法为：对红辉沸石矿进行淘洗，粉碎加工至560-580目；以1g红辉沸石0.1M盐酸40ml为比例进行酸化，将酸化后的红辉沸石与15％的氯化钠在保温下搅拌反应3小时，室温下放置2小时，洗涤至中性，干燥后得改性沸石。