CN109053028A - 一种阻燃石英石板材及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃石英石板材，包括如下质量百分含量的各组份：石英粉25‑30％，颗粒原料40‑45％，陶瓷粉10‑15％，硅烷偶联剂1‑2％，固化剂1‑2％，硫酸亚铁铵0.5‑1％，叔丁基对苯二酚0.5‑1％，阻燃剂1‑3％，不饱和聚酯树脂10‑15％。本发明加入硫酸亚铁铵和叔丁基对苯二酚，能够改善无机阻燃剂与不饱和树脂之间的相容性，使得各原料之间混合均匀，界面粘结性强，内部的空隙较小，结合更加紧密，所得阻燃石英石板材具有优异的耐磨性，还具有优异的力学性能、较高的抗弯强度，同时又具有良好的阻燃效果和较低的吸水率。

Description

一种阻燃石英石板材及其制造方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种阻燃石英石板材及其制造方法。
背景技术
人造石英石是采用天然石英砂、石英粉、树脂及颜料混合，经专用设备加工而成的一种新型聚合材料。石英石由80％以上的天然石英和10％左右的色料、树脂和其它调节粘接、固化等的添加剂组成，是经过负压真空、高频振动成型，加温固化(温度高低是根据固化剂的种类而定的生产方法加工而成的板材。其质地坚硬(莫氏硬度5-7)、结构致密(密度2.3-2.5g/立方厘米)具有其他装饰材料无法比拟的耐磨、耐压、耐高温、抗腐蚀、防渗透等特性。目前石英石产品主要在厨房台面、卫生间台面、吧台、茶几、地面以及内外墙头面等，由于其色彩丰富，产品花色丰富等优点，可以替代天然石材、高档陶瓷、木材、金属类装饰材料。
尽管如此，石英石板材也存在一定的弊端，比如防火性能不佳。在石英石生产的过程中，树脂的含量都在6％以上，由于树脂为可燃性物质，当时石英石板材中树脂含量超过3％时，其防火性能较差，限制了石英石板材在复杂条件下的应用。所以，需要对其进行阻燃处理。常采用的阻燃剂为无机阻燃剂，含卤阻燃剂和含磷阻燃剂等。由于含卤阻燃剂燃烧时会产生大量有毒有害强刺激性的气体，对人的身体健康和环境造成直接的、潜在的和长久的危害。因此无卤阻燃受到人们的高度重视。但是无卤阻燃剂与树脂的相容性较差，在树脂中不容易分散，即使分散，亲和力也不好，因此最终得到的阻燃石英石板材的性能大大降低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种阻燃石英石板材及其制造方法。
本发明提供了一种阻燃石英石板材，包括如下质量百分含量的各组份：石英粉25-30％，颗粒原料40-45％，陶瓷粉10-15％，硅烷偶联剂1-2％，固化剂1-2％，硫酸亚铁铵0.5-1％，叔丁基对苯二酚0.5-1％，阻燃剂1-3％，不饱和聚酯树脂10-15％。
优选的，包括如下质量百分含量的各组份：石英粉28％，颗粒原料42％，陶瓷粉10％，硅烷偶联剂2％，固化剂1％，硫酸亚铁铵1％，叔丁基对苯二酚1％，阻燃剂3％，不饱和聚酯树脂12％。
优选的，所述颗粒原料为石英颗粒或玻璃颗粒。
优选的，所述陶瓷粉的粒径为150-300目。
优选的，所述固化剂为过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化二苯甲酰中的一种。
优选的，所述不饱和聚酯树脂为环氧树脂、酚醛树脂或丙烯酸树脂中的一种或多种。
优选的，所述阻燃剂为氢氧化铝或氢氧化镁。
本发明还提供了一种阻燃石英石板材的制造方法，包括以下步骤：
1)将玻璃颗粒、硅烷偶联剂和阻燃剂在300-400r/min的搅拌速度下搅拌均匀得到混合物；
2)然后往混合物中加入固化剂、硫酸亚铁铵、叔丁基对苯二酚和不饱和聚酯树脂，在50-80r/min的搅拌速度下混合均匀，最后加入石英粉和陶瓷粉，加完后，增大搅拌速度至500-600r/min，继续搅拌5-10min，混匀后得到混合料；将混合料灌入模具中，然后在真空条件下压制成型，成型后的板材在80-100℃下固化反应，反应结束后经过脱模，冷却，即得阻燃石英石板材。
优选的，步骤2)所述真空条件下的真空度为-0.1～-0.08MPa。
本发明所述石英粉的粒径为150-200目。
本发明所述颗粒原料的粒径为20-40目。
本发明所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷(A151)或γ—氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)。
目前，为了使石英石板材具有阻燃性，通常在制备的过程中加入阻燃剂，为了符合环保和人体健康的要求，经常采用无卤阻燃剂，但是无卤阻燃剂与树脂的相容性较差，在树脂中不容易分散，即使分散，亲和力也不好，使得石英石板材内部的结构不紧密，最终得到的阻燃石英石板材的性能大大降低。
本发明加入陶瓷粉体来代替部分无卤阻燃剂，降低阻燃剂的用量，生产成本降低，并且能够改善无卤阻燃剂与树脂的相容性较差，陶瓷粉的主要成份为二氧化硅和氧化铝，气相二氧化硅和二氧化硅凝胶可以作为热阻隔层聚集在熔融板材的表面，减少板材与燃烧火焰的接触，达到阻燃的效果。并且二氧化硅的粒子尺寸小、比表面积大、表面的物理化学活性大，可与高分子链发生物理化学结合，改善两相间的结合力，从而提高材料的力学性能。
本发明加入硫酸亚铁铵和叔丁基对苯二酚，能够改善无机阻燃剂与不饱和树脂之间的相容性，使得各原料之间混合均匀，界面粘结性强，内部的空隙较小，结合更加紧密，所得阻燃石英石板材具有优异的耐磨性，还具有优异的力学性能、较高的抗弯强度，同时又具有良好的阻燃效果和较低的吸水率。
采用本发明的原料并控制各原料加入的顺序和各时段的搅拌速度，能够使各原料之间均匀混合，通过此种制造方法得到的石英石板材的物理性能优异，抗压强度较高。
本发明的有益效果是：
1、本发明加入陶瓷粉体来代替部分无卤阻燃剂，降低阻燃剂的用量，生产成本降低，并且能够改善无卤阻燃剂与树脂的相容性较差，陶瓷粉的主要成份为二氧化硅和氧化铝，气相二氧化硅和二氧化硅凝胶可以作为热阻隔层聚集在熔融板材的表面，减少板材与燃烧火焰的接触，达到阻燃的效果。并且二氧化硅的粒子尺寸小、比表面积大、表面的物理化学活性大，可与高分子链发生物理化学结合，改善两相间的结合力，从而提高材料的力学性能。
2、本发明加入硫酸亚铁铵和叔丁基对苯二酚，能够改善无机阻燃剂与不饱和树脂之间的相容性，使得各原料之间混合均匀，界面粘结性强，内部的空隙较小，结合更加紧密，所得阻燃石英石板材具有优异的耐磨性，还具有优异的力学性能、较高的抗弯强度，同时又具有良好的阻燃效果和较低的吸水率。
3、采用本发明的原料并控制各原料加入的顺序和各时段的搅拌速度，能够使各原料之间均匀混合，得到的阻燃石英石板材的物理性能优异，抗压强度较高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围内。
实施例1
一种阻燃石英石板材，包括如下质量百分含量的各组份：200目的石英粉25％，20目的石英颗粒45％，300目的陶瓷粉15％，硅烷偶联剂γ—氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)1％，固化剂过氧化苯甲酸叔丁酯1.5％，硫酸亚铁铵0.5％，叔丁基对苯二酚1％，阻燃剂氢氧化铝1％，环氧树脂10％。
其制造方法如下：
1)将玻璃颗粒、硅烷偶联剂和阻燃剂在350r/min的搅拌速度下搅拌均匀得到混合物；
2)然后往混合物中加入固化剂、硫酸亚铁铵、叔丁基对苯二酚和不饱和聚酯树脂，在80r/min的搅拌速度下混合均匀，最后加入石英粉和陶瓷粉，加完后，增大搅拌速度至600r/min，继续搅拌10min，混匀后得到混合料；将混合料灌入模具中，然后在真空条件下压制成型，真空度为-0.8MPa，成型后的板材在80℃下固化反应，反应结束后经过脱模，冷却，即得阻燃石英石板材。
实施例2
一种阻燃石英石板材，包括如下质量百分含量的各组份：150目的石英粉28％，40目的玻璃颗粒42％，150目的陶瓷粉10％，硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷(A151)2％，固化剂过氧化甲乙酮1％，硫酸亚铁铵1％，叔丁基对苯二酚1％，阻燃剂氢氧化铝或氢氧化镁3％，酚醛树脂12％。
其制造方法如下：
1)将玻璃颗粒、硅烷偶联剂和阻燃剂在400r/min的搅拌速度下搅拌均匀得到混合物；
2)然后往混合物中加入固化剂、硫酸亚铁铵、叔丁基对苯二酚和不饱和聚酯树脂，在60r/min的搅拌速度下混合均匀，最后加入石英粉和陶瓷粉，加完后，增大搅拌速度至500r/min，继续搅拌5min，混匀后得到混合料；将混合料灌入模具中，然后在真空条件下压制成型，真空度为-0.1MPa，成型后的板材在90℃下固化反应，反应结束后经过脱模，冷却，即得阻燃石英石板材。
实施例3
一种阻燃石英石板材，包括如下质量百分含量的各组份：200目的石英粉30％，30目的石英颗粒40％，200目的陶瓷粉10％，硅烷偶联剂γ—氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)1％，固化剂过氧化二苯甲酰2％，硫酸亚铁铵0.5％，叔丁基对苯二酚0.5％，阻燃剂氢氧化铝1％，丙烯酸树脂15％。
其制造方法如下：
1)将玻璃颗粒、硅烷偶联剂和阻燃剂在300r/min的搅拌速度下搅拌均匀得到混合物；
2)然后往混合物中加入固化剂、硫酸亚铁铵、叔丁基对苯二酚和不饱和聚酯树脂，在50r/min的搅拌速度下混合均匀，最后加入石英粉和陶瓷粉，加完后，增大搅拌速度至600r/min，继续搅拌8min，混匀后得到混合料；将混合料灌入模具中，然后在真空条件下压制成型，真空度为-0.8MPa，成型后的板材在100℃下固化反应，反应结束后经过脱模，冷却，即得阻燃石英石板材。
对比例1
一种阻燃石英石板材，包括如下质量百分含量的各组份：150目的石英粉29％，40目的玻璃颗粒42％，150目的陶瓷粉10％，硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷(A151)2％，固化剂过氧化甲乙酮1％，叔丁基对苯二酚1％，阻燃剂氢氧化铝或氢氧化镁3％，酚醛树脂12％。
其制造方法如下：
1)将玻璃颗粒、硅烷偶联剂和阻燃剂在400r/min的搅拌速度下搅拌均匀得到混合物；
2)然后往混合物中加入固化剂、叔丁基对苯二酚和不饱和聚酯树脂，在60r/min的搅拌速度下混合均匀，最后加入石英粉和陶瓷粉，加完后，增大搅拌速度至500r/min，继续搅拌5min，混匀后得到混合料；将混合料灌入模具中，然后在真空条件下压制成型，真空度为-0.1MPa，成型后的板材在90℃下固化反应，反应结束后经过脱模，冷却，即得阻燃石英石板材。
对比例2
一种阻燃石英石板材，包括如下质量百分含量的各组份：150目的石英粉29％，40目的玻璃颗粒43％，150目的陶瓷粉10％，硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷(A151)2％，固化剂过氧化甲乙酮1％，阻燃剂氢氧化铝或氢氧化镁3％，酚醛树脂12％。
其制造方法如下：
1)将玻璃颗粒、硅烷偶联剂和阻燃剂在400r/min的搅拌速度下搅拌均匀得到混合物；
2)然后往混合物中加入固化剂和不饱和聚酯树脂，在60r/min的搅拌速度下混合均匀，最后加入石英粉和陶瓷粉，加完后，增大搅拌速度至500r/min，继续搅拌5min，混匀后得到混合料；将混合料灌入模具中，然后在真空条件下压制成型，真空度为-0.1MPa，成型后的板材在90℃下固化反应，反应结束后经过脱模，冷却，即得阻燃石英石板材。
对比例3
原料及其比例与实施例2相同，按照重量百分比称取所有原料，混合均匀后灌入模具中，然后在真空条件下压制成型，真空度为-0.8MPa，成型后的板材在90℃下固化反应，反应结束后经过脱模，冷却，即得阻燃石英石板材。
2、将实施例1-3和对比例1-3所得阻燃石英石板材的性能进行测试，结果如表1。按GB/T8626标准检测阻燃石英石板材的燃烧等级，按GB/T 2406标准检测阻燃石英石板材的氧指数。
表1石英石板材性能测试结果
实施例 弯曲强度(MPa) 抗压强度(MPa) 燃烧等级 氧指数(％)
实施例1 51.1 205.1 A 58
实施例2 55.5 204.5 A 60
实施例3 53.2 201.6 A 54
对比例1 46.7 199.5 B2 28
对比例2 42.5 189.5 B2 26
对比例3 50.8 101.1 B2 34
从上表中可以看出，采用本发明的原料及方法得到的阻燃石英石板材与对比例相比，其弯曲强度和抗压强度稍高于对比例得到的阻燃石英石板材，但是燃烧等级和氧指数其阻燃性能要远远的高于对比例，说明其阻燃性能由于对比例。实施例2与对比例1和2相比，说明本发明加入硫酸亚铁铵和叔丁基对苯二酚，能够改善无机阻燃剂与不饱和树脂之间的相容性，使得各原料之间混合均匀，界面粘结性强，内部的空隙较小，结合更加紧密，所得阻燃石英石板材具有优异的力学性能、较高的弯曲强度，同时又具有良好的阻燃性能。实施例2与对比例3相比，说明采用本发明的原料并控制各原料加入的顺序和各时段的搅拌速度，能够使各原料之间均匀混合，得到的阻燃石英石板材的物理性能优异，阻燃性能较好。

Claims (9)

1.一种阻燃石英石板材，其特征在于，包括如下质量百分含量的各组份：石英粉25-30％，颗粒原料40-45％，陶瓷粉10-15％，硅烷偶联剂1-2％，固化剂1-2％，硫酸亚铁铵0.5-1％，叔丁基对苯二酚0.5-1％，阻燃剂1-3％，不饱和聚酯树脂10-15％。
2.如权利要求1所述的阻燃石英石板材，其特征在于，包括如下质量百分含量的各组份：石英粉28％，颗粒原料42％，陶瓷粉10％，硅烷偶联剂2％，固化剂1％，硫酸亚铁铵1％，叔丁基对苯二酚1％，阻燃剂3％，不饱和聚酯树脂12％。
3.如权利要求1所述的阻燃石英石板材，其特征在于，所述颗粒原料为石英颗粒或玻璃颗粒。
4.如权利要求1或2所述的阻燃石英石板材，其特征在于，所述陶瓷粉的粒径为150-300目。
5.如权利要求1-3任一项所述的阻燃石英石板材，其特征在于，所述固化剂为过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化二苯甲酰中的一种。
6.如权利要求1-3任一项所述的阻燃石英石板材，其特征在于，所述不饱和聚酯树脂为环氧树脂、酚醛树脂或丙烯酸树脂中的一种或多种。
7.如权利要求1-3任一项所述的阻燃石英石板材，其特征在于，所述阻燃剂为氢氧化铝或氢氧化镁。
8.如权利要求1所述的阻燃石英石板材的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将玻璃颗粒、硅烷偶联剂和阻燃剂在300-400r/min的搅拌速度下搅拌均匀得到混合物；
2)然后往混合物中加入固化剂、硫酸亚铁铵、叔丁基对苯二酚和不饱和聚酯树脂，在50-80r/min的搅拌速度下混合均匀，最后加入石英粉和陶瓷粉，加完后，增大搅拌速度至500-600r/min，继续搅拌5-10min，混匀后得到混合料；将混合料灌入模具中，然后在真空条件下压制成型，成型后的板材在80-100℃下固化反应，反应结束后经过脱模，冷却，即得阻燃石英石板材。
9.如权利要求8所述的阻燃石英石板材的制造方法，其特征在于，步骤2)所述真空条件下的真空度为-0.1～-0.08MPa。
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