CN115873476B - 一种用于固碳石的表面处理剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于固碳石的表面处理剂，由包括以下组分的原料制备而成：硅树脂30重量份～90重量份；二氧化硅10重量份～50重量份；表面活性剂1重量份～5重量份；助溶剂1重量份～5重量份；溶剂100重量份～200重量份；所述硅树脂由质量比为1：(1.5～3)的硅氧树脂和有机硅改性环氧树脂组成。与现有技术相比，本发明提供的用于固碳石的表面处理剂，采用特定含量的特定组分，实现整体较好的相互作用，得到的用于固碳石的表面处理剂能够用以改善固碳石抛光处理后光泽度不高、防水效果不明显、强度的再增长缓慢等问题。
Description
技术领域
本发明涉及固碳石加工技术领域，更具体地说，是涉及一种用于固碳石的表面处理剂及其制备方法。
背景技术
石材作为建筑材料，已有几千年的历史，然而近十年来现代石材消耗量迅猛增长，对于环境的影响也越来越大。人造石作为天然石材替代产物，可减少环境资源的开采，而固碳石则是以固体废弃物为原料，与工业尾气的废气反应制成的产品。
现代石材品质需求越来越高，这对于人造固碳石的后处理过程显得尤为重要。现固碳石存在抛光处理后光泽度不高、防水效果不明显、强度的再增长缓慢等问题，为了提高固碳石的性能以延长使用寿命以及品质，以硅树脂开发适合固碳石的装涂表面处理剂成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于固碳石的表面处理剂及其制备方法，本发明提供的用于固碳石的表面处理剂能够用以改善固碳石抛光处理后光泽度不高、防水效果不明显、强度的再增长缓慢等问题。
本发明提供了一种用于固碳石的表面处理剂，由包括以下组分的原料制备而成：
硅树脂30重量份～90重量份；
二氧化硅10重量份～50重量份；
表面活性剂1重量份～5重量份；
助溶剂1重量份～5重量份；
溶剂100重量份～200重量份；
所述硅树脂由质量比为1：(1.5～3)的硅氧树脂和有机硅改性环氧树脂组成。
优选的，所述硅氧树脂为聚二甲基硅氧烷。
优选的，所述二氧化硅为纳米活性二氧化硅。
优选的，所述表面活性剂为非离子型表面活性剂。
优选的，所述助溶剂选自乙酸乙酯、乙酸丁酯和正丁醇中的一种或多种。
优选的，所述溶剂选自乙醇、丙醇和3-乙氧基丙酸乙酯中的一种或多种。
优选的，所述用于固碳石的表面处理剂包括：
硅树脂35重量份～85重量份；
二氧化硅20重量份～40重量份；
表面活性剂2重量份～4重量份；
助溶剂2重量份～4重量份；
溶剂120重量份～150重量份。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的用于固碳石的表面处理剂的制备方法，包括以下步骤：
将硅树脂、二氧化硅和50wt％的助溶剂加入溶剂中，加热后进行第一次混合，得到混合溶液；再加入剩余50wt％的助溶剂，进行第二次混合后冷却；最后加入表面活性剂进行第三次混合，得到用于固碳石的表面处理剂。
优选的，所述第一次混合的转速为50r/min～70r/min，时间为30min～40min；所述第二次混合的转速为50r/min～70r/min，时间为20min～28min；所述第三次混合的转速为50r/min～70r/min，时间为10min～15min。
优选的，所述加热的温度为120℃～140℃；所述冷却的温度为40℃～60℃。
本发明提供了一种用于固碳石的表面处理剂，由包括以下组分的原料制备而成：硅树脂30重量份～90重量份；二氧化硅10重量份～50重量份；表面活性剂1重量份～5重量份；助溶剂1重量份～5重量份；溶剂100重量份～200重量份；所述硅树脂由质量比为1：(1.5～3)的硅氧树脂和有机硅改性环氧树脂组成。与现有技术相比，本发明提供的用于固碳石的表面处理剂，采用特定含量的特定组分，实现整体较好的相互作用，得到的用于固碳石的表面处理剂能够用以改善固碳石抛光处理后光泽度不高、防水效果不明显、强度的再增长缓慢等问题。
此外，本发明提供的制备方法工艺简单，条件温和、易控，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种用于固碳石的表面处理剂，由包括以下组分的原料制备而成：
硅树脂30重量份～90重量份；
二氧化硅10重量份～50重量份；
表面活性剂1重量份～5重量份；
助溶剂1重量份～5重量份；
溶剂100重量份～200重量份；
所述硅树脂由质量比为1：(1.5～3)的硅氧树脂和有机硅改性环氧树脂组成。
在本发明中，所述用于固碳石的表面处理剂由包括硅树脂、二氧化硅、表面活性剂、助溶剂和溶剂的原料制备而成，优选由硅树脂、二氧化硅、表面活性剂、助溶剂和溶剂制备而成。
在本发明中，所述硅树脂由质量比为1：(1.5～3)的硅氧树脂和有机硅改性环氧树脂组成，优选为1：(1.75～2.5)。
在本发明中，所述硅氧树脂优选为聚二甲基硅氧烷，由无机硅氧骨架和硅原子以共价键结合的支链有机基团组成的硅氧聚合物。本发明对所述硅氧树脂和有机硅改性环氧树脂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述二氧化硅优选为纳米活性二氧化硅；所述纳米活性二氧化硅的粒径优选为20nm～60nm。本发明对所述二氧化硅的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述表面活性剂优选为非离子型表面活性剂，更优选为聚山梨酯-80或Emulsogen EL 360。本发明对所述表面活性剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述助溶剂优选选自乙酸乙酯、乙酸丁酯和正丁醇中的一种或多种，更优选为正丁醇。本发明对所述助溶剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述溶剂优选选自乙醇、丙醇和3-乙氧基丙酸乙酯中的一种或多种，更优选为3-乙氧基丙酸乙酯。本发明对所述溶剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述用于固碳石的表面处理剂优选包括：
硅树脂35重量份～85重量份；
二氧化硅20重量份～40重量份；
表面活性剂2重量份～4重量份；
助溶剂2重量份～4重量份；
溶剂120重量份～150重量份。
本发明提供的用于固碳石的表面处理剂涂覆在固碳石表面，其包含硅氧树脂的硅树脂在液态下可进入固碳石表层并填充微孔隙，将纳米二氧化硅颗粒充分、均匀地分散到树脂材料中，可全面改善材料性能；该表面处理剂用于固碳石抛光加工前使用，涂抹反应完全后，再进行抛光处理，能够有效提高固碳石表面光泽度，同时该表面处理剂也具有良好的耐磨性，达到性能提升的目的。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的用于固碳石的表面处理剂的制备方法，包括以下步骤：
将硅树脂、二氧化硅和50wt％的助溶剂加入溶剂中，加热后进行第一次混合，得到混合溶液；再加入剩余50wt％的助溶剂，进行第二次混合后冷却；最后加入表面活性剂进行第三次混合，得到用于固碳石的表面处理剂。
在本发明中，所述硅树脂、二氧化硅、表面活性剂、助溶剂和溶剂与上述技术方案中的相同，在此不再赘述。
在本发明中，所述第一次混合的转速优选为50r/min～70r/min，更优选为60r/min，时间优选为30min～40min，更优选为35min；所述第二次混合的转速优选为50r/min～70r/min，更优选为60min，时间优选为20min～28min，更优选为25min；所述第三次混合的转速优选为50r/min～70r/min，更优选为60r/min，时间优选为10min～15min，更优选为12min；均采用本领域技术人员熟知的分散搅拌机进行搅拌即可。
在本发明中，所述加热的温度优选为120℃～140℃，更优选为130℃；所述冷却的温度优选为40℃～60℃，更优选为50℃。
本发明提供的制备方法工艺简单，条件温和、易控，具有广阔的应用前景。
本发明提供了一种用于固碳石的表面处理剂，由包括以下组分的原料制备而成：硅树脂30重量份～90重量份；二氧化硅10重量份～50重量份；表面活性剂1重量份～5重量份；助溶剂1重量份～5重量份；溶剂100重量份～200重量份；所述硅树脂由质量比为1：(1.5～3)的硅氧树脂和有机硅改性环氧树脂组成。与现有技术相比，本发明提供的用于固碳石的表面处理剂，采用特定含量的特定组分，实现整体较好的相互作用，得到的用于固碳石的表面处理剂能够用以改善固碳石抛光处理后光泽度不高、防水效果不明显、强度的再增长缓慢等问题。
此外，本发明提供的制备方法工艺简单，条件温和、易控，具有广阔的应用前景。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
(1)原料配方：35kg硅树脂、20kg二氧化硅、2kg表面活性剂、2kg助溶剂、120kg溶剂；
其中，硅树脂为10kg易势化工聚二甲基硅氧烷与25kg万腾防腐材料有限公司有机硅改性环氧树脂；二氧化硅为晨坤化工型号SP30S树脂专用、粒径30～50±5nm的纳米活性二氧化硅；表面活性剂为陆荣生物技术有限公司聚山梨酯-80；助溶剂为启辰化工有限公司正丁醇；溶剂为凯茵化工伊士曼溶剂EEP溶剂(3-乙氧基丙酸乙酯)。
(2)制备方法：
将35kg的硅树脂、20kg的二氧化硅和1kg的助溶剂加入120kg溶剂中，加热到130℃后，采用转速为60r/min的分散搅拌机搅拌35min，得到混合溶液；再加入剩余1kg助溶剂，采用转速为60r/min的分散搅拌机搅拌25min后，冷却到50℃；最后加入2kg表面活性剂，采用转速为60r/min的分散搅拌机搅拌12min，得到用于固碳石的表面处理剂。
实施例2
(1)原料配方：55kg硅树脂、30kg二氧化硅、3kg表面活性剂、3kg助溶剂、130kg溶剂；
其中，硅树脂为20kg易势化工聚二甲基硅氧烷与35kg万腾防腐材料有限公司有机硅改性环氧树脂；二氧化硅为晨坤化工型号SP30S树脂专用、粒径30～50±5nm的纳米活性二氧化硅；表面活性剂为陆荣生物技术有限公司聚山梨酯-80；助溶剂为启辰化工有限公司正丁醇；溶剂为凯茵化工伊士曼溶剂EEP溶剂(3-乙氧基丙酸乙酯)。
(2)制备方法：
将55kg的硅树脂、30kg的二氧化硅和1.5kg的助溶剂加入130kg溶剂中，加热到130℃后，采用转速为60r/min的分散搅拌机搅拌35min，得到混合溶液；再加入剩余1.5kg助溶剂，采用转速为60r/min的分散搅拌机搅拌25min后，冷却到50℃；最后加入3kg表面活性剂，采用转速为60r/min的分散搅拌机搅拌12min，得到用于固碳石的表面处理剂。
实施例3
(1)原料配方：85kg硅树脂、40kg二氧化硅、4kg表面活性剂、4kg助溶剂、150kg溶剂；
其中，硅树脂为30kg易势化工聚二甲基硅氧烷与55kg万腾防腐材料有限公司有机硅改性环氧树脂；二氧化硅为晨坤化工型号SP30S树脂专用、粒径30～50±5nm的纳米活性二氧化硅；表面活性剂为陆荣生物技术有限公司聚山梨酯-80；助溶剂为启辰化工有限公司正丁醇；溶剂为凯茵化工伊士曼溶剂EEP溶剂(3-乙氧基丙酸乙酯)。
(2)制备方法：
将85kg的硅树脂、40kg的二氧化硅和2kg的助溶剂加入150kg溶剂中，加热到130℃后，采用转速为60r/min的分散搅拌机搅拌35min，得到混合溶液；再加入剩余2kg助溶剂，采用转速为60r/min的分散搅拌机搅拌25min后，冷却到50℃；最后加入4kg表面活性剂，采用转速为60r/min的分散搅拌机搅拌12min，得到用于固碳石的表面处理剂。
对比例1
采用实施例3提供的原料配方和制备方法得到用于固碳石的表面处理剂；区别在于：未添加聚二甲基硅氧烷。
(1)原料配方：55kg硅树脂、40kg二氧化硅、4kg表面活性剂、4kg助溶剂、150kg溶剂；
其中，硅树脂为55kg万腾防腐材料有限公司有机硅改性环氧树脂；二氧化硅为晨坤化工型号SP30S树脂专用、粒径30～50±5nm的纳米活性二氧化硅；表面活性剂为陆荣生物技术有限公司聚山梨酯-80；助溶剂为启辰化工有限公司正丁醇；溶剂为凯茵化工伊士曼溶剂EEP溶剂(3-乙氧基丙酸乙酯)。
(2)制备方法：
将55kg的硅树脂、40kg的二氧化硅和2kg的助溶剂加入150kg溶剂中，加热到130℃后，采用转速为60r/min的分散搅拌机搅拌35min，得到混合溶液；再加入剩余2kg助溶剂，采用转速为60r/min的分散搅拌机搅拌25min后，冷却到50℃；最后加入4kg表面活性剂，采用转速为60r/min的分散搅拌机搅拌12min，得到用于固碳石的表面处理剂。
对比例2
采用实施例3提供的原料配方和制备方法得到用于固碳石的表面处理剂；区别在于：未添加二氧化硅。
(1)原料配方：85kg硅树脂、4kg表面活性剂、4kg助溶剂、150kg溶剂；
其中，硅树脂为30kg易势化工聚二甲基硅氧烷与55kg万腾防腐材料有限公司有机硅改性环氧树脂；表面活性剂为陆荣生物技术有限公司聚山梨酯-80；助溶剂为启辰化工有限公司正丁醇；溶剂为凯茵化工伊士曼溶剂EEP溶剂(3-乙氧基丙酸乙酯)。
(2)制备方法：
将85kg的硅树脂和2kg的助溶剂加入150kg溶剂中，加热到130℃后，采用转速为60r/min的分散搅拌机搅拌35min，得到混合溶液；再加入剩余2kg助溶剂，采用转速为60r/min的分散搅拌机搅拌25min后，冷却到50℃；最后加入4kg表面活性剂，采用转速为60r/min的分散搅拌机搅拌12min，得到用于固碳石的表面处理剂。
将实施例1～3与对比例1～2提供的表面处理剂分别用于非抛光面的固碳石表面：将表面处理剂25g～50g使用布料均匀涂抹在20cm×20cm的固碳石表面，经过同一抛光机水抛抛光至2000目后，再使用水磨片干抛至1000目，之后测定其光泽度，如下表1所示。
表1实施例1～3与对比例1～2提供的表面处理剂的效果数据
从表1可以看出：实施例1～3制得的表面处理剂对固碳石抛光后的光泽度可达到69～80之间，均优于空白对照组，且对固碳石表面没有破坏；对比例1中未添加聚二甲基硅氧烷，制得的表面处理剂效果低于实施例3的效果，但优于空白板的效果；对比例2未添加二氧化硅，光泽度低于所有实施例；由此可知本发明制得的表面处理剂是由于各组分树脂与所述二氧化硅的协同作用，尤其是特定组成的硅树脂与二氧化硅的协同作用会较明显提高抛光后的光泽度，对于固碳石成品的后处理有显著的效果。
综上所述，本发明提供的用于固碳石的表面处理剂，涂敷在固碳石表面，硅树脂在液态下可进入固碳石表层并填充微孔隙，将纳米二氧化硅颗粒充分、均匀地分散到树脂材料中，可全面改善材料性能，可提高强度、提高耐磨性和改善材料表面的光洁度，达到整体性能的提升。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种用于固碳石的表面处理剂，其特征在于，由以下组分的原料制备而成：
硅树脂30重量份~90重量份；
二氧化硅10重量份~50重量份；
表面活性剂1重量份~5重量份；
助溶剂1重量份~5重量份；
溶剂100重量份~200重量份；
所述硅树脂由质量比为1：（1.5~3）的硅氧树脂和有机硅改性环氧树脂组成；
所述表面活性剂为非离子型表面活性剂；
所述助溶剂为正丁醇；
所述溶剂为3-乙氧基丙酸乙酯。
2.根据权利要求1所述的用于固碳石的表面处理剂，其特征在于，所述硅氧树脂为聚二甲基硅氧烷。
3.根据权利要求1所述的用于固碳石的表面处理剂，其特征在于，所述二氧化硅为纳米活性二氧化硅。
4.根据权利要求1所述的用于固碳石的表面处理剂，其特征在于，所述用于固碳石的表面处理剂包括：
硅树脂35重量份~85重量份；
二氧化硅20重量份~40重量份；
表面活性剂2重量份~4重量份；
助溶剂2重量份~4重量份；
溶剂120重量份~150重量份。
5.一种权利1~4任一项所述的用于固碳石的表面处理剂的制备方法，包括以下步骤：
将硅树脂、二氧化硅和50wt%的助溶剂加入溶剂中，加热后进行第一次混合，得到混合溶液；再加入剩余50wt%的助溶剂，进行第二次混合后冷却；最后加入表面活性剂进行第三次混合，得到用于固碳石的表面处理剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一次混合的转速为50r/min~70r/min，时间为30min~40min；所述第二次混合的转速为50r/min~70r/min，时间为20min~28min；所述第三次混合的转速为50r/min~70r/min，时间为10min~15min。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为120℃~140℃；所述冷却的温度为40℃~60℃。
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