CN102400428A

CN102400428A - 一种透水砖及其制备方法

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Publication number: CN102400428A
Application number: CN2010102745063A
Authority: CN
Inventors: 秦升益; 秦申二; 吴丹雄
Original assignee: Beijing Rechsand Science and Technology Group Co Ltd
Current assignee: Beijing Rechsand Science and Technology Group Co Ltd
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2012-04-04

Abstract

本发明提供一种透水砖，该透水砖包括透水砖主体和耐沾污涂料层，所述透水砖主体含有硅砂和固化后的粘结剂，所述耐沾污涂料层均匀附着在透水砖主体的至少一个表面，并且该透水砖主体的至少一个表面上的至少部分微孔不被耐沾污涂料层覆盖。本发明还提供上述透水砖的制备方法，该方法包括在透水砖主体的至少一个表面均匀涂覆耐沾污涂料，进行干燥，形成耐沾污涂料层；该耐沾污涂料的用量使得透水砖主体的至少一个表面上的至少部分微孔不被所述耐沾污材料堵塞。本发明的透水砖的透水性能优异、耐沾污且防滑、生产耗能低。

Description

一种透水砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种透水砖及其制备方法。

背景技术

目前城市广场、商业街、人行道、社区活动地、停车场等的地面主要用花岗岩、大理石、釉面砖、水泥和柏油等不透水的材质铺设，不透水的地面对城市环境的危害非常大。下雨时，不透水地面完全阻止了雨水直接渗透入地，满地积水使人们的出行变得很不方便；宝贵的水资源最后随着排水管道流走，加重了城市排水设施的负担；雨水的大量流失导致地下水位难以回升，直接影响到城市植被的健康，使得城市中的地表植物难以正常生长，加重市政绿化负担；雨水的大量流失进一步加重城市的干旱、缺水问题。

目前市场上的一些透水砖主要原料采用陶瓷或混凝土，陶瓷透水砖要采用大量的矿土资源，原料的开采造成对环境的破坏，陶瓷型透水砖生产工艺复杂，而且陶瓷基砖在成型烧结时需要耗费大量的能源，成本高，生产效率低，环保投入大，一次性投资规模大；混凝土透水砖虽然成本低，但现有的混凝土透水砖表面的颗粒粗大(一般骨料颗粒粒径为3mm-6mm)，靠表面的大孔隙透水，空隙率在20％以上，容易被灰尘堵死，因此不能持续保持高的透水性能；而且由于空隙较大，其用于水过滤效果也较差。而目前出现的高分子材料透水砖，由于树脂等原料成本较高，很难大面积推广。

另一方面，目前市场上的花岗岩、大理石和透水砖易渗污，如果沾上污渍不容易清理，影响美观，而釉面砖虽然耐沾污性好，但是不防滑，尤其在雨天或雪天，因路面湿滑而造成危险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有地转存在的透水性差、生产能耗较高、不耐沾污或不防滑的缺点，提供一种透水性能优异、生产耗能低、耐沾污且防滑的透水砖及其制备方法。

本发明提供一种透水砖，该透水砖包括透水砖主体和耐沾污涂料层，所述透水砖主体含有硅砂和固化后的粘结剂，所述耐沾污涂料层均匀附着在透水砖主体的至少一个表面，并且该透水砖主体的至少一个表面上的至少部分微孔不被耐沾污涂料层覆盖。

本发明还提供上述透水砖的制备方法，该方法包括在透水砖主体的至少一个表面均匀涂覆耐沾污涂料，进行干燥，形成耐沾污涂料层，所述透水砖主体含有硅砂和固化后的粘结剂；该耐沾污涂料的用量使得透水砖主体的至少一个表面上的至少部分微孔不被所述耐沾污材料堵塞。

本发明的制备方法得到的透水砖，在其表面具有耐沾污涂料层，经检测耐沾污性等级可达到0级，具有优异的耐沾污性。并且，该透水砖主体的至少一个表面上的至少部分微孔不被耐沾污涂料层覆盖，使透水砖还能通过毛细管渗水，不容易被灰尘堵死，所述耐沾污涂料层的附着量为20-200g/m²时，本发明的透水砖的透水系数能够达到0.01-0.55cm/s，所述耐沾污涂料层的附着量为50-150g/m²时，本发明的透水砖的透水系数能够达到0.034-0.052cm/s，表明本发明的透水砖的透水性能优异。同时，耐沾污涂料层对透水砖主体的粗糙度影响不大，使本发明的透水砖具有防滑的特点。而且，本发明的透水砖的表面涂层耐磨损，经耐磨性检测，磨坑长度可达到26.5。另外，本发明的透水砖的制造方法简单，与瓷砖制造工艺相比，免除了烧结等工艺步骤，节约能源。

具体实施方法

所述耐沾污涂料层可以只是均匀附着在透水砖主体的一个表面，即作为路面的表面即可。

在本发明中，如果耐沾污涂料层的附着过多，会覆盖透水砖主体表面硅砂的间隙，使透水砖的透水性能有所降低，并且，还会影响透水砖主体的粗糙度，使透水砖的防滑性能降低，而耐沾污涂料层的附着过少，会降低透水砖的耐沾污性。在本发明中，当附着有耐沾污涂料层的透水砖主体表面硅砂的粒径为0.1-0.8mm时，相对于每平方米的透水砖主体的附着面，所述耐沾污涂料层的附着量可以为20-200g，即所述耐沾污涂料层的附着量可以为20-200g/m²。优选情况下，当附着有耐沾污涂料层的透水砖主体表面硅砂的粒径为0.2-0.7mm时，所述耐沾污涂料层的附着量为50-150g/m²。

在本发明中，所述耐沾污涂料层由氟碳涂料形成。氟碳涂料是指以氟树脂为主要成膜物质的涂料；又称氟碳漆、氟涂料、氟树脂涂料等。所述氟碳涂料可以使用市售的水性氟碳涂料和/或溶剂型氟碳涂料，作为市售的水性氟碳涂料，例如有北京之途化工的水性氟碳乳液ZT-302，作为市售的溶剂型氟碳涂料，例如有北京百慕新材的881-Y11。为了进一步提高本发明的透水砖的耐沾污、防滑、耐磨等性能，优选使用溶剂型氟碳涂料。另外，所述耐沾污涂料层中还可以含有有机硅防污剂，此时，有机硅防污剂与氟碳涂料的重量比优选为1∶40-80。所述有机硅防污剂可以使用市售商品，例如可以使用道康宁IE-6683、道康宁520。

本发明中，所述透水砖主体可以是各种含有硅砂和固化后的粘结剂的透水砖主体，优选情况下，所述透水砖主体包括透水基层和位于透水基层至少一个表面的透水表层，所述透水表层和透水基层中分别含有硅砂和粘结剂。当所述透水基层至少一个表面具有透水表层时，所述耐沾污涂料层位于透水基层的具有透水表层的表面上。

由于同一粒径的硅砂，随粘结剂用量的增加可以提高硅砂间的结合力，从而提高透水砖的抗压强度，但过多的粘结剂用量，会填充到硅砂的间隙，使透水砖的透水性能有所降低，因此，所述透水基层中的粘结剂和硅砂的质量比优选为1-20∶100，更优选2-10∶100。所述透水表层中的粘结剂和硅砂的质量比优选为1-20∶100，更优选2-10∶100。

在本发明中，对所述硅砂的来源没有任何限制，可以使用选自海砂、潮砂、河砂、风积砂、人工砂和再生砂中的一种或几种。所述透水基层中的硅砂粒径大于透水表层中的硅砂粒径。所述透水基层中的硅砂可以使用粒径为0.1-4mm的硅砂，优选使用粒径为0.3-1mm的硅砂。所述透水表层中的硅砂可以使用粒径为0.05-2mm的硅砂，优选使用粒径为0.1-0.8mm的硅砂。

在本发明中，所述透水表层和透水基层的所述粘结剂优选为选自环氧树脂胶粘剂、聚氨酯胶粘剂和丙烯酸树脂胶粘剂中的一种或几种。所述环氧树脂胶粘剂一般含有环氧树脂主体材料和环氧树脂的固化剂。所述聚氨酯胶粘剂一般含有聚氨酯主体材料和催化剂。在本发明中，对所述环氧树脂的固化剂没有特别的限定，本领域技术人员可以根据所选用的环氧树脂，选用固化剂的种类和用量。并且，可以根据需要选择适当的固化条件。

在本发明中，上述环氧树脂优选使用环氧当量为35-55mol/100g的环氧树脂，进一步优选使用选自脂环族型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、有机硅改性双酚A型环氧树脂、饱和缩水甘油酯型环氧树脂、杂环型和混合型环氧树脂中的一种或几种，更优选使用氢化双酚A型环氧树脂。

在本发明中，所述环氧树脂的固化剂优选为脂肪族多胺或脂环族多胺型固化剂；所述环氧树脂的固化剂的用量与环氧树脂的质量比优选为5-60∶100。

上述聚氨酯胶粘剂优选使用多异氰酸酯和脂肪族多元醇的混合物，其中作为多异氰酸酯可以举出1，6-己二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、甲基环己基二异氰酸酯(HTDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)、1，6-己二异氰酸酯缩二脲、1，6-己二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、甲苯二异氰酸酯(TDI)和1，6-己二异氰酸酯(HDI)的混合三聚体或预聚体中的一种或几种；作为脂肪族多元醇可以举出聚酯多元醇、四氢呋喃为基的聚醚多元醇、含羟基的丙烯酸树脂或有机硅树脂中的一种或几种。

在本发明中，所述聚氨酯胶粘剂的催化剂优选为有机锡系或铅系催化剂中的一种或几种；所述的有机锡系催化剂可以为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸亚锡；所述的铅系催化剂可以为环烷酸铅或异辛酸铅。在本发明中，对所述聚氨酯胶粘剂的催化剂的用量没有特别的限定。

在本发明的聚氨酯胶粘剂中还可以添加扩链剂与交联剂，所述的扩链剂优选为，1，4-丁二醇、1，6-己二醇、3，3’-二氯-4，4’-二氨基-二苯基甲烷(MOCA)，所述交联剂优选为三羟甲基丙烷。

而且，本发明的聚氨酯胶粘剂中还可以添加有氨酯级溶剂，所述氨酯级溶剂优选为醋酸乙酯、醋酸甲酯、丁二酸二甲酯、丁二酸二乙酯中的一种或几种。

为了增强硅砂之间的粘结强度，所述透水表层中还可以含有含硅、钛或磷元素的偶联剂，所述偶联剂的质量为所述树脂质量的0-10％，优选0.5-5％。偶联剂可以举出例如乙烯基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷等中的一种或多种。

所述的透水表层中还含有光稳定剂和/或抗氧化剂，所述光稳定剂和/或抗氧化剂的质量可以为所述树脂质量的0.1-5％。所述的光稳定剂可以使用二苯甲酮类、水杨酸酯类、苯并三唑类、受阻胺类、光稳定剂HPT和光稳定剂EPU中的任一种或几种。所述二苯甲酮例如有UV-207、UV-9、UV-531、UV-A、MA、D49和光稳定剂-50等；所述水杨酸酯类例如有光稳定剂TBS、光稳定剂BAD等；所述苯并三唑类例如有UV-P、UV-320、UV-326、UV-327、UV-328和UV-5411等；所述受阻胺类例如有光稳定剂744、光稳定剂144、受阻胺770、光稳定剂292等。所述的抗氧剂可以使用抗氧剂1222、AT-76、抗氧剂2246-S、AT-59、抗氧剂1035、抗氧剂1098、抗氧剂3125、TPP、TNPP、AT-168、抗氧剂245、GA-80、抗氧剂858、抗氧剂1010中的一种或几种。

为了提高渗水材料的透水性，所述的透水表层中还含有亲水性无机材料，所述亲水性无机材料优选为硅藻土、膨润土、珍珠岩中的一种或几种，所述亲水性无机材料的质量为所述硅砂质量比的4-99％。

所述透水砖主体的制备方法已为本领域技术人员所公知。

本发明通过粘结剂将硅砂粘结在一起固化成型后，硅砂之间形成无数相互贯通的亲水性毛细管。根据本发明的透水砖的透水砖的透水系数大于等于0.01cm/s，优选为0.03-0.07cm/s。

本发明还提供上述透水砖的制备方法，该方法包括在透水砖主体的至少一个表面均匀涂覆耐沾污材料，进行干燥，形成耐沾污涂料层；该透水砖主体的至少一个表面上的至少部分微孔不被所述耐沾污材料堵塞。

在本发明中，为了使耐沾污材料不堵塞透水砖主体的空隙，并且使耐沾污材料涂布的均匀，通过喷涂或刷涂涂布耐沾污材料，所述耐沾污材料为氟碳涂料。由于在前面已经对所述耐沾污涂料层的附着量、氟碳涂料进行了详细说明，所以在此就不再说明。

本发明中，为了有利于表面涂层的稳定，所述干燥的方法可以采用在20-80℃放置2-24小时。

下面通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

将100克的颗粒直径为0.1-0.25mm的石英砂、4.6克的氢化双酚A型环氧树脂(购自武汉狮子山涂料厂)、1.4克的脂肪族多胺固化剂(购自元鸿应用材料股份有限公司，型号为H-3528)、0.12克的γ-缩水甘油醚氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(购自北京市申达精细化工有限公司，型号为A-187)、0.012克的光稳定剂UV-320和0.006克的抗氧剂1010、1克的珍珠岩粉和3克的酒精进行混合后，填入模具，用于形成透水表层；

将100克的颗粒直径为0.2-0.5mm的石英砂、3.8克的氢化双酚A型环氧树脂(购自武汉狮子山涂料厂)、1.2克的脂肪族多胺固化剂(购自元鸿应用材料股份有限公司，型号为H-3528)、0.1克的环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(购自北京市申达精细化工有限公司，型号为A-187)、1克的珍珠岩粉和3克的酒精进行混合后，继续填入上述模具中，用于形成透水基层，然后压制成型，得到具有透水表层和透水基层的透水砖预制件，然后使其在常压、60℃下进行8小时的固化之后脱模，自然冷却，制得透水砖主体。

在制得的透水砖主体的表面，以35g/m²的用量喷涂溶剂型氟碳涂料(北京百慕新材，881-Y11氟碳漆)，然后在80℃下烘干6小时，制成透水砖。经计算该透水砖的耐沾污涂料层的附着量为20g/m²。

实施例2

按照实施例1的方法制备透水砖主体，不同的是，透水表层的石英砂由颗粒直径为0.4-0.8mm的石英砂代替，制成透水砖主体。

在制得的透水砖主体的表面，以350g/m²的用量喷涂水性氟碳涂料(北京之途化工，水性氟碳乳液ZT-302)，然后在80℃下烘干6小时，制成透水砖。经计算该透水砖的耐沾污涂料层的附着量为200g/m²。

实施例3

按照实施例1的方法制备透水砖主体，不同的是，透水表层的石英砂由颗粒直径为0.2-0.45mm的石英砂代替，制成透水砖主体。

在制得的透水砖主体的表面，以193g/m²的用量喷涂溶剂型氟碳液体(北京百慕新材，881-Y11氟碳漆)，然后在60℃下烘干4小时，制成透水砖。经计算该透水砖的耐沾污涂料层的附着量为110g/m²。

实施例4

按照实施例1的方法制备透水砖主体，不同的是，透水表层的石英砂由颗粒直径为0.3-0.5mm的石英砂代替，制成透水砖主体。

在制得的透水砖主体的表面，以71.5g/m²的用量喷涂聚四氟乙烯浓缩分散液(广州松柏化工有限公司)，然后在60℃下烘干4小时，制成透水砖。经计算该透水砖的耐沾污涂料层的附着量为50g/m²。

实施例5

按照实施例1的方法制备透水砖主体，不同的是，透水表层的石英砂由颗粒直径为0.5-0.7mm的石英砂代替，制成透水砖主体。

在制得的透水砖主体的表面，以214g/m²的用量喷涂聚四氟乙烯浓缩分散液(广州松柏化工有限公司)，然后在60℃下烘干4小时，制成透水砖。经计算该透水砖的耐沾污涂料层的附着量为150g/m²。

实施例6

按照实施例1的方法制备透水砖主体，不同的是，透水表层的石英砂由颗粒直径为0.25-0.45mm的石英砂代替，制成透水砖主体。

在制得的透水砖主体的表面，以142g/m²的用量喷涂含有1％有机硅防水乳液(道康宁IE-6683)的聚四氟乙烯浓缩分散液(广州松柏化工有限公司)，然后在60℃下烘干4小时，制成透水砖。经计算该透水砖的耐沾污涂料层的附着量为100g/m²。

性能测试

采用GB/T9780-2005评定实施例1-6中制得的透水砖的耐沾污性等级，评价标准如下表1所示。

表1

耐沾污性等级	污染程度	观感色差	灰卡等级
				0	无污染	无可觉察的色差	5
1	很轻微	有刚可觉察的色差	4
				2	轻微	有较明显的色差	3
3	中等	有很明显的色差	2
				4	严重	有严重的色差	1

采用JC/T 945-2005测试实施例1-6中制得的透水砖的透水系数、抗压强度、耐磨性，评价标准见表2。

表2

采用DB11/T 152-2003测试实施例1-6中制得的透水砖的湿态摩擦系数。评价防滑性时对湿态摩擦系数的要求：欧盟为不低于0.6，美国为不低于0.5。

表3

从表3可以看出，本发明的透水砖的耐沾污性优异，耐沾污性等级能够达到0级；其抗压强度均超过了等级Cc35的平均值，达到了36MPa以上；其磨坑长度明显小于35mm，可达到26.5；其透水系数也远超出标准指标1.0×10^-2cm/s，可达到5.5×10^-2cm/s；防滑性国内尚无标准指标，参照欧盟标准为摩擦系数大于0.6，本发明湿态摩擦系数大于0.6，达到了0.78。并且，所述耐沾污涂料层的附着量为20-200g/m²时，本发明的透水砖的透水系数能够达到0.01-0.55cm/s，所述耐沾污涂料层的附着量为50-150g/m²时，本发明的透水砖的透水系数能够达到0.034-0.052cm/s，表明本发明的透水砖的透水性能优异。由此可以确定，本发明的透水砖具有优异的耐沾污性、抗压强度、透水性、耐磨性及防滑性，适合铺设在广场、商业街、人行道、社区活动地、停车场等的地面。

Claims

1.一种透水砖，其特征在于，该透水砖包括透水砖主体和耐沾污涂料层，所述透水砖主体含有硅砂和固化后的粘结剂，所述耐沾污涂料层均匀附着在透水砖主体的至少一个表面，并且该透水砖主体的至少一个表面上的至少部分微孔不被耐沾污涂料层覆盖。

2.根据权利要求1所述的透水砖，其中，所述耐沾污涂料层均匀附着在透水砖主体的一个表面。

3.根据权利要求1或2所述的透水砖，其中，附着有耐沾污涂料层的透水砖主体表面硅砂的粒径为0.1-0.8mm，所述耐沾污涂料层的附着量为20-200g/m²。

4.根据权利要求3所述的透水砖，其中，附着有耐沾污涂料层的透水砖主体表面硅砂的粒径为0.2-0.7mm，所述耐沾污涂料层的附着量为50-150g/m²。

5.根据权利要求1或2所述的透水砖，其中，所述耐沾污涂料层由氟碳涂料形成。

6.根据权利要求1所述的透水砖，其中，所述透水砖的透水系数大于等于0.01cm/s。

7.根据权利要求1所述的透水砖，其中，所述透水砖的透水系数为0.03-0.07cm/s。

8.一种透水砖的制备方法，其特征在于，该方法包括在透水砖主体的至少一个表面均匀涂覆耐沾污涂料，进行干燥，形成耐沾污涂料层，所述透水砖主体含有硅砂和固化后的粘结剂；该耐沾污涂料的用量使得透水砖主体的至少一个表面上的至少部分微孔不被所述耐沾污材料堵塞。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述耐沾污涂料层均匀附着在透水砖主体的一个表面。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，附着有耐沾污涂料层的透水砖主体表面硅砂的粒径为0.1-0.8mm，所述耐沾污涂料层的附着量为20-200g/m²。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，附着有耐沾污涂料层的透水砖主体表面硅砂的粒径为0.2-0.7mm，所述耐沾污涂料层的附着量为50-150g/m²。

12.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述耐沾污材料为氟碳涂料。