CN103043957A - 一种纳米石材及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纳米石材及其生产方法，该纳米石材包含主材料和胶结剂，主材料为天然石材和(或)工业废渣，胶结剂为固化剂、色浆等配以聚合物或无机胶粘剂的混合物，还包含纳米材料，所述纳米石材组成成分的重量百分含量为：纳米材料1～20％、主材料65～90％，胶结剂3～15％。所述纳米石材是通过高压真空定型、烘干、抛光等步骤制作而成的矿物填充型高分子复合材料，具有不易磨损、耐热性好、耐污等特点，而且，生产方法操作简单、成本低，可广泛用于公共建筑和室内装修行业。

Description

一种纳米石材及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种纳米石材及其生产方法，属于建筑、装饰材料领域。

背景技术

人造石材，是目前市场广泛用于建筑及家居装饰的面板材料。与其他材质相比，人造石材具有花色丰富、整体成型、可任意长度无缝粘接、接缝处无痕的特点，同时，耐磨、耐酸、抗压等综合性能也高于天然石材、木材和硬质塑料等。

人造石材主要由胶结剂和主材料组成。胶结剂可用聚合物(如不饱和聚脂树脂、环氧化合物)，也可用无机胶粘剂(如水泥、石灰等硅酸盐)，主材料从大理石、方解石、石英砂发展到利用工业废渣(如高炉废渣、铜渣、镍渣、废玻璃等)。按照人造石材生产所用原料，可分为以下四类：

1.树脂型人造石材。

树脂型人造石材是以不饱和聚脂树脂为胶结剂，与天然大理石碎石、石英砂、方解石、石粉或其他无机填料按一定的比例配合，再加入催化剂、固化剂、颜料等外加剂，经混合搅拌、固化成型、脱模烘干、表面抛光等工序加工而成。使用不饱和聚脂的产品光泽好、颜色鲜艳丰富、可加工性强、装饰效果好；这种树脂粘度低，易于成型，常温下可固化。

2.复合型人造石材。

复合型人造石材采用的胶结剂中，既有无机材料，又有有机高分子材料。其制作工艺是：先用水泥、石粉等制成水泥砂浆的坯体，再将坯体浸于有机单体中，使其在一定条件下聚合而成。对板材而言，底层用性能稳定而价廉的无机材料，面层用聚脂和大理石粉制作。无机胶结材料可用快硬水泥、普通硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥以及熟石膏等。有机单体可用苯乙烯、甲基丙烯酸甲脂、醋酸乙烯、丙烯晴、丁二烯等，这些单体可单独使用，也可组合使用。复合型人造石材制品的造价较低，但它受温差影响后聚脂面易产生剥落或开裂。

3.水泥型人造石材。

水泥型人造石材是以各种水泥为胶结剂，砂、天然碎石粒为主材料，经配制、搅拌、加压蒸养、磨光和抛光后制成的人造石材。配制过程中，混入色料，可制成彩色水泥石。水泥型石材的生产取材方便，价格低廉，但其装饰性较差。水磨石和各类花阶砖即属此类。

4.烧结型人造石材。

烧结型人造石材的生产方法与陶瓷工艺相似，是将长石、石英、辉绿石、方解石等粉料和赤铁矿粉，以及一定量的粘土共同混合，一般配比为石粉60％，粘土40％，采用混浆法制备坯料，用半干压法成型，再在窑炉中以1000℃左右的高温焙烧而成。烧结型人造石材的装饰性好，性能稳定，但需经高温焙烧，因而能耗大，造价高。

在上述人造石材中，使用最广泛的，综合性能较好的是树脂型人造石材。但是，树脂型人造石材耐热性、耐候性较差，易老化，耐污性弱；同时，树脂型人造石材的硬度只大于木材和硬质塑料，铁制品之类很容易对它表面造成划伤，使用一段时间以后，表面会有很多细小划痕。

现有技术是通过在石材表面加上一层防护涂层材料来提高人造石材的耐热性、硬度等，例如，申请号为01113907.2和申请号为200710028661.5的发明专利公开了两种纳米石材表层防护涂层材料。将防护涂层材料用在人造石材的表层，当对石材进行再加工或者打磨修复等操作后，涂层材料便失去了防护作用；而且，涂层材料不具备隔热性能，对于需要较长时间高温使用的人造石材(如，橱柜台面)，涂层材料的防护作用就弱了。防护涂层材料不能从根本上解决人造石材耐热性差、不耐污、易损坏等问题。

发明内容

针对存在的问题，本发明提供了一种纳米石材，具有不易磨损、耐热性好、耐污等特点。

本发明还提供了一种纳米石材的生产方法，该方法操作简单、成本低。

本发明的技术方案是：

一种纳米石材，包含主材料和胶结剂，主材料为天然石材和(或)工业废渣，胶结剂为固化剂、色浆等配以聚合物或无机胶粘剂的混合物，还包含纳米材料，所述纳米石材组成成分的重量百分含量为：纳米材料1～20％、主材料65～90％，胶结剂3～15％；上述天然石材可以用普通石粉、石子、或者河沙，工业废渣可以用废弃的玻璃镜片、矿渣等。

优选的，所述的纳米材料是金属或者金属氧化物纳米粉，或者纳米金属氧化物溶液。

优选的，所述的金属或者金属氧化物纳米粉是气相纳米二氧化硅、氧化硅、氧化钛、氧化锌、镍、铝、银的纳米粉或者它们的混合物；所述的纳米金属氧化物溶液是20～40％的纳米氧化硅溶液、5～20％的纳米氧化钛溶液或二者的混合物。

优选的，胶结剂的组成成分及其重量百分含量为：有色粘稠状液体23％、树脂12％、固化剂15.5％、色浆39％、1～3％粉煤灰4％、脱模腊2.5％、硅胶4％。

所述的纳米石材的生产方法，包括以下步骤：

(1)配制胶结剂：选用有色粘稠状液体、树脂、固化剂、色浆、1～3％粉煤灰、脱模腊、以及硅胶，混合均匀作为胶结剂；

(2)选用天然石材、工业废渣或者它们的混合物作为主材料，并且将主材料进行搅拌、粉碎后装入模具中；

(3)在模具中装入纳米材料，与主材料搅拌均匀；

(4)将步骤(1)中配制好的胶结剂装入模具中，与其他材料搅拌均匀；

(5)把模具中的空气抽空，进行高压真空成型；

(6)把成型后的材料烘干，烘干温度为70～200摄氏度，时间为3～6小时；

(7)对纳米石材进行打磨、抛光。

有益效果：本发明所述的纳米石材通体材料一致，通过添加纳米材料改变人造石材的性能，得到的纳米石材具有韧性好硬度高、长期使用不易磨损的特点，同时，耐污性能优良、耐高温，即使对原材料进行再加工或者打磨修复也不会改变其性能，能从根本上解决人造石材存在的问题；而且，该纳米石材的生产方法操作简单、成本低，可广泛运用于公共建筑和室内装修行业。

具体实施方式

实施例1

一种纳米石材，包含主材料、胶结剂和纳米材料，各组成成分的重量百分含量为：纳米材料1～20％、主材料65～90％，胶结剂3～15％；主材料为天然石材和(或)工业废渣，胶结剂为固化剂、色浆等配以聚合物或无机胶粘剂的混合物，纳米材料是金属或者金属氧化物纳米粉，或者纳米金属氧化物溶液。

上述天然石材可以用普通石粉、石子、或者河沙，工业废渣可以用废弃的玻璃镜片、矿渣等。

所述胶结剂的组成成分及其重量百分含量为：有色粘稠状液体23％、树脂12％、固化剂15.5％、色浆39％、1～3％粉煤灰4％、脱模腊2.5％、硅胶4％。

所述的金属或者金属氧化物纳米粉是气相纳米二氧化硅、氧化硅、氧化钛、氧化锌、镍、铝、银的纳米粉或者它们的混合物；所述的纳米金属氧化物溶液是20～40％的纳米氧化硅溶液、5～20％的纳米氧化钛溶液或者它们的混合物。

按照以下步骤生产所述纳米石材：

(1)配制胶结剂：选用有色粘稠状液体、树脂、固化剂、色浆、1～3％粉煤灰、脱模腊、以及硅胶，混合均匀作为胶结剂；

(2)选用天然石材、工业废渣或者二者混合作为主材料，并且将主材料进行搅拌、粉碎后装入模具中；

(3)在模具中装入纳米材料，与主材料搅拌均匀；

(4)将步骤(1)中配制好的胶结剂装入模具中，与其他材料搅拌均匀；

(5)把模具中的空气抽空，进行高压真空成型；

(6)把成型后的材料烘干，烘干温度为70～200摄氏度，时间为3～6小时；

(7)对纳米石材进行打磨、抛光。

实施例2

一种纳米石材，各组成成分的重量百分含量为：氧化硅纳米粉5％、河沙和高炉废渣的混合物85％，胶结剂10％。所述胶结剂的组成成分与实施例1中的胶结剂相同。

实施例3

一种纳米石材，各组成成分的重量百分含量为：30％的纳米氧化硅溶液和10％的纳米氧化钛溶液的混合溶液15％、天然石子78％、胶结剂7％。所述胶结剂的组成成分与实施例1中的胶结剂相同。

本发明所提供的纳米石材是由纳米材料加废弃的玻璃镜片、矿渣、河沙、天然石粉、胶结剂，经过真空浇铸或模压成型的矿物填充型高分子复合材料(简称实体面材或实心板材)，是一种无放射性元素、环保型的、可重复利用的绿色新型建筑装饰材料。具有以下特点：

一、高贵柔和的外表。纳米石材花色品种多，色彩明快，自然高雅，现代感实足，足显其高贵和丰富的内涵，是追求心灵意境的完美体现。

二、不含放射性元素。不会像天然石材那样出现对人体的放射性伤害，是现代最为安全的绿色环保型材料，且国家鼓励生产。

三、阻燃耐高温，无毒无味。其不会因冷热突变而裂开或扭曲变形。可与食物经常接触，绝对安全。

四、耐污性能优良，抗菌卫生。因导入纳米材料改性后，其表面无毛细孔，吸水率极低，油烟不易渗透，细菌和霉菌无法寄生，是今日所能购买到的最干净卫生的新型表面装饰材料。

五、抗击强度高。其抗折，抗压及弯曲强度大大高于天然石材。

六、可打磨重新修补，具有可修复性。使用一段时间后，稍经打磨便可恢复如新，是目前厨具台面的首选材料。

七、易拼接无接缝。纳米石材手感畅滑，不同颜色的搭配，与星盆组合天一无缝，完美无缺。

八、具有木材的易加工性。纳米石材表里如一，致密度极高(实心无孔)，可随心所欲裁切、打磨、加工成各式各样的家具台面、厨卫台面及工艺品等，几乎没有任何设计制作上的限制。

本发明所述纳米石材通体材料一致，只是使用面做一下打磨即可，但整体性能优于普通瓷砖、地砖；同时，选用材料多样化，各种工业废渣均可，无污染、无异味，属于环保产品；而且，用途广泛，可用于洗手台面、底板、墙面、彩灯等。

Claims (5)

1.一种纳米石材，包含主材料和胶结剂，主材料为天然石材和(或)工业废渣，胶结剂为固化剂、色浆等配以聚合物或无机胶粘剂的混合物，其特征在于：还包含纳米材料，所述纳米石材组成成分的重量百分含量为：纳米材料1～20％、主材料65～90％，胶结剂3～15％。

2.根据权利要求1所述的纳米石材，其特征在于：所述的纳米材料是金属或者金属氧化物纳米粉，或者纳米金属氧化物溶液。

3.根据权利要求2所述的纳米石材，其特征在于：所述的金属或者金属氧化物纳米粉是气相纳米二氧化硅、氧化硅、氧化钛、氧化锌、镍、铝、银的纳米粉或者它们的混合物；所述的纳米金属氧化物溶液是20～40％的纳米氧化硅溶液、5～20％的纳米氧化钛溶液或者二者的混合物。

4.根据权利要求1所述的纳米石材，其特征在于：胶结剂的组成成分及其重量百分含量为：有色粘稠状液体23％、树脂12％、固化剂15.5％、色浆39％、1～3％粉煤灰4％、脱模腊2.5％、硅胶4％。

5.根据权利要求1～4任一项所述的纳米石材的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)配制胶结剂：选用有色粘稠状液体、树脂、固化剂、色浆、1～3％粉煤灰、脱模腊、以及硅胶，混合均匀作为胶结剂；

(2)选用天然石材、工业废渣或者其混合物作为主材料，并且将主材料进行搅拌、粉碎后装入模具中；

(3)在模具中装入纳米材料，与主材料搅拌均匀；

(4)将步骤(1)中配制好的胶结剂装入模具中，与其他材料搅拌均匀；

(5)把模具中的空气抽空，进行高压真空成型；

(6)把成型后的材料烘干，烘干温度为70～200摄氏度，时间为3～6小时；

(7)对纳米石材进行打磨、抛光。