CN103130452A - 一种人造大理石的原料组合物和一种人造大理石 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种人造大理石的原料组合物，以原料组合物的总质量为基准，所述原料组合物中含有20-40wt%的不饱和聚酯树脂，20-50wt%的无机填料，15-40wt%的二氧化硅气凝胶，0.2-1wt%的固化剂，0.2-1wt%的促进剂。本发明还提供了一种人造大理石，通过将本发明提供的原料组合物混合均匀，然后转入模具中固化成型得到。本发明中，通过采用具有纳米多孔结构的二氧化硅气凝胶，制得的人造大理石具有轻质、优异阻燃性、耐候性和隔音性能优点。

Description

一种人造大理石的原料组合物和一种人造大理石

技术领域

本发明属于建筑装饰材料领域，尤其涉及一种人造大理石的原料组合物和一种人造大理石。

背景技术

人造大理石为近年来开发的一种新型建筑装饰材料，其由不饱和聚酯树脂与填充料制成，色彩多样，具有天然花岗岩的外观和质感，同时具备合成材料的可加工性能，在建筑装潢领域得到广泛应用。

目前市场上人造大理石的制备方法主要为：将不饱和聚酯树脂与固化剂、促进剂、填料以及各种阻燃助剂混合搅匀，然后在模具中固化成型。该人造大理石虽然具有一定阻燃性，但在接触明火时仍会被点燃，且燃烧会产生有害气体；同时该人造大理石使用一段时间后，会发黄、发脆以致龟裂，表面色泽变差。

发明内容

本发明解决了现有技术中的人造大理石阻燃性较差且燃烧后产生有害气体、易发黄发脆的技术问题。

本发明提供了一种人造大理石的原料组合物，以原料组合物的总质量为基准，所述原料组合物中含有20-40wt%的不饱和聚酯树脂，20-50wt%的无机填料，15-40wt%的二氧化硅气凝胶，0.2-1wt%的固化剂，0.2-1wt%的促进剂。

本发明还提供了一种人造大理石，所述人造大理石通过将本发明提供的原料组合物混合均匀，转入模具中固化成型得到。

本发明提供的人造大理石的原料组合物中，通过采用的二氧化硅气凝胶具有纳米多孔结构，其具有高比表面积、低密度、低介电常数和导热系数，耐1200℃高温，因此使得采用该原料组合物制得的人造大理石具有轻质、优异阻燃性和耐候性优点，长时间使用也不会出现表面发黄发脆；同时由于二氧化硅气凝胶与无机填料和不饱和聚酯树脂均具有良好的相容性，保证所得到的人造大理石具有良好的力学性能和隔音性能。   

具体实施方式

本发明提供了一种人造大理石的原料组合物，以原料组合物的总质量为基准，所述原料组合物中含有20-40wt%的不饱和聚酯树脂，20-50wt%的无机填料，15-40wt%的二氧化硅气凝胶，0.2-1wt%的固化剂，0.2-1wt%的促进剂。

优选情况下，以原料组合物的总质量为基准，所述原料组合物中含有25-35wt%的不饱和聚酯树脂，35-45wt%的无机填料，20-35wt%的二氧化硅气凝胶，0.2-0.5wt%的固化剂，0.2-0.5wt%的促进剂。

本发明中，所述不饱和聚酯树脂为采用现有技术中常用的各种不饱和聚酯树脂，例如可以选自邻苯二甲酸型不饱和聚酯、间苯二甲酸型不饱和聚酯、对苯二甲酸型不饱和聚酯、双酚A型不饱和聚酯或乙烯基型不饱和聚酯中的任意一种。优选情况下，所述不饱和聚酯树脂采用具有高纯度、高冲击性能、低收缩率和良好耐候性的间苯型不饱和聚酯树脂，例如可采用间苯二甲酸不饱和聚酯，但不局限于此。

所述无机填料为本领域技术人员常用的各种无机填料，例如可以选自氢氧化铝粉、滑石粉、碳酸钙粉、石膏粉中的任意一种。本发明中，优选采用白度≥94°、含水率≤0.2%、吸油度≤36、粒径为200-400目的氢氧化铝粉末；采用该氢氧化铝粉末的人造大理石，具有更高的透明质感和弯曲性能。

本发明中，所述固化剂和促进剂为本领域技术人员所公知；例如所述固化剂为过氧化甲乙酮，所述促进剂为环烷酸钴。所述促进剂能有效引发固化剂释放游离基，从而引发不饱和聚酯树脂发生交联固化，缩短固化时间。

本发明中，通过采用具有纳米多孔结构的二氧化硅气凝胶，其具有高比表面积、低密度、低介电常数（1.1-2.5）和导热系数（0.013-0.025w/(m·k)），耐1200℃高温，因此使得采用该原料组合物制得的人造大理石具有轻质、优异阻燃性和耐候性，长时间使用也不会出现表面发黄发脆。同时由于二氧化硅气凝胶与无机填料和不饱和聚酯树脂均具有良好的相容性，保证所得到的人造大理石具有良好的力学性能和隔音性能。

优选情况下，所述二氧化硅气凝胶的孔隙率为80-99.8%，孔径为1-100nm，比表面积为200-1000m²/g，密度为3-500kg/m³。该优选的二氧化硅气凝胶，具有折射率低、杨氏模量小、导热系数低更优点，能进一步保证人造大理石具有轻质、优异的阻燃性、耐高温性、隔音性和保温效果。

二氧化硅气凝胶的比表面积不宜过大，否则孔隙率会过大，导致人造大理石的冲击强度和弯曲强度大大降低；其比表面积也不宜过小，否则孔隙率过小，导致人造大理石的阻燃隔热性能、隔音性能降低。更优选情况下，所述二氧化硅气凝胶的比表面积为300-600 m²/g，密度为100-300 kg/m³。

优选情况下，所述二氧化硅气凝胶的粒度为5-15μm。本发明的发明人通过大量实验发现，若二氧化硅气凝胶的粒度太大，得到的人造大理石强度较低，易开裂；而粒度较小的二氧化硅气凝胶的成本过高，同时小粒度的二氧化硅气凝胶对人造大理石的性能改善程度较微弱，使得二氧化硅气凝胶的用量大大增加。

本发明中，所述二氧化硅气凝胶优选采用憎水型二氧化硅气凝胶，加入憎水型二氧化硅气凝胶所制得的人造大理石具有憎水作用，易清洁、耐污染。本发明中，所述憎水型二氧化硅气凝胶可直接通过二氧化硅气凝胶厂商采购得到，例如可采用纳诺高科SF型二氧化硅气凝胶。所述憎水型二氧化硅气凝胶也可通过自己合成，其合成步骤为本领域技术人员所公知，例如可以为：以正硅酸乙酯为原料，通过溶剂-凝胶法制成二氧化硅溶胶，然后浸泡于溶剂中进行溶剂交换和表面改性。改性后溶胶的表面为亲水性还是疏水性，由浸泡的溶剂决定。本发明中，由于要得到憎水型二氧化硅气凝胶，因此溶剂选择正己烷和六甲基二硅胺烷。然后对改性后的疏水性二氧化硅溶胶进行超临界干燥，最后磨成粉末，即得到所述憎水型二氧化硅气凝胶。

本发明中，所述原料组合物中还可含有各种常用助剂，以满足人造大理石的其他实际需求。例如，所述助剂选自光稳定剂、消泡剂中的一种或两种。优选情况下，以原料组合物的总质量为基准，助剂的含量为1.5-8wt%。

其中，所述光稳定剂可采用苯并三唑（例如UV-326），其性能稳定，对紫外线吸收强，能有效抑制光降解作用，提高本发明的人造大理石的耐候性能。所述消泡剂的作用为消除原料混合过程中产生的气泡，提高人造大理石的外观质量和强度。

优选情况下，所述助剂中含有光稳定剂和消泡剂。更优选情况下，以原料组合物的总质量为基准，所述光稳定剂的含量为0.6-3wt%，消泡剂的含量为1-4wt%。最优选情况下，以原料组合物的总质量为基准，所述光稳定剂的含量为1.5-2.5wt%，消泡剂的含量为1.5-3wt%。

本发明中，还可根据实际需要加入色浆，以满足人造大理石对于亮度、光泽以及颜色图案的各种要求。优选情况下，以原料组合物的总质量为基准，所述原料组合物中还含有0.6-2wt%的色浆。更优选情况下，以原料组合物的总质量为基准，所述色浆的含量为0.6-1.5wt%。

本发明提高了一种人造大理石，所述人造大理石本发明提供的原料组合物混合均匀，转入模具中固化成型得到。

本发明中，将原料组合物混合均匀的步骤包括：A、先将不饱和聚酯树脂、无机填料和二氧化硅气凝胶按比例混合均匀；B、往步骤A的混合体系中按比例加入固化剂和促进剂，并混合均匀。

如前所述，若所制备的人造大理石对亮度、光泽以及颜色图案有具体要求，则可加入色浆。因此，本发明中，步骤A中还包括加入色浆的步骤。

步骤B中还包括加入助剂的步骤。所述助剂的种类及含量如前所述，此处不再赘述。

本发明中，固化成型的温度和时间在本领域常用范围内即可，本发明没有特殊规定。例如，固化成型的固化温度为120-140℃。

本发明中，在固化成型完成并脱模后，还可进行砂光、抛光工艺，以改善人造大理石的外观质量。

本发明提供的人造大理石，采用二氧化硅气凝胶，其密度减小，质量较轻，具有良好的隔热性能、阻燃性能和吸引性能。如表1所示，本发明实施例1-4制备的人造大理石的质量密度为1.11-1.39 g/cm³，传热系数为0.36-0.52W/(m²·K)，在频率为100-5000Hz，厚度30mm的条件下，平均吸声系数为0.32-0.51，氧指数为43-53。

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例及对比例中所采用原料均通过商购得到。

实施例1

按照表1 中的质量配比，先将不饱和聚酯树脂、氢氧化铝、二氧化硅气凝胶（纳诺高科SF型二氧化硅气凝胶）、色浆混合均匀，然后加入固化剂、促进剂、光稳定剂和消泡剂，搅拌均匀，转入不锈钢模具中，120-140℃下固化成型，脱模后进行砂光、抛光，得到本实施例的人造大理石样品，记为S1。

实施例2-5

采用于实施例1相同的步骤制备人造大理石样品S2-S5，不同之处在于各组分的配比如表1所示。

对比例1

采用于实施例1相同的步骤制备人造大理石样品DS1，不同之处在于各组分的配比如表1所示。   

表1

上表1中，S1-S5中的不饱和聚酯树脂为间苯二甲酸不饱和聚酯，氢氧化铝的白度≥94°、含水率≤0.2%、吸油度≤36、粒径为300目，固化剂为过氧化甲乙酮，促进剂为环烷酸钴，光稳定剂为苯并三唑UV-326；S1、S3和S5中二氧化硅气凝胶的孔隙率为95%，孔径为30-70nm，比表面积为450m²/g，密度为200kg/m³，粒度为10μm，S2、S4中二氧化硅气凝胶的孔隙率为85%，孔径为20-50nm，比表面积为250m²/g，密度为350kg/m³，粒度为15μm。

性能测试：

采用中华人民共和国建材行业标准JC 908-2002公开的方法对人造大理石样品S1-S5和DS1进行测试，记录各样品的质量密度、隔热性能、吸音性能和阻燃性。测试条件：频率100-5000Hz，厚度为30mm。

测试结果如表2所示。   

表2

。

由上表1中S1-S5与DS1的测试结果比较可以看出，本发明实施例1-3制备得到的人造大理石样品S1-S5的质量密度为1.11-1.39 g/cm³，明显较对比例1的人造大理石样品DS1轻，说明本发明的人造大理石具有较低的质量密度；同时人造大理石样品S1-S5的传热系数为0.36-0.52W/(m²·K)，在频率为100-5000Hz，厚度30mm的条件下，平均吸声系数为0.32-0.51，氧指数为43-59，相对于DS1明显具有优异的阻燃性、耐候性和隔音性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种人造大理石的原料组合物，其特征在于，以原料组合物的总质量为基准，所述原料组合物中含有20-40wt%的不饱和聚酯树脂，20-50wt%的无机填料，15-40wt%的二氧化硅气凝胶，0.2-1wt%的固化剂，0.2-1wt%的促进剂。

2.根据权利要求1所述的原料组合物，其特征在于，以原料组合物的总质量为基准，所述原料组合物中含有25-35wt%的不饱和聚酯树脂，35-45wt%的无机填料，20-35wt%的二氧化硅气凝胶，0.2-0.5wt%的固化剂，0.2-0.5wt%的促进剂。

3.根据权利要求1或2所述的原料组合物，其特征在于，所述不饱和聚酯树脂选自邻苯二甲酸型不饱和聚酯、间苯二甲酸型不饱和聚酯、对苯二甲酸型不饱和聚酯、双酚A型不饱和聚酯或乙烯基型不饱和聚酯中的任意一种；所述无机填料选自氢氧化铝粉、滑石粉、碳酸钙粉、石膏粉中的任意一种；所述固化剂为过氧化甲乙酮，所述促进剂为环烷酸钴。

4.根据权利要求1或2所述的原料组合物，其特征在于，所述二氧化硅气凝胶的孔隙率为80-99.8%，孔径为1-100nm，比表面积为200-1000m²/g，密度为3-500kg/m³。

5.根据权利要求4所述的原料组合物，其特征在于，所述二氧化硅气凝胶的粒径为5-15μm。

6.根据权利要求4所述的原料组合物，其特征在于，所述二氧化硅气凝胶为憎水型二氧化硅气凝胶。

7.根据权利要求1或2所述的原料组合物，其特征在于，以原料组合物的总质量为基准，所述原料组合物中还含有1.5-8wt%的助剂；所述助剂选自光稳定剂、消泡剂中的一种或两种。

8.根据权利要求7所述的原料组合物，其特征在于，所述助剂中含有光稳定剂和消泡剂；以原料组合物的总质量为基准，所述光稳定剂的含量为0.6-3wt%，消泡剂的含量为1-4wt%。

9.根据权利要求8所述的原料组合物，其特征在于，以原料组合物的总质量为基准，所述光稳定剂的含量为1.5-2.5wt%，消泡剂的含量为1.5-3wt%。

10.根据权利要求1或2所述的原料组合物，其特征在于，以原料组合物的总质量为基准，所述原料组合物中还含有0.6-2wt%的色浆。

11.根据权利要求10所述的原料组合物，其特征在于，以原料组合物的总质量为基准，所述色浆的含量为0.6-1.5wt%。

12.一种人造大理石，其特征在于，所述人造大理石通过将权利要求1所述的原料组合物混合均匀，转入模具中固化成型得到。

13.根据权利要求12所述的人造大理石，其特征在于，将原料组合物混合均匀的步骤包括：A、先将不饱和聚酯树脂、无机填料和二氧化硅气凝胶按比例混合均匀；B、往步骤A的混合体系中按比例加入固化剂和促进剂，并混合均匀。

14.根据权利要求13所述的人造大理石，其特征在于，步骤A中还包括加入色浆的步骤。

15.根据权利要求13所述的人造大理石，其特征在于，步骤B中还包括加入助剂的步骤；所述助剂选自光稳定剂、消泡剂中的一种或两种。

16.根据权利要求12所述的人造大理石，其特征在于，固化成型的固化温度为120-140℃。