CN104230214A - 一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法，包括如下步骤：将天然石英粉加入到黏结剂中，搅拌均匀；在天然石英粉与黏结剂的混合物中加入骨料；加入促进剂、偶联剂、固化剂，搅拌均匀；真空振动压制，固化，得到人造彩色石英合成石。上述原料按照如下重量份数配比：天然石英粉10～30份、黏结剂7～20份、人工彩色石英砂50～85份。人工彩色石英砂由无机色浆料包裹天然石英砂后烘干并经高温烧结而成。本发明以彩色石英砂作为骨料，在固化后的切割、研磨、抛光等加工中不会产生各种颜料废水。本发明从源头彻底杜绝了颜料废水的产生，解决了人造合成石制造领域，可持续发展道路上一个悬而未决的技术难题。

Description

一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法
技术领域
本发明涉及一种人造合成石的配方和制备方法，尤其是一种人造彩色石英合成石的配方和制备方法。
背景技术
世界的人造合成石最早于20世纪60年代始于美国。1968年意大利百利通(Breton)公司推出第一条具有真空、搅拌、振动的人造石合成生产线，这是人造合成石真正具有现代意义的里程碑，它奠定了现代化人造合成石规模化生产的基础。从那时算起，人造合成石的规模化制造在全世界已经走过了50多年的发展历史。从那时起到本发明前，全世界的人造合成石制造技术和工艺一直都没有发生过比较重大的改变和显著进步。
意大利人造合成石制造技术和设备具有世界先进水平，意大利百利通公司是其杰出代表，它的人造合成石制造技术和工艺(以下统称“意大利百利通人造石技术”)是：
(碎石+树脂+色粉)常温常压混合→模具浇铸或压制成型→常温(或中低温)固化→切锯磨抛→覆膜包装→成品
意大利百利通人造石技术的特点是：
1、利用现代有机黏结剂技术，创新性地把它与石材制造很好地结合在一起，并用他们独创的连续化大生产设备制造出质量稳定、可靠、性能好、科技含量高的高品质人造合成石产品。
2、从技术工艺角度看，石材有机黏结剂在常压、常温下就可以固化，并不需要加热固化，也不需要能源消耗。但是为了提高规模化生产的速度和效益，规模企业一般都采用低温加热的方式使产品快速固化，缩短生产周期。由于低温加热温度低，能耗也就不高，但所带来的经济效益却很可观。
3、由于工艺简单，设备复杂程度也低，投资也就相对不大，更有利于自动化高效生产。
“意大利百利通人造石技术”处于世界领先水平。到2008年末，它在全世界已经卖出了180条以上的百利通人造合成石设备生产线。
4、意大利百利通人造石技术方案中的着色方法是：把无机或有机颜料分散、溶解在树脂里，靠树脂来黏结天然的石粒、石砂并包裹着色。由于色料与树脂的分散、溶解与兼容性问题，树脂硬度的相对较软等客观因素和技术难度，造成了人造合成石的光泽度很难提高、色彩单一、每批与每批颜色一致性差、成品合格率低等问题。人造合成石的这方面性能，在本发明前还是无法与天然花岗石，大理石等石材产品相比。
意大利百利通公司生产的百利通牌人造石英石产品所能达到的性能参数，及与天然石材性能的对比是：
通过对50多年的生产实践和经验的总结，我们发现“意大利百利通人造石技术”还存在着两个明显的不足和重大缺陷：
一是，生产的环境和废料处理的问题：
(1)目前世界上制造人造合成石所使用的黏结剂大都为邻苯型和间苯型不饱和聚脂树脂(UPR)。其由不饱和聚脂溶解在苯乙烯(St)里制成不饱和聚脂树脂。St在树脂中主要起稀释和交联作用，正常使用量一般在35％～45％。虽然不饱和聚脂树脂固化后对环境和人体不会带来破坏和健康危害，但是在常温下St的蒸汽压高，易挥发，有刺激性气味，它带来的作业环境会较差，不符合环保要求。
(2)固化后的彩色人造合成石毛坯料一般都需要经过切割、研磨、抛光等加工工序。加工中会产生各种颜料废水(主要成份是无机色料)和比较多的细砂和石粉(约占产品总重量的3％左右)。细砂和石粉比较好处理：量小的话，一般都是先过滤压干后再无害化填埋；量大的话，一般都把它制作成各种形状的建筑砖，废物回收再利用。但各种混合颜料废水就比较难处理了，虽然很多企业也采取了吸附、沉淀、过滤和循环处理等工艺技术进行处理，但也只能是减小污染，勉强达到环保要求，还未从根本上彻底解决该环保问题。它已成为人造合成石制造企业可持续发展道路上一个非常急迫，需要科学、有效地解决的重大环保问题。
二是，按“意大利百利通人造石技术”生产出的人造合成石产品，其在颜色、光泽、花纹、纹理和质感等方面还无法达到目前优质天然大理石、花岗石等石材所能达到的性能水平。作为建筑装饰材料，外观的鲜艳靓丽与美感是一个非常直观和重要的评判指标，它会直接影响人们判断它是否高端，是否高档等，这直接影响其销售价格的高低！以上几点主要体现在以下三个方面的问题：
1、颜色：色泽的鲜艳、纯正、深邃及层次感方面还无法表现或表现不足；
2、纹理和质感：图案纹理的自然、逼真、质感及多样性方面还无法表现或表现不足；
3、光泽度：光泽的靓丽、生动性方面还无法提高或效果不佳；
发明内容
本发明的发明目的在提出一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
根据本发明的一个方面，提供一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法，包括如下步骤：
准备人工彩色石英砂，人工彩色石英砂是由无机色浆料包裹天然石英砂后烘干并经高温烧结而成。
将天然石英粉加入到黏结剂中，搅拌均匀；
在天然石英粉与黏结剂的混合物中加入人工彩色石英砂，搅拌均匀；
加入促进剂，搅拌均匀；
加入偶联剂，搅拌均匀；
加入固化剂，搅拌均匀；
于真空环境下均匀布料后压制成形，再经固化，得到人造彩色石英合成石；
上述原料按照如下重量份数配比：天然石英粉10～30份、黏结剂7～20份、人工彩色石英砂50～85份。
本发明提供了一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法，以彩色石英砂作为骨料，在固化后的切割、研磨、抛光等加工工序中，不会产生各种颜料废水，本发明从源头彻底杜绝了颜料废水的产生，解决了人造合成石制造领域可持续发展道路上一个悬而未决的技术难题。
在一些实施方式中，黏结剂为经双环戊二烯(简称DCPD)或其衍生物改性的不饱和聚酯树脂(简称UPR)。
在人造合成石领域，目前国内外普遍使用的黏结剂为：邻苯型和间苯型不饱和聚脂树脂(UPR)，通用UPR中苯乙烯(简称St)含量一般为35％～45％，它由不饱和聚脂溶解在St里制得，St在其中主要起稀释和交联作用。虽然UPR固化后对环境和人体的健康无危害。但是在常温下，St的蒸汽压较高，易挥发，有刺激性气味，它带来的作业环境会较差，不符合环保要求。
本发明进一步优化了黏结剂，优化方法是：通过DCPD及其衍生物与UPR的结合，减少了St的用量，其机理是：
(a)由于DCPD加成法中的链中止反应可以降低UPR的分子重量，降低了粘度；
(b)、用DCPD对聚合物链的端基进行改性，使聚合物链具有非极性C-H末端，增强了树脂对St中的相溶性。
这两方面作用都降低了St的所需量，因而达到了降低St重量分数的目的。
经DCPD及其衍生物改性的不饱和聚酯树脂相对于其他改性树脂的优点体现在以下方面：
经DCPD及其衍生物改性后的UPR综合性能好，特别能满足石材行业所需的一些重要指标：如收缩率低(可从改性前的9％左右降到3％左右)；耐水性优良(可在水中长时间浸泡)；耐热性高(200℃以下热稳定性很强)、耐紫外光(可在阳光下长时间爆晒)、耐化学腐蚀好、低挥发性、制品机械性能高(如弯曲强度等)。
施工工艺性好、存储期长、固化时间短、黏接强度高、光泽度高、成本较低等特点。
DCPD和St的接枝共聚具有良好的亲和性、相容性和互容性。由于DCPD分子中含有多个不饱和双键，化学性质活泼。DCPD是端基封闭剂，DCPD加成在不饱和聚脂分子链两端，当树脂固化时，在引发剂作用下，固化反应放热到一定温度时，DCPD封端中的五元环上的不饱和双键打开成为交联点，参与交联反应，增加了交联密度，从而改变了树脂的性能
因此，用DCPD改性后的UPR，St的挥发性和挥发量大幅度减少。据实际测量:其挥发量可以减少50％以上(一种粗略算法：St使用量每降低1％，在固化阶段St挥发将降低5％)。
在一些实施方式中，黏结剂为DCPD改性气干性不饱和聚酯树脂、DCPD改性耐溶剂型不饱和聚酯树脂、丙烯酸双环戊二烯酯(DCPA)改性不饱和聚酯树脂。
在一些实施方式中，天然石英粉的粒径在325目以上，人工彩色石英砂为形状不等径的球形粒子群，粒子群的粒度分布呈孔隙互补的级配。
粒子群的粒度分布呈孔隙互补的级配，可以大大提高制品的密实度、吸水率、冻融性等物理性能。
在一些实施方式中，人工彩色石英砂包括粒径在5～20目的人工彩色石英砂粗骨料、20～80目的人工彩色石英砂中骨料、80～200目的人工彩色石英砂细骨料；上述多种人工彩色石英砂按照如下重量份数配比：人工彩色石英砂粗骨料20～40份，人工彩色石英砂中骨料40～60份，人工彩色石英砂细骨料20～40份。
粒子群的粒度分布呈孔隙互补的级配，可以大大提高制品的密实度、吸水率、冻融性等物理性能。
在一些实施方式中，在加入固化剂前还加入人工彩色石英砂重量的30％以下的辅助性材料，辅助性材料为：透明石英砂、透明碎玻璃、夜光材料、金属片中的一种或者多种，辅助性材料的粒径在5～40目。
加入合适的辅助性材料可以提高产品的视觉美感，使产品在阳光下有瑰丽、绚烂的视觉感受。
在一些实施方式中，固化剂为过氧化甲乙酮(MEKP)、过氧化环乙酮(CHP)、过氧化2-乙基己酸叔丁酯(TBPO)；偶联剂为有机硅烷偶联剂，促进剂为环烷酸钴、异辛酸钴；
固化剂的重量为黏结剂重量的0.02％～0.6％；偶联剂的重量为黏结剂重量的0.01％～0.4％；促进剂的重量为黏结剂重量的0.01％～0.5％。
有机硅烷偶联剂的通式为RSiX3，可选的品种有：中国科学院的KH-507、KH-1714；日本信越化学的KE420、KE340、KE109等。
在一些实施方式中，所述固化是将已加入人工彩色石英砂、促进剂、偶联剂、固化剂的混合物经匀料设备均匀布料，并在真空机抽真空后压制成形，然后置于150℃以下的固化炉中固化。
在一些实施方式中，黏结剂中还包括重量分数为20％～35％的反应型溶解剂，反应型溶解剂为苯乙烯(St)。
应当指出，本发明采用的彩色石英砂的理化性能指标应当符合GB/T14684-2011《建设用砂》；GB/T 1768《色漆和清漆耐磨性的测试旋转橡胶砂轮法》；JC/T 753-2001《硅质玻璃原料化学分析方法》；JC/T 1071-2008《沥青瓦用彩砂》的标准。目前世界和中国都还没有有关《彩色石英砂》的任何标准。本发明所选用的石英彩砂，在理论上只要能满足特定的各项理化指标，不论是人工彩砂还是天然彩砂都是可以选用的。
具体实施方式
实施例1：
本发明提供了一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法，包括如下步骤：
准备人工彩色石英砂，人工彩色石英砂是由无机色浆料包裹天然石英砂后烘干并经高温烧结而成。
将天然石英粉加入到黏结剂中，搅拌均匀；黏结剂为DCPD改性气干性不饱和聚酯树脂。黏结剂中还包括重量分数为30％的反应型溶解剂，反应型溶解剂为苯乙烯(St)。
在天然石英粉与黏结剂的混合物中加入人工彩色石英砂，搅拌均匀；天然石英粉的粒径在325目以上。
加入促进剂，搅拌均匀；促进剂为环烷酸钴；用量为黏结剂重量的0.2％。
加入偶联剂，搅拌均匀；偶联剂为有机硅烷偶联剂，用量为黏结剂重量的0.2％。
加入固化剂，搅拌均匀；固化剂为过氧化甲乙酮(MEKP)，用量为黏结剂重量的0.3％。
于真空环境下均匀布料后压制成形，再经固化，得到人造彩色石英合成石；更为具体，固化是将已加入人工彩色石英砂、促进剂、偶联剂、固化剂的混合物经匀料设备均匀布料后，在真空机抽真空后压制成形，然后置于150℃的固化炉中固化。
上述原料按照如下重量份数配比：天然石英粉20份、黏结剂15份、人工彩色石英砂65份。
人工彩色石英砂为形状不等径的球形粒子群，粒子群的粒度分布呈孔隙互补的级配。更具体的，人工彩色石英砂包括粒径在5～20目的人工彩色石英砂粗骨料、20～80目的人工彩色石英砂中骨料、80～200目的人工彩色石英砂细骨料；上述多种人工彩色石英砂按照如下重量份数配比：人工彩色石英砂粗骨料30份，人工彩色石英砂中骨料50份，人工彩色石英砂细骨料30份。
本发明提供了一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法，以彩色石英砂作为骨料，在固化后的切割、研磨、抛光等加工工序中，不会产生各种颜料废水，本发明从源头彻底杜绝了颜料废水的产生，解决了人造合成石制造领域可持续发展道路上一个悬而未决的技术难题。
此外，本发明进一步优化了黏结剂，经过改性后的黏结剂可与溶解剂进行交联反应，降低了溶解剂的使用量，并且降低了溶解剂的挥发性效应，更加符合环保要求。
更近一步：粒子群的粒度分布呈孔隙互补的级配，可以大大提高制品的密实度、吸水率、冻融性等物理性能。
以本实施例制作的人造彩色石英合成石具备如下物理强度：
项目 数值 标准
抗压强度/MPa 278 德国DIN 52105测试标准
抗弯强度/MPa 178 意大利UNI 10443测试标准
冲击试验/J 41.6 意大利UNI 10442测试标准
吸水率/％ 0.01 意大利DIN 10444测试标准
冻融25次后抗压强度/MPa 258 德国DIN 52104测试标准
耐磨损/mm3 160 意大利UNI 10532测试标准
表观密度/(g/cm3) 2.59 意大利DIN 10444测试标准
本实施例采用的黏结剂主要为DCPD改性气干性不饱和聚酯树脂。用现有的半缩聚法制得含量为85％的DCPD改性气干性UPR与中国191#通用UPR进行实验对比数据如下：
表1 DCPD改性树脂与191*树脂化学物理及力学性能比较*
*191*树脂系部优产品。两种树脂在同等条件下测定。
表2 DCPD改性树脂与191*树脂浇铸体耐热试验(重量损失％)*
*耐热试验是在120℃±1℃的温度场下加热24h。后又在150℃±1℃的温度下加热3h。每间隔3h测定一次重量，算出重量损失率。加热18h后191*试块出现裂缝。150℃下3h试块炭化龟裂。DCPD型试块仅颜色变得稍深。
表3 DCPD型树脂气干性表征指标
*DCPD型树脂不加石蜡**191*树脂加有石蜡
表4 树脂浇铸体耐化学腐蚀性能(重量变化％。)*
**-*表示减重
通过以上数据得出DCPD改性气干性UPR的黏结剂对人造彩色石英合成石还具有以下影响：
吸水率低(见表1，从约0.38％降到0.24％)；体积收缩率减少(见表1，从7.98％降到6.42％)；力学强度提高(见表1中的拉伸强度、弯曲强度、压缩强度对比)；硬度增大(见表1，从36提高到44)；气干性好(见表3)；耐热性良好(见表2)；耐腐蚀性强(见表4)等。
实施例2：
将实施例1中黏结剂替换为还包括重量分数为20％的反应型溶解剂，反应型溶解剂为苯乙烯(St)；
另加入人工彩色石英砂重量的30％的辅助性材料，辅助性材料为透明石英砂和金属片的混合物，辅助性材料的粒径在5～40目。
促进剂为异辛酸钴；用量为黏结剂重量的0.01％。
有机硅烷偶联剂，用量为黏结剂重量的0.01％。
固化剂为过氧化环乙酮(CHP)，其用量为黏结剂重量的0.02％。
固化是将已加入人工彩色石英砂、促进剂、偶联剂、固化剂的混合物经匀料设备均匀布料后，在真空机抽真空后压制成形，然后置于140℃的固化炉中固化。
上述原料按照如下重量份数配比：天然石英粉10份、黏结剂7份、人工彩色石英砂50份。人工彩色石英砂包括粒径在5～20目的人工彩色石英砂粗骨料、20～80目的人工彩色石英砂中骨料、80～200目的人工彩色石英砂细骨料；多种人工彩色石英砂按照如下重量份数配比：人工彩色石英砂粗骨料20份，人工彩色石英砂中骨料40份，人工彩色石英砂细骨料20份。
其他步骤与参量与实施例1相同，此处不再赘述。
以本实施例制作的人造彩色石英合成石具备如下物理强度：
项目 数值 标准
抗压强度/MPa 235 德国DIN 52105测试标准
抗弯强度/MPa 122 意大利UNI 10443测试标准
冲击试验/J 9.75 意大利UNI 10442测试标准
吸水率/％ 0.025 意大利DIN 10444测试标准
冻融25次后抗压强度/MPa 216 德国DIN 52104测试标准
耐磨损/mm3 142 意大利UNI 10532测试标准
表观密度/(g/cm3) 2.48 意大利DIN 10444测试标准
本实施例采用的黏结剂主要为DCPD改性气干性不饱和聚酯树。用半缩聚法制得85％含量DCPD改性UPR与中国191#通用UPR进行实验对比可发现，吸水率降低至0.31％，体积收缩率减少至6.72％。其他参数如实施例1。
实施例3：
将实施例1中黏结剂替换为还包括重量分数为35％的反应型溶解剂，反应型溶解剂为苯乙烯(St)；
另加入人工彩色石英砂重量的30％的辅助性材料，辅助性材料为透明石英砂和金属片的混合物，辅助性材料的粒径在5～40目。
促进剂为异辛酸钴；用量为黏结剂重量的0.5％。
有机硅烷偶联剂，用量为黏结剂重量的0.4％。
固化剂为过氧化2-乙基己酸叔丁酯(TBPO)，其用量为黏结剂重量的0.6％。
固化是将已加入人工彩色石英砂、促进剂、偶联剂、固化剂的混合物经匀料设备均匀布料后，在真空机抽真空后压制成形，然后置于145℃的固化炉中固化。
上述原料按照如下重量份数配比：天然石英粉30份、黏结剂20份、人工彩色石英砂85份。人工彩色石英砂包括粒径在5～20目的人工彩色石英砂粗骨料、20～80目的人工彩色石英砂中骨料、80～200目的人工彩色石英砂细骨料；多种人工彩色石英砂按照如下重量份数配比：人工彩色石英砂粗骨料40份，人工彩色石英砂中骨料60份，人工彩色石英砂细骨料40份。
其他步骤与参量与实施例1相同，此处不再赘述。
以本实施例制作的人造彩色石英合成石具备如下物理强度：
项目 数值 标准
抗压强度/MPa 242 德国DIN 52105测试标准
抗弯强度/MPa 99 意大利UNI 10443测试标准
冲击试验/J 24.52 意大利UNI 10442测试标准
吸水率/％ 0.03 意大利DIN 10444测试标准
冻融25次后抗压强度/MPa 225 德国DIN 52104测试标准
耐磨损/mm3 110 意大利UNI 10532测试标准
表观密度/(g/cm3) 2.51 意大利DIN 10444测试标准
本实施例采用的黏结剂主要为DCPD改性气干性不饱和聚酯树。用半缩聚法制得85％含量DCPD改性UPR与中国191#通用UPR进行实验对比可发现，吸水率降低至0.35％，体积收缩率减少至6.76％。其他参数如实施例1。
实施例4：
本发明提供了一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法，包括如下步骤：
准备人工彩色石英砂，的人工彩色石英砂是由无机色浆料包裹天然石英砂后烘干并经高温烧结而成。
将天然石英粉加入到黏结剂中，搅拌均匀；黏结剂为DCPD改性耐溶剂型不饱和聚酯树脂。黏结剂中还包括重量分数为20％～35％的反应型溶解剂，反应型溶解剂为苯乙烯(St)。
在天然石英粉与黏结剂的混合物中加入人工彩色石英砂，搅拌均匀；天然石英粉的粒径在325目以上。
加入人工彩色石英砂重量的30％以下的辅助性材料，辅助性材料为：透明石英砂、透明碎玻璃、夜光材料、金属片中的一种或者多种，辅助性材料的粒径在5～40目。
加入促进剂，搅拌均匀；促进剂为环烷酸钴、异辛酸钴；用量为黏结剂重量的0.01％～0.5％。
加入偶联剂，搅拌均匀；偶联剂为有机硅烷偶联剂，用量为黏结剂重量的0.01％～0.4％。
加入固化剂，搅拌均匀；固化剂为过氧化甲乙酮(MEKP)、过氧化环乙酮(CHP)、过氧化2-乙基己酸叔丁酯(TBPO)中的一种，用量为黏结剂重量的0.02％～0.6％。
于真空环境下均匀布料后压制成形，再经固化，得到人造彩色石英合成石；更为具体，固化是将已加入人工彩色石英砂、促进剂、偶联剂、固化剂的混合物经匀料设备均匀布料后，在真空机抽真空后压制成形，然后置于150℃以下的固化炉中固化。
上述原料按照如下重量份数配比：天然石英粉10～30份、黏结剂7～20份、人工彩色石英砂50～85份。
人工彩色石英砂为形状不等径的球形粒子群，粒子群的粒度分布呈孔隙互补的级配。更具体的，人工彩色石英砂包括粒径在5～20目的人工彩色石英砂粗骨料、20～80目的人工彩色石英砂中骨料、80～200目的人工彩色石英砂细骨料；上述多种人工彩色石英砂按照如下重量份数配比：人工彩色石英砂粗骨料20～40份，人工彩色石英砂中骨料40～60份，人工彩色石英砂细骨料20～40份。
本发明提供了一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法，以人工彩色石英砂作为骨料，在固化后的切割、研磨、抛光等加工工序中，不会产生各种颜料废水，本发明从源头彻底杜绝了颜料废水的产生，解决了人造合成石制造领域可持续发展道路上一个悬而未决的技术难题。
此外，本发明进一步优化了黏结剂，经过改性后的黏结剂可与溶解剂进行交联反应，降低了溶解剂的使用量，并且降低了溶解剂的挥发性效应，更加符合环保要求。
更近一步：粒子群的粒度分布呈孔隙互补的级配，可以大大提高制品的密实度、吸水率、冻融性等物理性能。
以本实施例制作的人造彩色石英合成石具备如下物理强度：
项目 数值 标准
抗压强度/MPa 203～258 德国DIN 52105测试标准
抗弯强度/MPa 72～118 意大利UNI 10443测试标准
冲击试验/J 8.9～28.87 意大利UNI 10442测试标准
吸水率/％ 0.05～0.01 意大利DIN 10444测试标准
冻融25次后抗压强度/MPa 198～243 德国DIN 52104测试标准
耐磨损/mm3 126～155 意大利UNI 10532测试标准
表观密度/(g/cm3) 2.45～2.58 意大利DIN 10444测试标准
本实施例采用的黏结剂主要为DCPD改性耐溶剂型不饱和聚酯树脂，其成品还具有：耐介质性、耐溶剂性等特点，由下表可见，其综合性能已明显超过了间苯型不饱和聚酯树脂。
下表为不同类型浇注体在不同介质、溶剂中浸泡90天后的质量变化率。
类型 水中 5％HNO3溶液 5％NaOH溶液
邻苯型 0.832％ 1.087％ 6.922％
间苯型 0.374％ 1.026％ 0.66l％
DCPD型 0.252％ 0.308％ 0.172％
实施例5：
本发明提供了一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法，包括如下步骤：
准备人工彩色石英砂，人工彩色石英砂是由无机色浆料包裹天然石英砂后烘干并经高温烧结而成。
将天然石英粉加入到黏结剂中，搅拌均匀；黏结剂为丙烯酸双环戊二烯酯(DCPA)改性不饱和聚酯树脂。黏结剂中还包括重量分数为20％～35％的反应型溶解剂，反应型溶解剂为苯乙烯(St)。
在天然石英粉与黏结剂的混合物中加入人工彩色石英砂，搅拌均匀；天然石英粉的粒径在325目以上。
加入人工彩色石英砂重量的30％以下的辅助性材料，辅助性材料为：透明石英砂、透明碎玻璃、夜光材料、金属片中的一种或者多种，辅助性材料的粒径在5～40目。
加入促进剂，搅拌均匀；促进剂为环烷酸钴、异辛酸钴；用量为黏结剂重量的0.01％～0.5％。
加入偶联剂，搅拌均匀；偶联剂为有机硅烷偶联剂，用量为黏结剂重量的0.01％～0.4％。
加入固化剂，搅拌均匀；固化剂为过氧化甲乙酮(MEKP)、过氧化环乙酮(CHP)、过氧化2-乙基己酸叔丁酯(TBPO)中的一种，用量为黏结剂重量的0.02％～0.6％。
于真空环境下均匀布料后压制成形，再经固化，得到人造彩色石英合成石；更为具体，固化是将已加入人工彩色石英砂、促进剂、偶联剂、固化剂的混合物经匀料设备均匀布料后，在真空机抽真空后压制成形，然后置于150℃以下的固化炉中固化。
上述原料按照如下重量份数配比：天然石英粉10～30份、黏结剂7～20份、人工彩色石英砂50～85份。
人工彩色石英砂为形状不等径的球形粒子群，多种人工人工彩色石英F梯度化的粒子群的粒度分布呈孔隙互补的级配。更具体的，人工彩色石英砂包括粒径在5～20目的人工彩色石英砂粗骨料、20～80目的人工彩色石英砂中骨料、80～200目的人工彩色石英砂细骨料；上述多种人工彩色石英砂按照如下重量份数配比：人工彩色石英砂粗骨料20～40份，人工彩色石英砂中骨料40～60份，人工彩色石英砂细骨料20～40份。
本发明提供了一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法，以人工彩色石英砂作为骨料，在固化后的切割、研磨、抛光等加工工序中，不会产生各种颜料废水，本发明从源头彻底杜绝了颜料废水的产生，解决了人造合成石制造领域可持续发展道路上一个悬而未决的技术难题。
此外，本发明进一步提出了丙烯酸双环戊二烯酯(DCPA)改性不饱和聚酯树脂作为黏结剂在人造合成石英石领域中的应用，其可与溶解剂苯乙烯进行交联反应，降低了溶解剂的使用量，并且降低了溶解剂的挥发性效应，更加符合环保要求。
更近一步：粒子群的粒度分布呈孔隙互补的级配，可以大大提高制品的密实度、吸水率、冻融性等物理性能。
以本实施例制作的人造彩色石英合成石具备如下物理强度：
项目 数值 标准
抗压强度/MPa 218～258 德国DIN 52105测试标准
抗弯强度/MPa 116～132 意大利UNI 10443测试标准
冲击试验/J 8.9～38.87 意大利UNI 10442测试标准
吸水率/％ 0.02～0.01 意大利DIN 10444测试标准
冻融25次后抗压强度/MPa 215～248 德国DIN 52104测试标准
耐磨损/mm3 120～145 意大利UNI 10532测试标准
表观密度/(g/cm3) 2.46～2.59 意大利DIN 10444测试标准
本实施例采用的黏结剂主要为双环戊二烯酯(DCPA)改性不饱和聚酯树脂。
DCPA是一种很有特点的功能单体，它也是很重要的光固化活性稀释剂。它表面能低黏度小、固含量高、低吸水率、收缩率小、硬度大、透明度性好。其主要性能除与实施例1的“DCPD改性气干性UPR”接近外，最突出的特质是透明性好，这一特质是石材行业所需要的。
以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法，其特征在于，包括如下步骤：
准备人工彩色石英砂，所述人工彩色石英砂是由无机色浆料包裹天然石英砂后烘干并经高温烧结而成；
将天然石英粉加入到黏结剂中，搅拌均匀；
在天然石英粉与黏结剂的混合物中加入所述人工彩色石英砂，搅拌均匀；
加入促进剂，搅拌均匀；
加入偶联剂，搅拌均匀；
加入固化剂，搅拌均匀；
于真空环境下均匀布料后压制成形，再经固化，得到人造彩色石英合成石；
上述原料按照如下重量份数配比：天然石英粉10～30份、黏结剂7～20份、人工彩色石英砂50～85份。
2.根据权利要求1所述的一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法，其特征在于，所述黏结剂为经双环戊二烯或其衍生物改性的不饱和聚酯树脂。
3.根据权利要求2所述的一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法，其特征在于，所述黏结剂为双环戊二烯改性气干性不饱和聚酯树脂、双环戊二烯改性耐溶剂型不饱和聚酯树脂、丙烯酸双环戊二烯酯改性不饱和聚酯树脂。
4.根据权利要求1所述的一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法，其特征在于，所述天然石英粉的粒径在325目以上，所述人工彩色石英砂为形状不等径的球形粒子群，所述粒子群的粒度分布呈孔隙互补的级配。
5.根据权利要求4所述的一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法，其特征在于，所述人工彩色石英砂包括粒径在5～20目的人工彩色石英砂粗骨料、20～80目的人工彩色石英砂中骨料、80～200目的人工彩色石英砂细骨料；
上述多种人工彩色石英砂按照如下重量份数配比：所述人工彩色石英砂粗骨料20～40份，所述人工彩色石英砂中骨料40～60份，所述人工彩色石英砂细骨料20～40份。
6.根据权利要求1所述的一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法，其特征在于，在加入固化剂前还加入所述人工彩色石英砂重量的30％以下的辅助性材料，所述辅助性材料为：透明石英砂、透明碎玻璃、夜光材料、金属片中的一种或者多种，所述辅助性材料的粒径在5～40目。
7.根据权利要求1所述的一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法，其特征在于：所述固化剂为过氧化甲乙酮、过氧化环乙酮、过氧化2-乙基己酸叔丁酯；所述偶联剂为有机硅烷偶联剂，所述促进剂为环烷酸钴、异辛酸钴；
所述固化剂的重量为所述黏结剂重量的0.02％～0.6％；
所述偶联剂的重量为所述黏结剂重量的0.01％～0.4％；
所述促进剂的重量为所述黏结剂重量的0.01％～0.5％。
8.根据权利要求1所述的一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法，其特征在于，所述固化是将已加入人工彩色石英砂、促进剂、偶联剂、固化剂的混合物经匀料设备均匀布料，并在真空机抽真空后压制成形，然后置于150℃以下的固化炉中固化。
9.根据权利要求2所述的一种由彩色石英砂制作人造彩色石英合成石的方法，其特征在于，所述黏结剂中还包括重量分数为20％～35％的反应型溶解剂，所述反应型溶解剂为苯乙烯。
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