CN105174828A - 高亮防污的人造石英石及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高亮防污的人造石英石及其制备方法，属于建筑材料的技术领域。本发明所述的高亮防污的人造石英石，其由以下工艺步骤制备得到：（1）压制成型：将乙烯基酯树脂、乙酰氧基硅烷、三烯丙基异氰脲酸酯、脂环族环氧树脂，和余量的石英砂混合均匀后用压机压制成型，得到人造石英石；（2）表面钝化：在上述人造石英石表面辊涂钝化剂，然后加热固化。其中，所述钝化剂由去金属离子胶体二氧化硅、氟锆酸，聚乙烯醇，和余量的水组成。本发明所述的人造石英石中石英砂的含量可以高达93%以上，质地坚硬，不仅光洁度高，而且具有优异的耐磨、防渗透、耐蚀和抗污性能。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料的技术领域，更具体的说，本发明涉及一种高亮防污的人造石英石及其制备方法。
背景技术
人造石英石（或金刚/刚石）发源地在西班牙，在2005年进入中国的时候叫赛利石，当人造石英石被越来越多的消费者认可后，2006年中国开始有人研发人造石英石，在2007年先后有很多厂家推出了国产的人造石英石。人造石英石作为新型的人造建材，在防潮、防酸、可拼性等方面有着天然石材无可比拟的优点。在天然石材资源日渐枯竭的今日，人造石英石是其最好的替代品。同时，人造石英石可采用废旧玻璃作原料，因而在保护环境的同时实现了资源再利用，这些优势让人造石英石成为建筑装饰行业的新贵，被广泛的应用到橱柜、卫浴、办公室和大型商场的地面、墙面装饰以及家居装饰行业。
目前，市场上的人造石英石主要采用不饱和树脂或添加丙烯酸酯类单体的不饱和树脂作为粘结材料，并且树脂的含量通常为10%左右或更高，导致其在使用过程中易产生划痕，降低其表面光洁度、耐污染性，同时耐老化尤其是耐腐蚀性较差，长期使用后会发生黄变，并且导致强度降低甚至产生裂纹。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高亮防污的人造石英石及其制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：
一种高亮防污的人造石英石，其特征在于：由以下工艺步骤制备得到：
（1）压制成型：将5.0~5.5wt%的乙烯基酯树脂、0.3~0.5wt%的乙酰氧基硅烷、0.1~0.3wt%的三烯丙基异氰脲酸酯、0.8~1.0wt%的脂环族环氧树脂，和余量的石英砂混合均匀后用压机压制成型，得到人造石英石；
（2）表面钝化：在上述人造石英石表面辊涂钝化剂，然后加热固化。
其中，所述钝化剂由25.0~30.0wt%的去金属离子胶体二氧化硅、0.1~0.5wt%的氟锆酸，3.0~5.0wt%的聚乙烯醇，和余量的水组成。
其中，所述钝化剂的辊涂量为1.0~10.0g/m2，优选为3.0~5.0g/m2。
其中，所述乙酰氧基硅烷选自甲基三乙酰氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷，或乙烯基三乙酰氧基硅烷中的至少一种。
其中，所述脂环族环氧树脂双（2，3-环氧基环戊基）醚、乙烯基环己烯二环氧化物、二异戊二烯二环氧化物中的一种。
其中，所述去金属离子胶体二氧化硅是指所述胶体二氧化硅中去除了碱金属离子并用水合氢离子取代。去除碱金属离子的方法例如可以通过离子交换树脂进行离子交换的方法。
其中，所述压制成型采用真空压制成型工艺，真空度控制在-0.08MPa以下，振动频率为30~60Hz，压制时间为3~10min。
其中，加热固化的温度为80~120℃，时间为60~90min。
本发明的第二方面，还涉及一种高亮防污的人造石英石的制备方法。
本发明所述的人造石英石的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）压制成型：将5.0~5.5wt%的乙烯基酯树脂、0.3~0.5wt%的乙酰氧基硅烷、0.1~0.3wt%的三烯丙基异氰脲酸酯、0.8~1.0wt%的脂环族环氧树脂，和余量的石英砂混合均匀后用压机压制成型，得到人造石英石；
（2）表面钝化：在上述人造石英石表面辊涂钝化剂，然后加热固化；其中，所述钝化剂由25.0~30.0wt%的去金属离子胶体二氧化硅、0.1~0.5wt%的氟锆酸，3.0~5.0wt%的聚乙烯醇，和余量的水组成。
其中，所述压制成型采用真空压制成型工艺，真空度控制在-0.08MPa以下，振动频率为30~60Hz，压制时间为3~10min。
其中，加热固化的温度为80~120℃，时间为60~90min。
本发明所述的高亮防污的人造石英石具有以下有益效果：
本发明所述的人造石英石中石英砂的含量可以高达93%以上，质地坚硬，不仅光洁度高，而且具有优异的耐磨、防渗透、耐蚀和抗污性能。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明所述的高亮防污的人造石英石及其制备方法做进一步的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
本发明所述的高亮防污的人造石英石，主要通过压制成型和表面钝化两个主要步骤得到。作为原料，在本发明中使用了乙烯基酯树脂、脂环族环氧树脂，并添加有少量的乙酰氧基硅烷、三烯丙基异氰脲酸酯，可以使得作为无机物的石英砂的含量即使高达93%以上，从而也相应提高了人造石英石的硬度、强度、致密度和耐老化性能；另外，在本发明中通过钝化处理，不仅提高了表面光洁度、抗油污能力，而且也显著提高了抗侵蚀性能，在潮湿环境或者浸渍条件下能够长期保持良好的力学性能。在本发明中，作为示例性地，所述乙烯基酯树脂可以选择双酚A型乙烯基酯树脂。作为优选地，所述乙酰氧基硅烷选自甲基三乙酰氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷，或乙烯基三乙酰氧基硅烷中的至少一种。所述脂环族环氧树脂双（2，3-环氧基环戊基）醚、乙烯基环己烯二环氧化物、二异戊二烯二环氧化物中的一种。在本发明中，所述去金属离子胶体二氧化硅是指所述胶体二氧化硅中去除了碱金属离子并用水合氢离子取代。去除碱金属离子的方法例如可以通过离子交换树脂进行离子交换的方法。
另外，作为本领域所熟知地，为了提高填充度通常会选择不同粒径分布的石英砂作为石英砂原料。作为示例性地，为了便于比较，在本发明的实施例和比较例中，所述石英砂中，粒径为20~40目的含量为15%，粒径为40~80目的含量为15%，粒径为80~120目的含量为30%，粒径为120~200目的含量为18%，粒径为325目以上的为余量。
实施例1
本实施例所述的人造石英石，使用的原料包括5.0wt%的双酚A型乙烯基酯树脂、0.3wt%的甲基三乙酰氧基硅烷、0.2wt%的三烯丙基异氰脲酸酯、0.8wt%的脂环族环氧树脂双（2，3-环氧基环戊基）醚，和余量的石英砂。作为钝化剂，其是通过在去离子水中，在搅拌条件下依次加入去金属离子胶体二氧化硅、聚乙烯醇（分子量约为5万）和氟锆酸，配置的钝化剂中去金属离子胶体二氧化硅的含量为25.0wt%的、0.1wt%的氟锆酸，5.0wt%的聚乙烯醇（分子量约为5万）。
本实施例的人造石英石的制备方法包括以下步骤：
1.按照上述原料配比进行配料，然后利用搅拌机搅拌混合均匀得到混合料；
2.将混合料利用布料车将混合料自动均匀平铺；
3.开启平台振动装置，在真空度为-0.08MPa的条件下，振动平台的频率控制为60Hz，压制时间为5min；
4.在步骤3得到的人造石英石表面辊涂钝化剂，钝化剂的辊涂量为5g/m2；
5.然后将其送入固化炉中，控制温度为80~100℃，时间为60~90min；
6.出炉后，在室温条件下养护24小时即可得到本实施例所述的人造石英石。
实施例2
本实施例所述的人造石英石，使用的原料包括5.5wt%的双酚A型乙烯基酯树脂、0.5wt%的乙烯基三乙酰氧基硅烷、0.2wt%的三烯丙基异氰脲酸酯、0.8wt%的乙烯基环己烯二环氧化物，和余量的石英砂。作为钝化剂，其是通过在去离子水中，在搅拌条件下依次加入去金属离子胶体二氧化硅、聚乙烯醇（分子量约为10万）和氟锆酸，配置的钝化剂中去金属离子胶体二氧化硅的含量为30.0wt%的、0.1wt%的氟锆酸，3.0wt%的聚乙烯醇（分子量约为10万）。
本实施例的人造石英石的制备方法包括以下步骤：
1.按照上述原料配比进行配料，然后利用搅拌机搅拌混合均匀得到混合料；
2.将混合料利用布料车将混合料自动均匀平铺；
3.开启平台振动装置，在真空度为-0.09MPa的条件下，振动平台的频率控制为60Hz，压制时间为5min；
4.在步骤3得到的人造石英石表面辊涂钝化剂，钝化剂的辊涂量为10g/m2；
5.然后将其送入固化炉中，控制温度为100~120℃，时间为60~90min；
6.出炉后，在室温条件下养护24小时即可得到本实施例所述的人造石英石。
实施例3
本实施例所述的人造石英石，使用的原料包括5.0wt%的双酚A型乙烯基酯树脂、0.3wt%的乙烯基三乙酰氧基硅烷、0.2wt%的三烯丙基异氰脲酸酯、1.0wt%的乙烯基环己烯二环氧化物，和余量的石英砂。作为钝化剂，其是通过在去离子水中，在搅拌条件下依次加入去金属离子胶体二氧化硅、聚乙烯醇（分子量约为10万）和氟锆酸，配置的钝化剂中去金属离子胶体二氧化硅的含量为30.0wt%的、0.2wt%的氟锆酸，3.0wt%的聚乙烯醇（分子量约为10万）。
本实施例的人造石英石的制备方法包括以下步骤：
1.按照上述原料配比进行配料，然后利用搅拌机搅拌混合均匀得到混合料；
2.将混合料利用布料车将混合料自动均匀平铺；
3.开启平台振动装置，在真空度为-0.09MPa的条件下，振动平台的频率控制为60Hz，压制时间为5min；
4.在步骤3得到的人造石英石表面辊涂钝化剂，钝化剂的辊涂量为10g/m2；
5.然后将其送入固化炉中，控制温度为100~120℃，时间为60~90min；
6.出炉后，在室温条件下养护24小时即可得到本实施例所述的人造石英石。
比较例1
本比较例所述的人造石英石，使用的原料包括7.0wt%的间苯不饱和聚酯树脂、0.3wt%的甲基三乙酰氧基硅烷、0.8wt%的脂环族环氧树脂双（2，3-环氧基环戊基）醚，和余量的石英砂。作为钝化剂，其是通过在去离子水中，在搅拌条件下依次加入去金属离子胶体二氧化硅、聚乙烯醇（分子量约为5万）和氟锆酸，配置的钝化剂中去金属离子胶体二氧化硅的含量为25.0wt%的、0.2wt%的氟锆酸，5.0wt%的聚乙烯醇（分子量约为5万）。
本比较例的人造石英石的制备方法包括以下步骤：
1.按照上述原料配比进行配料，然后利用搅拌机搅拌混合均匀得到混合料；
2.将混合料利用布料车将混合料自动均匀平铺；
3.开启平台振动装置，在真空度为-0.08MPa的条件下，振动平台的频率控制为60Hz，压制时间为5min；
4.在步骤3得到的人造石英石表面辊涂钝化剂，钝化剂的辊涂量为5g/m2；
5.然后将其送入固化炉中，控制温度为80~100℃，时间为60~90min；
6.出炉后，在室温条件下养护24小时即可得到本比较例所述的人造石英石。
比较例2
本比较例所述的人造石英石，使用的原料包括5.0wt%的双酚A型乙烯基酯树脂、0.3wt%的乙烯基三乙酰氧基硅烷、0.2wt%的三烯丙基异氰脲酸酯、1.0wt%的乙烯基环己烯二环氧化物，和余量的石英砂。作为钝化剂，其是通过在去离子水中，在搅拌条件下依次加入去金属离子胶体二氧化硅、聚乙烯醇（分子量约为10万）和有机硅改性水性环氧树脂，配置的钝化剂中去金属离子胶体二氧化硅的含量为30.0wt%的、0.6wt%的有机硅改性水性环氧树脂，3.0wt%的聚乙烯醇（分子量约为10万）。
本比较例的人造石英石的制备方法包括以下步骤：
1.按照上述原料配比进行配料，然后利用搅拌机搅拌混合均匀得到混合料；
2.将混合料利用布料车将混合料自动均匀平铺；
3.开启平台振动装置，在真空度为-0.09MPa的条件下，振动平台的频率控制为60Hz，压制时间为5min；
4.在步骤3得到的人造石英石表面辊涂钝化剂，钝化剂的辊涂量为5g/m2；
5.然后将其送入固化炉中，控制温度为100~120℃，时间为60~90min；
6.出炉后，在室温条件下养护24小时即可得到本比较例所述的人造石英石。
实施例1~3以及比较例1~2制备得到的人造石英石的性能如表1所示：
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 比较例1 | 比较例2 | |
| 抗压强度 (MPa) | 255 | 240 | 260 | 210 | 258 |
| 抗弯强度（MPa） | 78 | 72 | 80 | 47 | 79 |
| 冲击强度 （kJm-2） | 15.8 | 14.6 | 15.5 | 9.6 | 15.6 |
| 吸水率 （%） | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
另外，为了测量其耐久性和耐腐蚀性，分别将实施例1~3以及比较例1~2得到的人造石分别浸泡于5wt%的HCl溶液，和10wt%的NaOH溶液中1个月、2个月，然后取出干燥后测量其抗弯强度，结果如表2所示。
表2抗弯强度（MPa）
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 比较例1 | 比较例2 | |
| 5wt%的HCl溶液，1个月 | 78.1 | 71.1 | 79.9 | 45.0 | 73.0 |
| 5wt%的HCl溶液，2个月 | 73.0 | 66.9 | 78.3 | 39.2 | 51.5 |
| 10wt%的NaOH溶液，1个月 | 76.9 | 68.3 | 78.8 | 43.0 | 70.0 |
| 10wt%的NaOH溶液，2个月 | 72.5 | 63.5 | 75.1 | 32.5 | 44.7 |
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高亮防污的人造石英石，其特征在于：由以下工艺步骤制备得到：
（1）压制成型：将5.0~5.5wt%的乙烯基酯树脂、0.3~0.5wt%的乙酰氧基硅烷、0.1~0.3wt%的三烯丙基异氰脲酸酯、0.8~1.0wt%的脂环族环氧树脂，和余量的石英砂混合均匀后用压机压制成型，得到人造石英石；
（2）表面钝化：在上述人造石英石表面辊涂钝化剂，然后加热固化。
2.根据权利要求1所述的高亮防污的人造石英石，其特征在于：所述钝化剂由25.0~30.0wt%的去金属离子胶体二氧化硅、0.1~0.5wt%的氟锆酸，3.0~5.0wt%的聚乙烯醇，和余量的水组成。
3.根据权利要求2所述的高亮防污的人造石英石，其特征在于：所述钝化剂的辊涂量为1.0~10.0g/m2。
4.根据权利要求1所述的高亮防污的人造石英石，其特征在于：所述乙酰氧基硅烷选自甲基三乙酰氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷，或乙烯基三乙酰氧基硅烷中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的高亮防污的人造石英石，其特征在于：所述脂环族环氧树脂双（2，3-环氧基环戊基）醚、乙烯基环己烯二环氧化物、二异戊二烯二环氧化物中的一种。
6.根据权利要求1所述的高亮防污的人造石英石，其特征在于：所述压制成型采用真空压制成型工艺，真空度控制在-0.08MPa以下，振动频率为30~60Hz，压制时间为3~10min。
7.根据权利要求1所述的高亮防污的人造石英石，其特征在于：加热固化的温度为80~120℃，时间为60~90min。
8.一种人造石英石的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）压制成型：将5.0~5.5wt%的乙烯基酯树脂、0.3~0.5wt%的乙酰氧基硅烷、0.1~0.3wt%的三烯丙基异氰脲酸酯、0.8~1.0wt%的脂环族环氧树脂，和余量的石英砂混合均匀后用压机压制成型，得到人造石英石；
（2）表面钝化：在上述人造石英石表面辊涂钝化剂，然后加热固化；其中，所述钝化剂由25.0~30.0wt%的去金属离子胶体二氧化硅、0.1~0.5wt%的氟锆酸，3.0~5.0wt%的聚乙烯醇，和余量的水组成。
9.根据权利要求8所述的人造石英石的制备方法，其特征在于：所述压制成型采用真空压制成型工艺，真空度控制在-0.08MPa以下，振动频率为30~60Hz，压制时间为3~10min。
10.根据权利要求8所述的人造石英石的制备方法，其特征在于：加热固化的温度为80~120℃，时间为60~90min。
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Denomination of invention: High-light and anti-fouling artificial quartz stone and preparation method thereof Effective date of registration: 20180418 Granted publication date: 20161214 Pledgee: Bank of Quanzhou branch of the Bank of Quanzhou, Quangang branch Pledgor: Yixin New Material Co., Ltd. Registration number: 2018990000300 |