CN105439500B - 一种利用改性废渣制备的环保型柔性饰面砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用改性废渣制备的环保型柔性饰面砖及其制备方法，解决了大量废渣的堆积严重污染环境的问题；同时，本发明的方法充分利用了废渣本身致密性好、强度高的特点，经过特定处理将其应用于柔性面砖中的作为骨料和填料，通过本发明所述的预处理方法后，改性废渣的稳定性好，可以更好地与聚合物结合，相对于现有柔性面砖，大幅提高了产品抗老化、抗冲击性能。
Description
技术领域
本发明涉及装饰材料技术领域，尤其涉及一种利用改性废渣制备的环保型柔性饰面砖及其制备方法。
背景技术
环保型柔性饰面砖与目前市面上的柔性石材相比，复配了改性废渣作为骨料和填料，对废弃资源进行综合利用。随着人们对建筑外观的要求越来越高，外墙装饰材料更加的多样化、复杂化。传统的石材、涂料、真石漆等已不能满足设计师的要求，伴随着新的品种应运而生，大量的资源也被消耗。作为新的外墙建筑材料—柔性饰面砖也不可避免，急需开发一种环保型产品。
柔性饰面砖是一种新型的建筑节能装饰材料，具有轻质、柔韧、安全便捷等特点，施工简便快捷、工期短，节约了空间和成本，而且不易脱落。适用于内外墙等建筑装饰，特别适用于高层建筑外饰面工程、建筑外立面装饰工程、城市旧城改造外墙面材、外保温体系的饰面层及弧形墙、拱形柱等异性建筑的饰面工程，打破了传统产品的局限性。
柔性饰面砖的特性使得产品在建筑外墙得到广泛运用，市场认可度高。但随之而来的问题，在制备产品过程中，水泥、重钙粉、滑石粉等自然资源大量被消耗，造成能源枯竭，并且这些资源在生产过程中会造成粉尘、噪音等污染，对环境产生破坏。与此同时其他行业大量的废渣无处可去，露天堆放，不仅侵占空间而且对周围环境造成影响。为了相应国家的“可持续发展”政策，急需对废弃资源进行再利用，减少产品对自然资源的消耗。
发明内容
本发明为解决现有技术中的上述问题提出的一种可以实现产品多功能性，并可工业化生产的环保型柔性饰面砖；同时可以利用改性废渣作为骨料和填料生产，并且具有优异的抗老化、抗冲击性能的更生态、更环保的柔性饰面砖。
为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：
一种利用改性废渣制备的环保型柔性饰面砖，包括以下组分：
其中，改性废渣通过废渣处理得到，所述废渣选自高炉矿渣、转炉渣、电炉渣、铁合金炉渣、电石渣、脱硫石膏或粉煤灰；
所述脱硫石膏和粉煤灰通过直接使用硅烷偶联剂改性处理得带改性废渣；
所述高炉矿渣、转炉渣、电炉渣、铁合金炉渣、电石渣采用下述步骤处理得到相应的改性废渣：
步骤1：挑选陈化时间3个月以上的原状冶炼废渣块，采用反击式破碎机或自磨机破碎得到粒径小于5mm的碎块；
步骤2：采用磁选方法除去其中的一些金属铁块和含FeO高的RO相渣，得到粒径合适、杂质较少的废渣；
步骤3：将废渣用10％NaOH溶液浸泡并加热5-10min，去除表面油渍，然后用5％H2SO4溶液浸泡30min，除去表面氧化物，最后用水冲洗至pH为7.0；
步骤4：利用磨机进行研磨处理，得到部分为粒径小于1mm的废渣颗粒，作为柔性饰面砖中的骨料使用；得到部分为比表面积为450-600m2/Kg的废渣微粉；
步骤5：将废渣微粉加热到100-120℃，以雾化法加入硅烷偶联剂进行改性，混合均匀，保持不少于5min的反应时间，得到改性废渣。
为了优化上述技术方案，本发明所采取的技术措施还包括：
优选地，上述聚合物为反应型乳液或自交联型乳液，所述反应型乳液选自聚氨酯乳液、环氧树脂乳液或光固化乳液，所述自交联型乳液选自丙烯酸乳液、苯丙乳液、有机硅乳液或氟碳乳液。
优选地，上所述阻燃剂选自十溴二苯醚、磷酸二氢铵、磷酸酯、氢氧化镁、氢氧化铝或红磷的一种或几种。
优选地，上所述润湿剂选自阴离子表面活性剂、多元醇表面活性剂、聚氧乙烯型表面活性剂的一种或几种。
优选地，上所述消泡剂选自硅油、聚醚类、高级醇、矿物油、植物油中的一种或几种。
优选地，上所述塑化剂为聚羧酸类高性能超塑化剂。
优选地，上所述增稠剂选自纤维素醚及其衍生物类增稠剂、缔合型碱溶胀增稠剂、聚氨酯增稠剂。
优选地，上所述pH调节剂选自氨水、AMP-95、氢氧化钠或叔胺。
优选地，上所述纤维选自聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维或聚氯乙烯纤维。
另一方面，本发明还提供一种制备上述的环保型柔性饰面砖的方法，包括以下步骤：
步骤一，在制备好的软质模具上喷涂透明高耐候罩面层；
步骤二，将颜色效果展示层材料喷涂在软质模具表面；
步骤三，将改性废渣以及其他组分按配比混合，低速搅拌，得到改性废渣浆料；
步骤四，将步骤三中得到的改性废渣浆料注入模具中，并振动融合；
步骤五，铺展粘贴对应要求的抗裂网格布形成抗裂增韧层；
步骤六，拉入烘干房进行烘干处理，成型后进行后处理工艺；
其中，步骤六中的烘干处理为在温度50～100℃、湿度30-60％的条件下养护14-20h；后处理包括尺寸切割以及打磨。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：首先，解决了大量废渣的堆积严重污染环境的问题；同时，本发明的方法充分利用了废渣本身致密性好、强度高的特点，经过特定处理将其应用于柔性面砖中的作为骨料和填料，通过本发明所述的预处理方法后，改性废渣的稳定性好，可以更好地与聚合物结合，相对于现有柔性面砖，大幅提高了产品抗老化、抗冲击性能。
具体实施方式
本发明提供了一种利用改性废渣制备的环保型柔性饰面砖，包括以下组分：
其中，改性废渣通过废渣处理得到，所述废渣选自高炉矿渣、转炉渣、电炉渣、铁合金炉渣、电石渣、脱硫石膏或粉煤灰；
所述脱硫石膏和粉煤灰通过直接使用硅烷偶联剂改性处理得带改性废渣；
所述高炉矿渣、转炉渣、电炉渣、铁合金炉渣、电石渣采用下述步骤处理得到相应的改性废渣：
步骤1：挑选陈化时间3个月以上的原状冶炼废渣块，采用反击式破碎机或自磨机破碎得到粒径小于5mm的碎块；
步骤2：采用磁选方法除去其中的一些金属铁块和含FeO高的RO相渣，得到粒径合适、杂质较少的废渣；
步骤3：将废渣用10％NaOH溶液浸泡并加热5-10min，去除表面油渍，然后用5％H2SO4溶液浸泡30min，除去表面氧化物，最后用水冲洗至pH为7.0；
步骤4：利用磨机进行研磨处理，得到部分为粒径小于1mm的废渣颗粒，作为柔性饰面砖中的骨料使用；得到部分为比表面积为450-600m2/Kg的废渣微粉；
步骤5：将废渣微粉加热到100-120℃，以雾化法加入硅烷偶联剂进行改性，混合均匀，保持不少于5min的反应时间，得到改性废渣。
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例1
本实施例中采用改性平炉渣，通过以下预处理步骤得到：
步骤1：挑选陈化时间5个月的平炉渣，采用反击式破碎机或自磨机破碎得到粒径小于5mm的碎块；
步骤2：采用磁选方法除去其中的一些金属铁块和含FeO高的RO相渣，得到粒径合适、杂质较少的平炉渣；
步骤3：将平炉渣用10％NaOH溶液浸泡并加热7min，去除表面油渍，然后用5％H2SO4溶液浸泡30min，除去表面氧化物，最后用水冲洗至pH为7.0；
步骤4：利用磨机进行研磨处理，得到一部分为粒径小于1mm的平炉渣颗粒，作为柔性饰面砖中的骨料使用；得到一部分为比表面积450m2/Kg的平炉渣微粉，作为柔性饰面砖中的填料使用。
步骤5：将平炉渣微粉加热到100℃，以雾化法加入硅烷偶联剂进行改性，混合均匀，保持6min的反应时间，得到改性平炉渣微粉；
本发明所述的环保型柔性饰面砖包括结构浆料制成的主体，其中，所述结构浆料包括胶结料、骨料、填料及高分子添加剂。所述料浆的具体组分包括：：
得到改性平炉渣后，通过如下步骤制备环保型柔性面砖：
步骤1，在制备好的软质模具，喷涂透明高耐候罩面层；
步骤2，颜色效果展示层材料喷涂在模具表面，根据要求采用不同工具；
步骤3，将改性平炉渣及其他原料按配比混合，低速搅拌，得到改性平炉渣浆料；
步骤4，将配置好的改性平炉渣浆料注入模具中，并振动融合；
步骤5，铺展粘贴对应要求的抗裂网格布形成抗裂增韧层；
步骤6，拉入烘干房进行烘干处理，成型后进行后处理工艺；
根据上述生产方法，其特征在于，烘干处理：温度在50℃、湿度在40％的条件下养护15h，成型后进行切割处理。
实施例2
本实施例中，采用转炉渣作为废渣，改性转炉渣需通过以下预处理步骤得到：
步骤1：挑选陈化时间5个月的转炉渣，采用反击式破碎机或自磨机破碎得到粒径小于5mm的碎块；
步骤2：采用磁选方法除去其中的一些金属铁块和含FeO高的RO相渣，得到粒径合适、杂质较少的转炉渣；
步骤3：将转炉渣用10％NaOH溶液浸泡并加热7min，去除表面油渍，然后用5％H2SO4溶液浸泡30min，除去表面氧化物，最后用水冲洗至pH为7.0；
步骤4：利用磨机进行研磨处理，得到一部分为粒径小于1mm的转炉渣颗粒，作为柔性饰面砖中的骨料使用；得到一部分为比表面积500m2/Kg的转炉渣微粉，作为柔性饰面砖中的填料使用。
步骤5：将转炉渣微粉加热到110℃，以雾化法加入硅烷偶联剂进行改性，混合均匀，保持6min的反应时间，得到改性转炉渣微粉；
本实施例中的环保型柔性饰面砖包括结构浆料制成的主体，其中，所述结构浆料包括胶结料、填料及高分子添加剂。料浆的具体组分包括：：
得到改性转炉渣后，通过如下步骤制备环保型柔性面砖：
步骤1，在制备好的软质模具，喷涂透明高耐候罩面层；
步骤2，颜色效果展示层材料喷涂在模具表面，根据要求采用不同工具；
步骤3，将改性转炉渣及其他原料按配比混合，低速搅拌，得到改性转炉渣浆料；
步骤4，将配置好的改性转炉渣浆料注入模具中，并振动融合；
步骤5，铺展粘贴对应要求的抗裂网格布形成抗裂增韧层；
步骤6，拉入烘干房进行烘干处理，成型后进行后处理工艺；
本实施例中，烘干处理为在温度60℃、湿度40％的条件下养护10h；砖成型后进行切割处理。
实施例3
本实施例中采用电炉渣作为改性电炉渣的原料，需通过以下预处理步骤得到：
步骤1：挑选陈化时间5个月的电炉渣，采用反击式破碎机或自磨机破碎得到粒径小于5mm的碎块；
步骤2：采用磁选方法除去其中的一些金属铁块和含FeO高的RO相渣，得到粒径合适、杂质较少的转炉渣；
步骤3：将电炉渣用10％NaOH溶液浸泡并加热7min，去除表面油渍，然后用5％H2SO4溶液浸泡30min，除去表面氧化物，最后用水冲洗至PH为7.0；
步骤4：利用磨机进行研磨处理，得到一部分为粒径小于1mm的电炉渣颗粒，作为柔性饰面砖中的骨料使用；得到一部分为比表面积550m2/Kg的电炉渣微粉，作为柔性饰面砖中的填料使用。
步骤5：将电炉渣微粉加热到120℃，以雾化法加入硅烷偶联剂进行改性，混合均匀，保持5min的反应时间，得到改性转炉渣微粉；
本实施例中，环保型柔性饰面砖包括结构浆料制成的主体，其中，所述结构浆料包括胶结料、填料及高分子添加剂。料浆的具体组分包括：：
得到改性电炉渣后，通过如下步骤制备环保型柔性面砖：
步骤1，在制备好的软质模具，喷涂透明高耐候罩面层；
步骤2，颜色效果展示层材料喷涂在模具表面，根据要求采用不同工具；
步骤3，将改性电炉渣及其他原料按配比混合，低速搅拌，得到改性电炉渣浆料；
步骤4，将配置好的改性电炉渣浆料注入模具中，并振动融合；
步骤5，铺展粘贴对应要求的抗裂网格布形成抗裂增韧层；
步骤6，拉入烘干房进行烘干处理，成型后进行后处理工艺；
上述制备方法中的烘干处理为在温度50℃、湿度50％的条件下养护15h，成型后进行打磨处理。
性能测试
测试方法：
产品的燃烧性能测试参照GB/T 8624-2012《建筑材料以及制品燃烧性能分级》中相关的试验方法测试。
产品的拉伸强度测试参照GB/T 529-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》中相关的试验方法测试，不包含背部网格布测试。
产品的吸水率测试参照JCT 311-2011《柔性饰面砖》中相关的试验方法测试。
产品的耐老化测试参照GB/T 1865-2009《色漆和清漆人工气候老化》中有关抗冻性试验方法，结果按GB/T 1766-2008《色漆和清漆涂层老化的评级方法》进行评定。
产品的柔性测试参照JCT 311-2011《柔性饰面砖》中相关的试验方法测试，将产品正面朝外紧贴直径为200mm的圆柱表面缓慢弯曲，观察产品表面是否有裂纹。
同时选用现有技术中的主流柔性砖作为对比进行测定，经过测试，以上实施例的产品的性能指标如下：
表1：本发明环保型柔性饰面砖与现有柔性砖性能比较
| 项目 | 现有柔性砖 | 实施案例1 | 实施案例2 | 实施案例3 |
| 燃烧性能 | B1级 | A级 | A级 | A级 |
| 拉伸强度(MPa) | 0.2 | 0.6 | 0.8 | 0.7 |
| 吸水率(％) | 5.8 | 2.5 | 3.4 | 2.2 |
| 耐老化(h) | 1500 | 2000 | 3000 | 2500 |
| 柔性 | 不开裂 | 不开裂 | 不开裂 | 不开裂 |
通过上表可以知道，本发明的环保型柔性饰面砖，具有更高的拉伸强度、更久的耐老化性，产品燃烧性能达到A级，产品致密性更高，吸水率降低。同时本发明提供的环保型柔性面砖的配比，可以大量利用废渣，产品更加生态环保。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (9)
1.一种利用改性废渣制备的环保型柔性饰面砖，其特征在于，包括以下组分：
其中，改性废渣通过废渣处理得到，所述废渣选自高炉矿渣、转炉渣、电炉渣、铁合金炉渣、电石渣、脱硫石膏或粉煤灰；
所述脱硫石膏和粉煤灰通过直接使用硅烷偶联剂改性处理得带改性废渣；
所述高炉矿渣、转炉渣、电炉渣、铁合金炉渣、电石渣采用下述步骤处理得到相应的改性废渣：
步骤1：挑选陈化时间3个月以上的原状冶炼废渣块，采用反击式破碎机或自磨机破碎得到粒径小于5mm的碎块；
步骤2：采用磁选方法除去其中的一些金属铁块和含FeO高的RO相渣，得到粒径合适、杂质较少的废渣；
步骤3：将废渣用10％NaOH溶液浸泡并加热5-10min，去除表面油渍，然后用5％H2SO4溶液浸泡30min，除去表面氧化物，最后用水冲洗至pH为7.0；
步骤4：利用磨机进行研磨处理，得到部分为粒径小于1mm的废渣颗粒，作为柔性饰面砖中的骨料使用；得到部分为比表面积为450-600m2/Kg的废渣微粉；
步骤5：将废渣微粉加热到100-120℃，以雾化法加入硅烷偶联剂进行改性，混合均匀，保持不少于5min的反应时间，得到改性废渣；
所述聚合物为反应型乳液或自交联型乳液，所述反应型乳液选自聚氨酯乳液、环氧树脂乳液或光固化乳液，所述自交联型乳液选自苯丙乳液、有机硅乳液或氟碳乳液。
2.根据权利要求1所述的环保型柔性饰面砖，其特征在于，所述阻燃剂选自十溴二苯醚、磷酸二氢铵、磷酸酯、氢氧化镁、氢氧化铝或红磷的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的环保型柔性饰面砖，其特征在于，所述润湿剂选自阴离子表面活性剂、多元醇表面活性剂、聚氧乙烯型表面活性剂的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的环保型柔性饰面砖，其特征在于，所述消泡剂选自硅油、聚醚类、高级醇、矿物油、植物油中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的环保型柔性饰面砖，其特征在于，所述塑化剂为聚羧酸类高性能超塑化剂。
6.根据权利要求1所述的环保型柔性饰面砖，其特征在于，所述增稠剂选自纤维素醚及其衍生物类增稠剂、缔合型碱溶胀增稠剂、聚氨酯增稠剂。
7.根据权利要求1所述的环保型柔性饰面砖，其特征在于，所述pH调节剂选自氨水、AMP-95、氢氧化钠或叔胺。
8.根据权利要求1所述的环保型柔性饰面砖，其特征在于，所述纤维选自聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维或聚氯乙烯纤维。
9.一种制备如权利要求1-8任意一项所述的环保型柔性饰面砖的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，在制备好的软质模具上喷涂透明高耐候罩面层；
步骤二，将颜色效果展示层材料喷涂在软质模具表面；
步骤三，将所述改性废渣以及其他组分按配比混合，低速搅拌，得到改性废渣浆料；
步骤四，将步骤三中得到的改性废渣浆料注入模具中，并振动融合；
步骤五，铺展粘贴对应要求的抗裂网格布形成抗裂增韧层；
步骤六，拉入烘干房进行烘干处理，成型后进行后处理工艺；
其中，所述步骤六中的烘干处理为在温度50～100℃、湿度30-60％的条件下养护14-20h；所述后处理包括尺寸切割以及打磨。
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