CN106346931B - 一种高强度环保石英石复合材料的制备方法 - Google Patents

一种高强度环保石英石复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度环保石英石复合材料的制备方法，包括步骤一：制备石英石混合料，将原料搅拌混合均匀后待用；步骤二：在模具底部铺设一层不锈钢板，将步骤一中制得的石英石混合料平铺于不锈钢板表面，划平石英石混合料表面后平铺一层气凝胶毡，然后再平铺一层PVC膜，在复合振动成型机内经真空高频振动、压实；步骤三：揭去PVC膜，将瓷砖贴合于气凝胶毡表面上，然后在固化炉中90‑105℃条件下固化2‑3小时，随炉冷却，脱模后取出不锈钢板、打磨定尺后得到所需石英石复合材料。采用本发明中的方法制备出的石英石复合材料尺寸可控、强度高、平面度好，扩大了石英石复合材料的适用范围。

Description

一种高强度环保石英石复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，具体涉及一种具备高强度的环保石英石复合材料的制备方法。
背景技术
人造石英石是一种新型的装饰材料，因其色彩艳丽美观、无辐射、耐磨耐蚀、抗老化防渗透等诸多优点，受到了家装市场的青睐，深受用户的喜爱，并逐渐取代天然大理石、花岗岩等传统装饰石材。人造石英石在使用的过程中多被制备成复合材料，如石英石陶瓷复合板、石英石铝蜂窝复合板、石英石大理石复合板等。石英石复合材料被广泛应用于墙面、台面、喷泉等装饰领域，外形美观且耐久使用。然而在实际加工制造的过程中，石英石复合材料的制备过程还存在以下一些问题：1、目前石英石复合材料的制备都是将石英石材料和其他材料机械切割成相同尺寸，然后再复合在一起，由于石英石材料硬度非常高，所以往往导致机械切割的效率非常慢，且良率低，造成成本飙升；2、由于使用上对复合材料平面度和强度的要求，石英石复合材料无法做到大尺寸，一旦尺寸偏大，则平面度和强度都会大幅降低，从而限制了石英石复合材料的使用范围。
发明内容
本发明中考虑到现有技术中加工石英石复合材料所存在的问题，提出了一种新的制备高强度的石英石复合材料的方法。本发明中并不采用将制备好的石英石材料直接与其他材料进行复合，而是从制备石英石的原材料选择入手，将石英石材料的制备、固化、成型与复合一起完成，利用石英石材料固化步骤之前无定型的特点，达到简化生产流程和工艺改良的效果。同时，采用本发明中的方法制备出的石英石复合材料尺寸可控、强度高、平面度好，扩大了石英石复合材料的适用范围。
本发明所要解决的技术问题通过以下步骤予以实现：
本发明中提供的一种高强度环保石英石复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：制备石英石混合料，所述混合料成分及重量份如下：
石英砂 20-30份
熔融石英粉 40-65份
不饱和聚酯树脂 10-18份
氨基固化剂 0.5-0.8份
硅烷偶联剂 0.05-0.1份
油酸 0.02-0.05份
磷酸甲酯 0.005-0.05份
有机锡稳定剂 0.04-0.08份
将上述原料搅拌混合均匀后待用；
步骤二：在模具底部铺设一层不锈钢板，将步骤一中制得的石英石混合料平铺于不锈钢板表面，划平石英石混合料表面后平铺一层气凝胶毡，然后再平铺一层PVC膜，在复合振动成型机内经真空高频振动、压实；
步骤三：揭去PVC膜，将瓷砖贴合于气凝胶毡表面上，然后在固化炉中90-105℃条件下固化2-3小时，随炉冷却，脱模后取出不锈钢板、打磨定尺后得到所需石英石复合材料。
石英砂和熔融石英粉颗粒粒度的选择直接关系着石英石复合材料中石英石板的质量，熔融石英粉的粒度分布以及所占质量百分比决定了石英砂颗粒之间的结合方式以及复合后的紧密程度。本发明中选用不饱和聚酯树脂和氨基固化剂作为复合材料成型过程中的固化介质，适量添加硅烷偶联剂有助于固化进行的更为完全，磷酸甲酯作为分散剂进行添加。进一步地，步骤一中石英石混合料中还可添加有质量份为2-5份的硬脂酸，以助于固化过程进行的更为彻底和均匀。
进一步优选原料，步骤一中的石英砂的颗粒粒度范围为100-150μm。步骤一中的熔融石英粉的粒度分布及所占质量分数为：1-5μm，5-10%；5-18μm，5-10%；18-30μm，10-20%；30-40μm，35-40%；40-60μm，18-25%；60-100μm，8-15%。
步骤二中，为了使复合材料整体平面度不受到材料厚度的影响，首先在模具底部铺设一层不锈钢板，然后再倒入石英石混合料进行压实成型。不锈钢板可有效限定石英石层的形状，通过调节不锈钢板的平面度，可有效控制石英石材料层的平面度，进一步限定，步骤二中的不锈钢板选择为硬度高、表面能低的沉淀硬化型不锈钢板。
铺设气凝胶毡是让石英石混合料表面更为平整，让压实过程进行地更为均匀。进一步地，步骤二中的气凝胶毡厚度为5-12mm，气凝胶毡过薄则易陷入石英石混合料中，达不到效果，过厚则影响压实过程，容易引进气泡。
进一步地，步骤二中复合振动成型机的成型参数为真空度10-3-10-2Pa，振动频率50-100Hz，压力为15-18吨。
进一步地，为增加粘合力，步骤三中瓷砖与气凝胶毡的贴合面上涂有由100-120重量份不饱和聚酯树脂和2-8重量份氨基固化剂构成的粘合剂。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明中提供的制备高强度石英石复合材料的方法为从制备石英石的原材料选择入手，将石英石材料的制备、固化、成型与复合一起完成，利用石英石材料固化步骤之前无定型的特点，达到简化生产流程和工艺改良的效果。
2、本发明中提供的制备高强度石英石复合材料的方法中未使用传统技术中的机械切割过程，应用本发明中的方法，仅需根据对复合材料形状厚度的需求调整模具和对应的工艺参数即可，不会产生因切割而导致的尾料、废料和粉尘，加工过程卫生环保。
3、采用本发明中的方法制备出的石英石复合材料尺寸可控、强度高、平面度好，扩大了石英石复合材料的适用范围。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的内容进行进一步的描述。
1、石英石混合料的制备
制备石英石混合料，所述混合料成分及重量份如下：
石英砂 28份
熔融石英粉 60份
不饱和聚酯树脂 16份
氨基固化剂 0.8份
硅烷偶联剂 0.07份
油酸 0.03份
磷酸甲酯 0.02份
有机锡稳定剂 0.05份
硬脂酸 2份
将上述原料在400r/min条件下分散30min待用。
其中石英砂颗粒粒度选择在120μm左右，熔融石英粉的粒度分布及所占质量分数为：1-5μm，8%；5-18μm，10%；18-30μm，12%；30-40μm，40%；40-60μm，22%；60-100μm，8%。
2、压实
在模具底部铺设一层沉淀硬化性不锈钢板（牌号为05Cr15Ni5Cu4Nb），钢板厚度为1.5cm，将上一步骤中制得的石英石混合料平铺于不锈钢板表面，划平石英石混合料表面后平铺一层厚度为6mm的气凝胶毡，然后再平铺一层PVC膜，在复合振动成型机内经真空高频振动、压实。
复合振动成型机的成型参数为：真空度10-2Pa，振动频率80Hz，压力为16吨。
3、固化
揭去PVC膜，将瓷砖贴合于气凝胶毡表面上，瓷砖与气凝胶毡的贴合面上涂有由120重量份不饱和聚酯树脂和7重量份氨基固化剂构成的粘合剂。然后在固化炉中100℃条件下固化3小时，随炉冷却，脱模后取出不锈钢板、打磨定尺后得到所需石英石复合材料。
实施例中制得的石英石复合材料强度高、平面度好，可制备石英石层厚度超过10mm的复合材料，相比现有技术中仅能制备5mm以下的石英石层的复合材料板，本发明中的方法扩大了石英石复合材料的适用范围。本发明中提供的制备高强度石英石复合材料的方法中未使用传统技术中的机械切割极易高温烧结过程，加工过程卫生环保、节能。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种高强度环保石英石复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：制备石英石混合料，所述混合料成分及重量份如下：
石英砂 20-30份
熔融石英粉 40-65份
不饱和聚酯树脂 10-18份
氨基固化剂 0.5-0.8份
硅烷偶联剂 0.05-0.1份
油酸 0.02-0.05份
磷酸甲酯 0.005-0.05份
有机锡稳定剂 0.04-0.08份
将上述原料搅拌混合均匀后待用；
步骤二：在模具底部铺设一层不锈钢板，将步骤一中制得的石英石混合料平铺于不锈钢板表面，划平石英石混合料表面后平铺一层气凝胶毡，然后再平铺一层PVC膜，在复合振动成型机内经真空振动、压实，上述复合振动成型机的成型参数为真空度10-3-10-2Pa，振动频率50-100Hz，压力为15-18吨；
步骤三：揭去PVC膜，将瓷砖贴合于气凝胶毡表面上，然后在固化炉中90-105℃条件下固化2-3小时，随炉冷却，脱模后取出不锈钢板、打磨定尺后得到所需石英石复合材料。
2.如权利要求1所述高强度环保石英石复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一中的石英砂的颗粒粒度范围为100-150μm。
3.如权利要求1所述高强度环保石英石复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一中的熔融石英粉的粒度分布及所占质量分数为：1-5μm，5-10%；5-18μm，5-10%；18-30μm，10-20%；30-40μm，35-40%；40-60μm，18-25%；60-100μm，8-15%。
4.如权利要求1所述高强度环保石英石复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一中石英石混合料中添加有质量份为2-5份的硬脂酸。
5.如权利要求1所述高强度环保石英石复合材料的制备方法，其特征在于：步骤二中的不锈钢板为沉淀硬化型不锈钢板。
6.如权利要求1所述高强度环保石英石复合材料的制备方法，其特征在于：步骤二中的气凝胶毡厚度为5-12mm。
7.如权利要求1所述高强度环保石英石复合材料的制备方法，其特征在于：步骤三中瓷砖与气凝胶毡的贴合面上涂有由100-120重量份不饱和聚酯树脂和2-8重量份氨基固化剂构成的粘合剂。
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