CN107572883A

CN107572883A - 一种高强度人造石英石板材

Info

Publication number: CN107572883A
Application number: CN201710888501.1A
Authority: CN
Inventors: 陆顺欢
Original assignee: Foshan City Opal Stone Industry Co Ltd
Current assignee: Foshan City Opal Stone Industry Co Ltd
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2018-01-12

Abstract

本发明公开了一种高强度人造石英石板材，其由如下重量份数的原料制成：骨料85‑92份、树脂8‑10份、固化剂0.8‑2份、偶联剂0.8‑1份、色料0.1‑2份、抗菌剂1‑3份、天然木质素1‑2份、硫酸钠晶须3‑5份；所述骨料由颗粒填料和粉末填料组成，颗粒填料的重量百分比为20‑30%，粉末填料的重量百分比为：70‑80%；所述颗粒填料为粒径大小为5‑60目的玻璃颗粒和石英砂颗粒；所述粉末填料为粒径大小为160‑1200目的石英粉和重碳酸钙粉。本发明通过对原料配方的优化、改进、不同原料的相互配合，有效地提高了人造石英石板的强度、韧度等机械性能，且抗菌力强，抗菌作用持久，改善了人造石英石板的综合性能。

Description

一种高强度人造石英石板材

技术领域

本发明涉及建筑装饰技术领域，特别是涉及了一种高强度人造石英石板材。

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，因此，被广泛应用于酒店、餐厅、银行、医院、展览、实验室等公共建筑和厨房台面、洗脸台、厨卫墙面、餐桌、茶几、窗台、门套等家庭装修领域。

然而，现有技术中的人造石英石也有其固有的缺点，比如（1）人造石英石在使用时其表面难免会被细菌污染，但普通的人造石英石对细菌并没有抑制或者杀死的功效；（2）人造石英石普遍存在抗冲击性差，易折断，易开裂等一些物理性能上的缺陷。

发明内容

为了弥补已有技术的缺陷，本发明提供一种高强度人造石英石板材。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种高强度人造石英石板材，其由如下重量份数的原料制成：骨料85-92份、树脂8-10份、固化剂0.8-2份、偶联剂0.8-1份、色料0.1-2份、抗菌剂1-3份、天然木质素1-2份、硫酸钠晶须3-5份；所述骨料由颗粒填料和粉末填料组成，颗粒填料的重量百分比为20-30%，粉末填料的重量百分比为：70-80%；所述颗粒填料为粒径大小为5-60目的玻璃颗粒和石英砂颗粒，玻璃颗粒和石英砂颗粒的重量份数比为3:7；所述粉末填料为粒径大小为160-1200目的石英粉和重碳酸钙粉，其重量份数比为1:2。

本发明中，所述的天然木质素为粒度≤2cm的粉末状。所述天然木质素是指从含木质素的植物中，以物理粉碎、溶剂提取、生物降解、化学分解等方法分离获得的木质素。本发明中添加了木质素，一方面，木质素是网络状高聚物，当它与树脂、骨料复合之后，形成交联的网络结构，改善板材的性能；另一方面，木质素含有很多的酚羟基，是天然的抗菌剂，具有生物活性，可以改善抗菌效果；另一方面，木质素是一种多酚型聚合物，具有优良的耐紫外光老化的性能，在人造石英石中加入木质素，会改善人造石英石的光稳定性。

进一步地，所述树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂中的一种。

进一步地，偶联剂由以下重量百分比的成分组成：异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯28%、N-(β- 氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷41%、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷31%。

偶联剂种类众多，本发明人对大量的偶联剂进行筛选、优化，从而筛选确定出适合添加在人造石英石中的偶联剂的种类为异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，发明人经过研究发现，采用异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯、N-(β- 氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、和γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷复配作为偶联剂，一方面，在骨料和树脂之间形成了一个能传递应力的界面层，从而提高树脂对于骨料的连接力，可以增强骨料与树脂之间粘合强度；另一方面，对树脂进一步增韧，增加了人造石英石的力学性能。

进一步地，所述紫外线吸收剂为水杨酸苯酯、乙酰水杨酸、苯井三唑、2-羟基二苯酮中的至少一种。

进一步地，所述固化剂由以下重量百分比的成分组成：偶氮二异庚腈46%、过氧化环己酮18%、过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯36%。

固化剂种类众多，本发明人对大量的固化剂进行筛选、优化，从而筛选确定出适合添加在人造石英石中的固化剂由以下重量百分比的成分组成：偶氮二异庚腈46%、过氧化环己酮18%、过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯36%。发明人经过研究发现，单纯采用过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯作为固化剂，制备的人造石英石内应力大、易开裂，而加入过氧化环己酮可以避免上述问题，但会同时引起人造石英石硬度不够的问题。而本发明采用偶氮二异庚腈、过氧化环己酮、和过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯复配作为固化剂，并合理控制其用量配比，各组分相互配合，协同作用，使得制备的人造石英石的内应力小，性能可以达到最大表现，在提高人造石英石板材的固化度和后固化性能的同时降低引发温度和能耗，提高了固化剂的固化效率，本发明的固化剂的固化效率是传统的固化剂的3～5倍。

进一步地，所述抗菌剂以改性沸石和天然电气石的均匀混合物作为复合载体，在复合载体上负载硒氮钨共掺杂的纳米二氧化钛，所述的复合载体中，改性沸石和天然电气石的重量比为（2-3）∶1。

进一步地，所述抗菌剂的制备方法为：

（1）将钛酸异丙酯、异丙醇和三乙醇胺混合并搅拌1.5-2小时得到第一溶液，其中钛酸异丙酯、异丙醇、三乙醇胺的体积比为1:（5-6）：0.8；

（2）在去离子水中加入硒粉和草酸，搅拌均匀得到第二溶液，其中，硒粉和草酸的摩尔比为1:3，硒粉与钛酸异丙酯的摩尔比为1:15；

（3）在去离子水中加入尿素和柠檬酸，搅拌均匀得到第三溶液，其中，尿素和柠檬酸的摩尔比为1:1.5，尿素与钛酸异丙酯的摩尔比为1:20；

（4）在去离子水中加入钨酸铵和木醋液，得到第四溶液，其中，钨酸铵和木醋液的摩尔比为1:2，钨酸铵与钛酸异丙酯的摩尔比为1:30；

（5）将第二溶液、第三溶液和第四溶液混合为第四溶液，其中第四溶液的体积为30ml；

（6）将改性沸石和天然电气石按重量比（2-3）：1混合，再超细粉碎至平均粒径小于5.0μm，得到复合载体；

（7）在超声波的作用下，将第四溶液逐滴加入到上述第一溶液中，加入上述复合载体，继续搅拌1-3小时得到溶胶；

（8）将得到的溶胶放置陈化2～3天后放入马弗炉中，以5～10℃/分升温速度升温至190～200℃保温3.5～4小时，再以12～15℃/升温速率升温至550～580℃保温40～50min，随炉降温至室温下取出冷却研磨至粒径为200～400nm。

进一步地，所述改性沸石的制备方法为：对红辉沸石矿进行淘洗，粉碎加工至560-580目；以1g红辉沸石0.1M盐酸40ml为比例进行酸化，将酸化后的红辉沸石与15％的氯化钠在保温下搅拌反应3小时，室温下放置2小时，洗涤至中性，干燥后得改性沸石。采用上述方法得到的改性沸石可部分脱除沸石骨架铝以及去除孔道中的堆积物形成连续的空洞通道，增大沸石硅铝比及比表面积，大幅度提高其吸附性能和热稳定性。以改性沸石作为抗菌剂的载体，硒氮钨共掺杂的二氧化钛得到高效分布。

二氧化钛有锐钛型和金红石型两种晶型。具有化学性质稳定、无毒、无刺激、强屏蔽紫外线等特点。二氧化钛不仅能影响细菌繁殖力，还能破坏细菌的细胞膜结构，达到彻底降解细菌的目的。纳米二氧化钛属于非溶出型材料，在降解有机污染物和杀灭菌的同时，自身不分解、不溶出，光催化作用持久，并具有持久的杀菌、降解污染物效果。本发明采用硒氮钨共掺杂的纳米二氧化钛，与未经掺杂的纳米二氧化钛相比，由于硒、氮、钨的协同作用，使二氧化钛的能带隙变成更窄，因此对可见光的响应增强，而且抑制电子-空穴的复合，同时形成了晶格缺陷，有利于形成更多的Ti³⁺氧化中心，使得其杀菌性能明显提高。

本发明中添加了天然抗菌剂木醋液，木醋液可被吸附在改性沸石的空洞通道中，能够提供更长久的抗菌活性，具有安全、绿色环保的优点。

本发明中硒氮钨共掺杂的纳米二氧化钛粉末在应用时存在易团聚、难分散的问题，而将其负载于上述复合载体上可以克服上述缺陷。

本发明中二氧化钛在光作用下，被激活产生带负电的电子和带正电的空穴发生系列反应，形成空穴电子对，这些空穴电子被二氧化钛表面吸附的羟基和氧气分子捕获，生成羟基自由基和超氧化物阴离子自由基，新生成的自由基接触细菌，它们与细菌细胞内的组成成分反应，杀死细菌起到抗菌的作用，而二氧化钛本身是不会溶出和分解的，起到持久杀菌的作用。但是上述反应需要一定量的水分子，而本发明中的改性沸石和天然电气石可以提供充足的水分子，促进二氧化钛的杀菌。

本发明中硒氮钨共掺杂的纳米二氧化钛可以更好地吸收太阳光中的能量，提供给电气石，提高电气石的负离子释放能力，它是对复合载体中的电气石在抗菌效力方面具有增强作用的组分，两者具有协同增效作用，抗菌力强，抗菌作用持久。

本发明具有如下有益效果：

本发明通过对原料配方的优化、改进、不同原料的相互配合，有效地提高了人造石英石板的强度、韧度等机械性能，且抗菌力强，抗菌作用持久，改善了人造石英石板的综合性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。

实施例1

一种高强度人造石英石板材，其由如下重量份数的原料制成：骨料89份、树脂9份、固化剂1份、偶联剂0.9份、色料1.1份、抗菌剂2份、天然木质素1.5份、硫酸钠晶须4份；所述骨料由颗粒填料和粉末填料组成，颗粒填料的重量百分比为20-30%，粉末填料的重量百分比为：70-80%；所述颗粒填料为粒径大小为5-60目的玻璃颗粒和石英砂颗粒，玻璃颗粒和石英砂颗粒的重量份数比为3:7；所述粉末填料为粒径大小为160-1200目的石英粉和重碳酸钙粉，其重量份数比为1:2。

所述树脂为环氧树脂；所述偶联剂由以下重量百分比的成分组成：异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯28%、N-(β- 氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷41%、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷31%；所述紫外线吸收剂为水杨酸苯酯。

所述固化剂由以下重量百分比的成分组成：偶氮二异庚腈46%、过氧化环己酮18%、过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯36%。

所述抗菌剂以改性沸石和天然电气石的均匀混合物作为复合载体，在复合载体上负载硒氮钨共掺杂的纳米二氧化钛，所述的复合载体中，改性沸石和天然电气石的重量比为2∶1。

所述抗菌剂的制备方法为：

（1）将钛酸异丙酯、异丙醇和三乙醇胺混合并搅拌1.5-2小时得到第一溶液，其中钛酸异丙酯、异丙醇、三乙醇胺的体积比为1:5：0.8；

（6）将改性沸石和天然电气石按重量比2：1混合，再超细粉碎至平均粒径小于5.0μm，得到复合载体；其中所述改性沸石的制备方法为：对红辉沸石矿进行淘洗，粉碎加工至560-580目；以1g红辉沸石0.1M盐酸40ml为比例进行酸化，将酸化后的红辉沸石与15％的氯化钠在保温下搅拌反应3小时，室温下放置2小时，洗涤至中性，干燥后得改性沸石；

上述石英石板材的制备方法为：（1）按重量百分比称取各原料；（2）将原料混合，搅拌均匀，备用；（3）在模具中布料，得到坯料；（4）抽取坯料中的空气，将坯料压制成型；其中，抽取坯料中的空气要达到的真空度是-0.05MPa，压制规格为125吨/m²，压制时间为12min；（5）在炉内固化成型；其中，固化温度为65℃，固化时间为35min；（6）打磨、抛光后得到成品。

实施例2

一种高强度人造石英石板材，其由如下重量份数的原料制成：骨料85份、树脂10份、固化剂0.8份、偶联剂0.8份、色料0.1份、抗菌剂1份、天然木质素1份、硫酸钠晶须3份；所述骨料由颗粒填料和粉末填料组成，颗粒填料的重量百分比为25%，粉末填料的重量百分比为75%；所述颗粒填料为粒径大小为5-60目的玻璃颗粒和石英砂颗粒，玻璃颗粒和石英砂颗粒的重量份数比为3:7；所述粉末填料为粒径大小为160-1200目的石英粉和重碳酸钙粉，其重量份数比为1:2。

所述树脂为酚醛树脂；所述偶联剂由以下重量百分比的成分组成：异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯28%、N-(β- 氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷41%、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷31%；所述紫外线吸收剂为苯井三唑。

所述抗菌剂以改性沸石和天然电气石的均匀混合物作为复合载体，在复合载体上负载硒氮钨共掺杂的纳米二氧化钛，所述的复合载体中，改性沸石和天然电气石的重量比为3∶1。

所述抗菌剂的制备方法为：

（1）将钛酸异丙酯、异丙醇和三乙醇胺混合并搅拌1.5-2小时得到第一溶液，其中钛酸异丙酯、异丙醇、三乙醇胺的体积比为1:6：0.8；

（6）将改性沸石和天然电气石按重量比3：1混合，再超细粉碎至平均粒径小于5.0μm，得到复合载体；其中所述改性沸石的制备方法为：对红辉沸石矿进行淘洗，粉碎加工至560-580目；以1g红辉沸石0.1M盐酸40ml为比例进行酸化，将酸化后的红辉沸石与15％的氯化钠在保温下搅拌反应3小时，室温下放置2小时，洗涤至中性，干燥后得改性沸石；

上述石英石板材的制备方法为：（1）按重量百分比称取各原料；（2）将原料混合，搅拌均匀，备用；（3）在模具中布料，得到坯料；（4）抽取坯料中的空气，将坯料压制成型；其中，抽取坯料中的空气要达到的真空度是-0.06MPa，压制规格为60吨/m²，压制时间为15min；（5）在炉内固化成型；其中，固化温度为60℃，固化时间为32min；（6）打磨、抛光后得到成品。

实施例3

一种高强度人造石英石板材，其由如下重量份数的原料制成：骨料92份、树脂8份、固化剂2份、偶联剂1份、色料2份、抗菌剂3份、天然木质素2份、硫酸钠晶须5份；所述骨料由颗粒填料和粉末填料组成，颗粒填料的重量百分比为30%，粉末填料的重量百分比为70%；所述颗粒填料为粒径大小为5-60目的玻璃颗粒和石英砂颗粒，玻璃颗粒和石英砂颗粒的重量份数比为3:7；所述粉末填料为粒径大小为160-1200目的石英粉和重碳酸钙粉，其重量份数比为1:2。

所述树脂为聚氨酯树脂；所述偶联剂由以下重量百分比的成分组成：异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯28%、N-(β- 氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷41%、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷31%；所述紫外线吸收剂为2-羟基二苯酮。

所述抗菌剂的制备方法为：

上述石英石板材的制备方法为：（1）按重量百分比称取各原料；（2）将原料混合，搅拌均匀，备用；（3）在模具中布料，得到坯料；（4）抽取坯料中的空气，将坯料压制成型；其中，抽取坯料中的空气要达到的真空度是-0.07MPa，压制规格为68吨/m²，压制时间为6min；（5）在炉内固化成型；其中，固化温度为65℃，固化时间为30min；（6）打磨、抛光后得到成品。

对比例1

基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例中固化剂为偶氮二异庚腈。

对比例2

基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例中固化剂为过氧化环己酮。

对比例3

基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例中固化剂为过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯。

对比例4

基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例中偶联剂为异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯。

对比例5

基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例中偶联剂为N-(β- 氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

对比例6

基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例中偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。

对比例7

基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例中抗菌剂仅以改性沸石作为载体。

对比例8

基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例中抗菌剂仅以天然电气石作为载体。

对比例9

基于实施例1，不同之处仅在于：本对比例中在复合载体上负载未掺杂的纳米二氧化钛。

将本发明实施例1至3和对比例1-6所得人造石英石进行常规产品性能检测，该检测标准为：JC908-2013，根据检测，本发明实施例1至3的人造石英石板材均符合该标准，且相对于对比例1-6，实施例1至3的人造石英石板材的物理检测性能有明显增加，特别是莫氏硬度、落球冲击、弯曲强度和耐磨性能大大增强。

将本发明实施例1至3和和对比例7-9所制备的人造石英石进行抑菌实验，实验菌种为金黄色葡萄球菌，接种浓度为1.1×10⁶cfu/mL，通过测试24小时接触洗脱后的对数平均值的反对数来测定其抑菌效果，结果表明本发明实施例1至3的人造石英石的抗菌效果要明显优于对比例7-9。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高强度人造石英石板材，其由如下重量份数的原料制成：骨料85-92份、树脂8-10份、固化剂0.8-2份、偶联剂0.8-1份、色料0.1-2份、抗菌剂1-3份、天然木质素1-2份、硫酸钠晶须3-5份；所述骨料由颗粒填料和粉末填料组成，颗粒填料的重量百分比为20-30%，粉末填料的重量百分比为：70-80%；所述颗粒填料为粒径大小为5-60目的玻璃颗粒和石英砂颗粒，玻璃颗粒和石英砂颗粒的重量份数比为3:7；所述粉末填料为粒径大小为160-1200目的石英粉和重碳酸钙粉，其重量份数比为1:2。

2.如权利要求1所述的高强度人造石英石板材，其特征在于，所述树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂中的一种。

3.如权利要求1所述的高强度人造石英石板材，其特征在于，所述偶联剂由以下重量百分比的成分组成：异丙基三(异硬脂酰基)钛酸酯28%、N-(β- 氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷41%、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷31%。

4.如权利要求1所述的高强度人造石英石板材，其特征在于，所述紫外线吸收剂为水杨酸苯酯、乙酰水杨酸、苯井三唑、2-羟基二苯酮中的至少一种。

5.如权利要求1所述的高强度人造石英石板材，其特征在于，所述固化剂由以下重量百分比的成分组成：偶氮二异庚腈46%、过氧化环己酮18%、过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯36%。

6.如权利要求1所述的高强度人造石英石板材，其特征在于，所述抗菌剂以改性沸石和天然电气石的均匀混合物作为复合载体，在复合载体上负载硒氮钨共掺杂的纳米二氧化钛，所述的复合载体中，改性沸石和天然电气石的重量比为（2-3）∶1。

7.如权利要求6所述的高强度人造石英石板材，其特征在于，所述抗菌剂的制备方法为：

8.如权利要求6所述的高强度人造石英石板材，其特征在于，所述改性沸石的制备方法为：对红辉沸石矿进行淘洗，粉碎加工至560-580目；以1g红辉沸石0.1M盐酸40ml为比例进行酸化，将酸化后的红辉沸石与15％的氯化钠在保温下搅拌反应3小时，室温下放置2小时，洗涤至中性，干燥后得改性沸石。