CN108297323A - 一种树脂与固体材料结合的复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于新型家居和建筑材料技术领域，具体涉及一种树脂与固体材料结合的复合材料及其制备方法。所述复合材料包括相互融合拼接的树脂和固体材料。通过在模具中放入固体材料后逐层浇筑，打磨，制得树脂和固体材料无缝融合的复合材料。本发明的优点在于，所述复合材料可做到树脂和固体材料的无缝融合拼接，得到的复合材料美观度好，树脂成型过程自定义化程度高，可根据需求任意造型。本发明复合材料能够保持与玻璃相同，甚至一致的透明度和质感，还可与木材、砂材、石材、金属钢材等任何固体材料无缝结合。本发明提供的制备方法，可以制造任意结构和色彩的树脂与固体材料无缝融合拼接的复合材料，还解决了大体量制作容易开裂和产生气泡的问题。

Description

一种树脂与固体材料结合的复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于新型家居和建筑材料技术领域，具体涉及一种树脂与固体材料结合的复合材料及其制备方法。

背景技术

人们生活中经常会用到一些复合材料，如在建筑墙面装饰、家具制作、家居装饰和客车内饰等方面，人们经常会遇到一些玻璃和其他固体做成的复合材料。然而，玻璃与固体材料的结合有三个缺点，1、玻璃成型固化后和其它材料的结合都是用螺栓、粘胶、吸盘、铆接和开槽插接等方式连接，不能平整、无缝的结合，拼接痕迹明显，强力粘胶还会对玻璃和固体材料造成腐蚀，不同材质间的缝隙，及粘接的不平整，都不可避免的对产品的性能造成影响且极大的影响了材料产品的美观度。例如：不同材质间的相对稳定性、日常清洁及美观产生不利影响；2、实际应用中，因玻璃受到厚度的限制，不能随意根据产品的设计和要结合的材料的外立面形成一个平面；且其产品的设计创作范围受到制作工艺的限制，不能为产品创作人提供充分的手段，实现产品的多样化创作；3、如果不使用传统的结合方式(螺栓、粘胶和吸盘等方式)，需要玻璃尚在熔化状态时与固体材料结合在一起，然而玻璃熔化的温度在摄氏1450度至摄氏1490度(引用文献：玻璃与陶瓷17卷2期：《硅酸盐玻璃熔化温度的计算》作者：大连轻工业学院，吴让融)。因此，要将玻璃和木材及钢材(钢材的熔化温度是摄氏1420度至摄氏1570度，木材的燃点在摄氏240度至摄氏275度)融合，熔化的玻璃浇筑时则必定会损坏需要结合的造型好的木材和钢材。因此，急需开发一种能克服上述缺陷的方法或者产品，以期能够在最大限度保留玻璃良好雾度和硬度的同时，又能与其他造型的固体材料进行美观的无缝拼接。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种树脂与固体材料结合的复合材料及其制备方法。

本发明所采用的具体技术方案为：

本发明首先提供了一种树脂与固体材料结合的复合材料，包括相互融合拼接的树脂和固体材料。

具体的，上述复合材料，所述固体材料包括石质材料、砂质材料、水泥材料、钢材材料、布料材料或玻璃材料，所述树脂包括环氧树脂和不饱和聚酯树脂。

其次，本发明还提供上述树脂与固体材料结合的复合材料的制备方法，包含以下步骤：

(1)准备固体材料：取固体材料，并将固体材料按照需求进行造型、清洗和上色，然后将固体材料置入模具，并在模具内预留与固体材料进行拼接的树脂位置；

(2)准备树脂：取树脂的各原料进行混合，得到树脂混合溶液；

(3)浇筑：将树脂混合溶液向模具预留的树脂位置进行逐层平铺浇筑；

(4)成型：浇筑完成后，待树脂混合溶液全部固化成型后即得。

(5)将所述粗制复合材料进一步打磨抛光即得到精制的复合材料。

根据本发明的具体实施方式，进一步的优选方案，所述打磨抛光依次包括以下步骤：依次用80、120、240、320、400、600、800、1000、1200、1500、2000、3000、5000、7000目的砂纸打磨，再用抛光蜡对所述复合材料的表面进行抛光。

根据本发明的具体实施方式，与固体材料所结合的树脂可选为环氧树脂，具体的：步骤(2)中所述树脂的各原料包括环氧树脂和固化剂，将所述环氧树脂和固化剂混合得到所述树脂混合溶液。进一步优选的，所述固化剂为二乙烯三胺、偏苯三酸酐或琏烯基琥珀酸酐，所述环氧树脂与固化剂的质量比为3:1。

根据本发明的具体实施方式，进一步的优选方案，与固体材料所结合的树脂可选为不饱和聚酯树脂，具体的：步骤(2)中所述树脂的各原料包括不饱和聚酯树脂、固化剂和固化促进剂，所述不饱和聚酯树脂包括苯乙烯、乙二醇、酸酐和顺酐；将所述苯乙烯、乙二醇、酸酐、顺酐、固化剂和固化促进剂混合得到所述树脂混合溶液。进一步优选的，所述固化剂为过氧化甲乙酮，所述固化促进剂为异辛酸钴，所述过氧化甲乙酮的添加量为不饱和聚酯树脂的0.6～0.8wt％，所述异辛酸钴的添加量为不饱和聚酯树脂的0.3～0.5wt％。

根据本发明的具体实施方式，进一步的优选方案，所述打磨抛光依次包括以下步骤：依次用80、120、240、320、400、600、800、1000、1200、1500、2000、3000、5000、7000目的砂纸打磨，再用抛光蜡对所述复合材料的表面进行抛光，用水清洗干净，干净毛巾擦干，擦干后用气枪进行喷漆，聚硅氮烷涂于所述复合材料表面进行镀晶；采用家具膜给所述复合材料的表面贴膜。

根据本发明的具体实施方式，进一步的优选方案，步骤(1)中：所用模具为硅胶。

根据本发明的具体实施方式，进一步的优选方案，步骤(2)中：取树脂的各原料进行混合后加入消泡剂，然后在真空机中脱泡得到树脂混合溶液；所述消泡剂在消泡剂和树脂的各原料的总重量中的占比为0.2％～0.8％；

根据本发明的具体实施方式，进一步的优选方案，步骤(3)中：浇筑时控制温度在50℃以下；优选的，逐层平铺浇筑时每层的厚度为5mm～10mm；

根据本发明的具体实施方式，进一步的优选方案，优选的，步骤(2)、(3)和(4)均控制温度为3-15℃，控制温度所采用的方式优选为冷盐水控温、冰柜控温和/或液氮控温。

本发明的有益效果为：

本发明通过树脂的浇筑技术将树脂和固体材料融合，提供了一种树脂与固体材料结合的复合材料，该复合材料的树脂部分具有玻璃一样的雾度和硬度，并且通过本发明所提供的制备方法所获得的复合材料，树脂与固体材料能够无缝进行拼合连接，连接处无明显连接痕迹，不渗漏风、水，美观度也大大加强。依据本发明所提供的方案，不论何种固体材料皆能与树脂紧密无缝的结合，且可以使用任何可以表现设计和创意的材料，融合在树脂材料的任何空间位置，自定义化程度高，创造者的创作空间也会更大。依据本发明所提供的方案，复合材料技术的使用者可根据设计和创意，进行无限制的造型和颜色搭配，满足对产品、造型和色彩的需求，进一步极大丰富产品的创作手段。依据本发明所提供的方案，树脂和固体材料结合的断面厚度可根据需要进行自由调节，而不会烧坏或腐蚀需要结合的固体材料。依据本发明所提供的方案，树脂与固体材料可以结合成一个无缝的整体，因此不存在两者之间结合处产生高度差影响产品美观的问题。依据本发明所提供的方案，经过打磨抛光处理后产品感官与玻璃相同，相较之于传统产品，美观度有增无减。依据本发明所提供的方案，通过温度的控制，可以实现大体量的复合材料制作，并且复合材料成型效果好，解决了现有树脂制作方法中存在的成型后的树脂易开裂、缩胶和大体量树脂成型产品产生大量气泡的问题。

具体实施方式

本发明的具体实施方式部分提供了一种树脂与固体材料结合的复合材料及其制备方法，下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步的具体说明：

实施例1

本实施例提供了一种树脂与固体材料结合的复合材料，具体制备过程如下：

(1)取紫光檀原木，清洗，上色，固定形状后放入茶几台面模具，该茶几台面模具为硅胶材质的模具；

(2)将环氧树脂与二乙烯三胺按质量比为3:1混匀，混匀过程为放热过程，采用液氮控制混匀过程中的温度，得到树脂混合溶液；

(3)向所述树脂混合溶液中加入消泡剂，所述消泡剂在环氧树脂、二乙烯三胺和消泡剂总质量中的占比为0.2％，将加入消泡剂的树脂混合溶液放入真空机中脱泡；

(4)将所述脱泡后的树脂混合溶液在模具中进行逐层平铺浇筑，在第一层基本固化时再在第一层的表面浇筑制作第二层，以此类推，整个过程采用液氮控温，使浇筑温度维持在20-50℃，所述平铺浇筑的树脂的厚度为5mm～10mm，当最后一层固化后脱模，得到粗制复合材料；

(5)将所述粗制复合材料自然冷却；

(6)将所述冷却后的粗制复合材料依次用80、120、240、320、400、600、800、1000、1200、1500、2000、3000、5000、7000目的砂纸打磨，再用抛光蜡对所述复合材料的表面进行抛光，用水清洗干净，干净毛巾擦干，擦干后用气枪进行喷漆，聚硅氮烷涂于所述复合材料表面进行镀晶；采用家具膜给所述复合材料的表面贴膜，即得到环氧树脂与紫光檀原木的复合材料。

通过上述步骤，可得到紫光檀原木与环氧树脂融合的成品茶几台面，紫光檀原木与环氧树脂的完美结合，使这种新型成品茶几台面成为一体，无缝，使用方便，美观度强。得到的环氧树脂与紫光檀原木融合拼接的成品茶几台面质量坚固，并且重复14次的实验制作中，均没有出现开裂和气泡现象。

实施例2

本实施例提供了一种树脂与固体材料结合的复合材料，具体制备过程如下：

(1)取砂质固体材料，并将其加工成花瓶的局部(花瓶的另一部分预置留待本实施例后续步骤采用树脂融合拼接填充)，清洗，上色，放入花瓶模具，该花瓶模具为硅胶材质的模具；

(2)将环氧树脂与偏苯三酸酐按质量比为3:1混匀，混匀过程为放热过程，采用液氮控制混匀过程中的温度，得到树脂混合溶液；

(3)向所述树脂混合溶液中加入消泡剂，所述消泡剂在环氧树脂、二乙烯三胺和消泡剂总质量中的占比为0.4％，将将加入消泡剂的树脂混合溶液放入真空机中脱泡；

(4)将所述脱泡后的树脂混合溶液在模具中进行逐层平铺浇筑，在第一层基本固化时再在第一层的表面浇筑制作第二层，以此类推，整个过程采用液氮控温，使浇筑温度维持在3-20℃，所述平铺浇筑的树脂的厚度为5mm～10mm，当最后一层环氧树脂固化后脱模，得到粗制复合材料；

(5)将所述粗制复合材料放入冰柜冷却；

(6)将所述冷却后的粗制复合材料依次用80、120、240、320、400、600、800、1000、1200、1500、2000、3000、5000、7000目的砂纸打磨，再用抛光蜡抛光蜡对所述复合材料的表面进行抛光，即得到所述环氧树脂与砂质固体材料结合的复合材料。

通过上述步骤，可得到砂质固体材料与环氧树脂融合的工艺花瓶，这种花瓶既有玻璃的质感，并且砂质固体材料与树脂拼接处没有缝隙，美观度强，具有较高的艺术水平。进一步的，在本实施例的15次重复实验中，均没有出现开裂和气泡现象。

应当说明的是，实施例1和2中使用到的环氧树脂，可以选用现有技术中任意适当的环氧树脂的各原料进行制备，这在本领域技术人员的认知范畴，均属于本发明的保护范围之内。

实施例3

本实施例提供了一种树脂与固体材料结合的复合材料，具体制备过程如下：

(1)取彩色玻璃预先加工成书架的局部(书架的另一部分预置留待本实施例后续步骤采用树脂融合拼接填充)，清洗，上色，固定形状后放入书架模具，该书架模具为硅胶材质的模具；

(2)取不饱和聚酯树脂的各原料：苯乙烯、顺酐、乙二醇和酸酐混合，再依次加入异辛酸钴和过氧化甲乙酮混匀，异辛酸钴的添加量为苯乙烯、顺酐、乙二醇和酸酐的总质量的0.5％，所述过氧化甲乙酮的添加量为苯乙烯、顺酐、乙二醇和酸酐的总质量的0.8％，混匀过程为放热过程，采用液氮控制混匀过程中的温度，得到树脂混合溶液；

(3)向所述树脂混合溶液中加入消泡剂，所述消泡剂在苯乙烯、顺酐、乙二醇、异辛酸钴和过氧化甲乙酮总质量中的占比为0.6％，将加入消泡剂的树脂混合溶液放入真空机中脱泡；

(4)将所述脱泡后的树脂混合溶液在模具中进行逐层平铺浇筑，在第一层基本固化时再在第一层的表面浇筑制作第二层，以此类推，整个过程采用液氮控温，使浇筑温度维持在3-15℃，所述平铺浇筑的树脂的厚度为5mm～10mm，当最后一层树脂固化后脱模，得到粗制复合材料；

(5)将粗制复合材料在质量浓度为50％的氢氧化钠溶液浸泡6个小时，取出后用清水清洗去除表面会出现杂质；

(6)将所述粗制复合材料用液氮冷却；

(7)将所述冷却后的粗制复合材料依次用80、120、240、320、400、600、800、1000、1200、1500、2000、3000、5000、7000目的砂纸打磨，再用抛光蜡对所述复合材料的表面进行抛光，用水清洗干净，干净毛巾擦干，擦干后用气枪进行喷漆，聚硅氮烷涂于所述复合材料表面进行镀晶；采用家具膜给所述复合材料的表面贴膜，即得到所述不饱和聚酯树脂与彩色玻璃的复合材料。

通过上述步骤，可得到彩色玻璃和不饱和聚酯树脂融合的书架，此种书架材质较轻，具有不同染色的玻璃。且树脂部分与玻璃部分能够分别展现不同的姿态，美观丰富度更强。树脂与玻璃拼接部位无痕迹，美观大方。进一步的，在本实施例的6次重复实验中，均没有出现开裂和气泡现象。

实施例4

本实施例提供了一种树脂与固体材料结合的复合材料，具体制备过程如下：

(1)取钢材(或混凝土固体材料)，清洗，上色，固定形状后放入模具，该钢材模具为硅胶材质的模具；

(2)取不饱和聚酯树脂的各原料：苯乙烯、乙二醇、酸酐和顺酐混合均匀，然后加入异辛酸钴和过氧化甲乙酮，异辛酸钴的添加量为苯乙烯、酸酐、乙二醇和顺酐的总质量的0.3％，所述过氧化甲乙酮的添加量为苯乙烯、酸酐、乙二醇和顺酐的总质量的0.6％，混匀过程为放热过程，采用液氮控制混匀过程中的温度，得到树脂混合溶液；

(3)向所述树脂混合溶液中加入消泡剂，所述消泡剂在苯乙烯、顺酐、乙二醇、异辛酸钴和过氧化甲乙酮总质量中的占比为0.8％，将加入消泡剂的树脂混合溶液放入真空机中脱泡；

(4)将所述脱泡后的树脂混合溶液在模具中进行逐层平铺浇筑，在第一层基本固化时再在第一层的表面浇筑制作第二层，以此类推，整个过程采用液氮控温，使浇筑温度维持在3-15℃，所述平铺浇筑的树脂的厚度为5mm～10mm，当最后一层环氧树脂固化后脱模，得到粗制复合材料；

(5)将粗制复合材料在质量浓度为50％的氢氧化钠溶液浸泡6个小时，取出后用清水清洗去除表面杂质；

(6)将所述粗制复合材料用液氮继续冷却；

(7)将所述冷却后的粗制复合材料依次用80、120、240、320、400、600、800、1000、1200、1500、2000、3000、5000、7000目的砂纸打磨，再用抛光蜡对所述复合材料的表面进行抛光，用水清洗干净，干净毛巾擦干，擦干后用气枪进行喷漆，聚硅氮烷涂于所述复合材料表面进行镀晶；采用家具膜给所述复合材料的表面贴膜，即得到所述不饱和聚酯树脂与钢材的复合材料。

通过上述步骤，可得到钢材和不饱和聚酯树脂以及混凝土固体材料和不饱和聚酯树脂融合的复合材料，所述复合材料可用于建筑物的建筑室内墙面装饰(例如替换现有的玻璃与钢材接触的墙面和玻璃与混凝土接触的墙面)，较之于玻璃与钢材接触的墙面和玻璃与混凝土接触的墙面，本实施例的复合材料在混凝土固体材料、钢材和不饱和聚酯树脂的拼接处均完整无缝隙，不仅美观度也更实用。进一步的，在本实施例的4次重复实验中，均没有出现开裂和气泡现象。

应当说明的是，实施例3和4中使用到的不饱和聚酯树脂，可以选用现有技术中任意适当的不饱和聚酯树脂的各原料进行制备，这在本领域技术人员的认知范畴，均属于本发明的保护范围之内。而在本发明的实施例3和4中示例性所采用的不饱和聚酯树脂的各原料重量配比为：苯乙烯：顺酐：乙二醇：酸酐＝50:12:12:18。在另一个未列出的实施例中，不饱和聚酯树脂的各原料种类和重量配比为：苯乙烯：顺酐：乙二醇：邻苯二甲酸酐：氢醌：HET酸：丙二醇＝70:10:10:18:0.01:50:15。

效果例

经过检测，本发明的实施例所获得的各种树脂与固体材料结合的复合材料中树脂部分的邵氏硬度为78～95，接近常规玻璃的硬度水平，并且在雾度、透光率等方面均体现出优异的性能。

综上所述，本发明提供的树脂与固体材料结合的复合材料可用于实物制作的构件和装饰，如建筑墙面装饰、家具制作、居家装饰、客车内饰等。这些复合材料的使用效果与某些玻璃和固体结合产品的使用效果相同，但避免了因玻璃特性在和固体材料结合时产生的缺陷。解决了以下的几个问题：1、不论何种固体材料皆能与树脂紧密无缝的结合，且可以使用任何可以表现设计和创意的材料，使树脂融合在其任何有空间的位置；2、可根据设计和创意，进行任何色彩的相互搭配，满足对产品色彩的需求，极大丰富了产品的创作手段；3、树脂和固体材料结合的断面厚度可根据需要自由调节，而不会烧坏或者腐蚀需要结合的固体材料；4、由于树脂能和需要结合的材料形成一个整体，所以两者的结合处不会因为高度差产生拼接痕迹大的问题；5、罩光处理后产品感官与玻璃相同；6、解决了大体量制作树脂开裂的问题；7、解决了成品大体量产生气泡的问题。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种树脂与固体材料结合的复合材料，其特征在于：包括相互融合拼接的树脂和固体材料。

2.根据权利要求1所述的复合材料，所述固体材料包括石质材料、砂质材料、水泥材料、钢材材料、布料材料或玻璃材料，所述树脂包括环氧树脂和不饱和聚酯树脂。

3.一种权利要求1或2所述的复合材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

(1)准备固体材料：取固体材料，并将固体材料按照需求进行造型、清洗和上色，然后将固体材料置入模具，并在模具内预留与固体材料进行拼接的树脂位置；

(2)准备树脂：取树脂的各原料进行混合，得到树脂混合溶液；

(3)浇筑：将树脂混合溶液向模具预留的树脂位置进行逐层平铺浇筑；

(4)成型：浇筑完成后，待树脂混合溶液全部固化成型后即得粗制复合材料；

(5)打磨抛光：将所述粗制复合材料进一步打磨抛光即得到精制的复合材料。

4.根据权利要求3所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述打磨抛光依次包括以下步骤：依次用80、120、240、320、400、600、800、1000、1200、1500、2000、3000、5000、7000目的砂纸打磨，再用抛光蜡对所述复合材料的表面进行抛光。

5.根据权利要求3所述的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述树脂的各原料包括环氧树脂和固化剂，将所述环氧树脂和固化剂混合得到所述树脂混合溶液。

6.根据权利要求5所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述固化剂为二乙烯三胺、偏苯三酸酐或琏烯基琥珀酸酐，所述环氧树脂与固化剂的质量比为3:1。

7.根据权利要求3所述的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述树脂的各原料包括不饱和聚酯树脂、固化剂和固化促进剂，所述不饱和聚酯树脂包括苯乙烯、乙二醇、酸酐和顺酐；将所述苯乙烯、乙二醇、酸酐、顺酐、固化剂和固化促进剂混合得到所述树脂混合溶液。

8.根据权利要求7所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述固化剂为过氧化甲乙酮，所述固化促进剂为异辛酸钴，所述过氧化甲乙酮的添加量为不饱和聚酯树脂的0.6～0.8wt％，所述异辛酸钴的添加量为不饱和聚酯树脂的0.3～0.5wt％。

9.根据权利要求3所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述打磨抛光依次包括以下步骤：依次用80、120、240、320、400、600、800、1000、1200、1500、2000、3000、5000、7000目的砂纸打磨，再用抛光蜡对所述复合材料的表面进行抛光，用水清洗干净，干净毛巾擦干，擦干后用气枪进行喷漆，将聚硅氮烷涂于所述复合材料表面进行镀晶；采用家具膜给所述复合材料的表面贴膜。

10.根据权利要求3～9任一所述的复合材料的制备方法，其特征在于，

步骤(1)中：所述模具为硅胶模具；

步骤(2)中：取树脂的各原料进行混合后加入消泡剂，然后在真空机中脱泡得到树脂混合溶液；所述消泡剂在消泡剂和树脂的各原料的总重量中的占比为0.2～0.8％；

步骤(3)中：浇筑时控制温度在50℃以下；优选的，逐层平铺浇筑时每层的厚度为5mm～10mm；

优选的，步骤(2)、(3)和(4)均控制温度为3-15℃，控制温度所采用的方式优选为冷盐水控温、冰柜控温和/或液氮控温。