CN109081650A - 一种仿天然人造石及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种仿天然人造石及其制备方法，其中，人造石由如下重量份的组分组成：花岗岩废料细粉200‑300份；白水泥100‑200份；硬化剂1‑10份；氢氧化锂0.1‑2份；抗裂剂1‑10份；聚羧酸减水剂1‑5份；消泡剂0.1‑1.2份；水30‑120份。本发明充分利用花岗岩废料细粉，与白水泥，硬化剂，氢氧化锂，聚羧酸减水剂，抗裂增强剂，水，通过混合搅拌成型固化后，达到仿砂岩或硅灰石，以及其他仿石的效果，从而替代天然石，降低开采量，实现废物利用，变废为宝。
Description
技术领域
本发明涉及一种仿天然人造石及其制备方法。
背景技术
花岗岩开采加工产生了大量的石粉浆，据统计每台拉锯每天可加工6～20M3荒料，其中30％即1.2～4M3的荒料变成石粉浆，荒料的平均比重为2.6，石粉浆的含固率在30％左右，按一年生产加工300天计算，一年一台拉锯产生的石粉浆在3000～10000吨。全国近30几个大型开采加工基地，己超过30000台投入使用。目前除现有的初城工业区外，尚有中国石材产业城，夏洞格木桥工业园，腰古镇枫门坳加工区，投入使用后，装机量将可能达15000台以上，并升级为高效率的拉锯，仅云浮市一年产生的石粉浆由目前的300万吨石粉浆增加到8000万吨石粉浆以上。全国产地合计高达数百亿吨由此对环境造和生态成极大的破坏。
发明内容
本次发明的目的在于提出一种仿天然人造石及其制备方法，解决二氧化硅和硅灰石粉在硅酸盐水化固结时，通过外加剂作用实现砂岩以及硅灰石与天然石外形特征等同，在强度，抗折，表面硬度，抛光方面优于相近的天然砂岩和硅灰石，更关键的是在色彩和外观一致上具有协调和可复制性。其应用效果优于天然石。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种仿天然人造石，由如下重量份的组分组成：
作为优选地，所述花岗岩废料细粉的细度为30-300目。
作为优选地，所述白水泥为标号500#及以上。
作为优选地，所述硬化剂为氢氧化铝：硫酸钠＝1:2的混合物，或者碳酸钠：碳酸钙：偏铝酸钠＝3:1:1的混合物，或者硫酸铜：重洛酸钾：硅酸钠＝1:1:1的混合物。
作为优选地，所述氢氧化锂为56％单水工业级。
作为优选地，所述抗裂剂包括聚丙烯酸酯乳液10-40％，聚丙烯酰胺胶体10-40％，葡萄糖酸内酯0.2-2.0％，硅烷偶联剂0.2-2.0％，以及余量的水，其制备方法为：将聚丙烯酰胺胶体和水加入反应器，并在反应器内升温至40-80℃加入葡萄糖酸内酯和硅烷偶联剂，保温2小时，将反应物降至常温，然后加入聚丙烯酸酯乳液搅拌熟化2小时即得。
作为优选地，所述聚羧酸减水剂为PC-Z聚羧酸高性能减水剂(山东华迪建筑科技有限公司出品)。
作为优选地，所述消泡剂为HYA-102有机硅消泡剂或者HYD聚醚复合型消泡剂(南京恒耀高分子材料科技有限公司生产)。
作为优选地，所述的聚丙烯酸酯乳液包括如下重量百分含量的组分：
甲基丙烯酸甲酯20％，甲基丙烯酸5％，丙烯酸丁酯20％，丙烯酸5％，乳化剂十二烷基硫酸钠0.1-1％，壬基酚聚氧乙烯醚0.1-1％，过硫酸钾0.1-1％以及余量的去离子水。
作为优选地，所述的聚丙烯酸酯乳液通过如下方法制备而成：
先将过硫酸钾配制成质量浓度为5％的水溶液备用，然后取总量60％的去离子水，并向去离子水中加入总量30％的壬基酚聚氧乙烯醚和全部的十二烷基硫酸钠后混溶，然后加入全部的甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸，丙烯酸丁酯，丙烯酸预乳化20分钟得到预乳液备用；
将剩余的总量40％的去离子水加入反应器，加入剩余的总量70％的壬基酚聚氧乙烯醚、总量10％的预乳液和总量30％的过硫酸钾水溶液，升温至60-80℃，待反应体系发出蓝光，开始分别滴加余下的预乳液和过硫酸钾水溶液，5小时内滴完，保温2小时，降温至40℃以下用氨水调PH值8-9，出料即得聚丙烯酸酯乳液。
作为优选地，所述的聚丙烯酰胺胶体包括如下重量百分含量的组分：
丙烯酰胺8％，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1％，SPEG烯丙基聚醚2％，过硫酸铵0.05％，亚硫酸氢钠0.05％以及余量的去离子水。
进一步地，所述的聚丙烯酰胺胶体通过如下方法制备而成：
先将丙烯酰胺，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，SPEG烯丙基聚醚加入水中搅拌溶解，升温至40-80℃后加入过硫酸铵和亚硫酸氢钠，保温30-40分钟直至凝胶，继续保温6小时，用水稀释成丙烯酰胺单体含固量3％的聚丙烯酰胺胶体。
作为优选地，所述SPEG 2400是合成烯丙基聚醚类产品(佳化化学(茂名)有限公司出品)。
本发明的仿天然人造石的制备方法，包括如下步骤：
A、将白水泥和花岗岩废料细粉在搅拌槽内混合均匀；
B、加入硬化剂继续搅拌；
C、加入氢氧化锂继续搅拌；
D、加入水、聚羧酸减水剂以及抗裂剂继续搅拌至熟化；
E、加入消泡剂搅拌；
F、倒入成型模具内，自动振捣；
G、加压直至固化成型。
本发明与现有技术相比具有的有益效果为：本发明充分利用花岗岩废料细粉，与白水泥，硬化剂，氢氧化锂，聚羧酸减水剂，抗裂增强剂，水，通过混合搅拌成型固化后，达到仿砂岩或硅灰石，以及其他仿石的效果，从而替代天然石，降低开采量，实现废物利用，变废为宝。
具体实施方式
为让本领域的技术人员更加清晰直观的了解本发明，下面将对本发明作进一步的说明。
本发明提出的仿天然人造石，由如下重量份的组分组成：
花岗岩废料细粉200-300份；白水泥100-200份；硬化剂1-10份；氢氧化锂0.1-2份；抗裂剂1-10份；聚羧酸减水剂1-5份；消泡剂0.1-1.2份；水30-120份。
其中，花岗岩废料细粉的细度为30-300目；白水泥为标号500#及以上；
硬化剂为氢氧化铝：硫酸钠＝1:2的混合物，或者碳酸钠：碳酸钙：偏铝酸钠＝3:1:1的混合物，或者硫酸铜：重洛酸钾：硅酸钠＝1:1:1的混合物；
氢氧化锂为56％单水工业级；
抗裂剂包括聚丙烯酸酯乳液10-40％，聚丙烯酰胺胶体10-40％，葡萄糖酸内酯0.2-2.0％，硅烷偶联剂0.2-2.0％，以及余量的水，其制备方法为：将聚丙烯酰胺胶体和水加入反应器，并在反应器内升温至40-80℃加入葡萄糖酸内酯和硅烷偶联剂，保温2小时，将反应物降至常温，然后加入聚丙烯酸酯乳液搅拌熟化2小时即得；
聚羧酸减水剂为PC-Z聚羧酸高性能减水剂(山东华迪建筑科技有限公司出品)；消泡剂为HYA-102有机硅消泡剂或者HYD聚醚复合型消泡剂(南京恒耀高分子材料科技有限公司生产)；SPEG 2400是合成烯丙基聚醚类产品(佳化化学(茂名)有限公司出品)。
聚丙烯酸酯乳液包括如下重量百分含量的组分：甲基丙烯酸甲酯20％，甲基丙烯酸5％，丙烯酸丁酯20％，丙烯酸5％，乳化剂十二烷基硫酸钠0.1-1％，壬基酚聚氧乙烯醚0.1-1％，过硫酸钾0.1-1％以及余量的去离子水；制备方法如下：先将过硫酸钾配制成质量浓度为5％的水溶液备用，然后取总量60％的去离子水，并向去离子水中加入总量30％的壬基酚聚氧乙烯醚和全部的十二烷基硫酸钠后混溶，然后加入全部的甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸，丙烯酸丁酯，丙烯酸预乳化20分钟得到预乳液备用；将剩余的总量40％的去离子水加入反应器，加入剩余的总量70％的壬基酚聚氧乙烯醚、总量10％的预乳液和总量30％的过硫酸钾水溶液，升温至60-80℃，待反应体系发出蓝光，开始分别滴加余下的预乳液和过硫酸钾水溶液，5小时内滴完，保温2小时，降温至40℃以下用氨水调PH值8-9，出料即得聚丙烯酸酯乳液。
聚丙烯酰胺胶体包括如下重量百分含量的组分：丙烯酰胺8％，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1％，SPEG烯丙基聚醚2％，过硫酸铵0.05％，亚硫酸氢钠0.05％以及余量的去离子水。制备方法如下：先将丙烯酰胺，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，SPEG烯丙基聚醚加入水中搅拌溶解，升温至40-80℃后加入过硫酸铵和亚硫酸氢钠，保温30-40分钟直至凝胶，继续保温6小时，用水稀释成丙烯酰胺单体含固量3％的聚丙烯酰胺胶体。
人造石的制备按照如下步骤进行：
A、将白水泥和花岗岩废料细粉在搅拌槽内混合均匀；
B、加入硬化剂继续搅拌；
C、加入氢氧化锂继续搅拌；
D、加入水、聚羧酸减水剂以及抗裂剂继续搅拌至熟化；
E、加入消泡剂搅拌；
F、倒入成型模具内，自动振捣；
G、加压直至固化成型。
实施例1
| 组成 | 重量/份 |
| 花岗岩废粉(30目40％，100目30％，200目30％) | 200 |
| 500#白水泥 | 100 |
| 硬化剂(氢氧化铝：硫酸钠＝1:2) | 3 |
| 抗裂剂 | 8 |
| 氢氧化锂(56％单水工业级) | 1.6 |
| PC-Z聚羧酸减水剂 | 3 |
| 水 | 56 |
| HYA-102有机硅消泡剂 | 0.8 |
搅拌后倒入模具中振捣，加压，固化直至成型。7天后通过拉锯得到所需尺寸。指标的检测结果如下：
实施例2
| 组成 | 重量/份 |
| 花岗岩废粉(30目40％，100目30％，200目30％) | 250 |
| 500#白水泥 | 100 |
| 硬化剂(氢氧化铝：硫酸钠＝1:2) | 4 |
| 抗裂剂 | 6 |
| 氢氧化锂(56％单水工业级) | 1.6 |
| PC-Z聚羧酸减水剂 | 1.5 |
| 水 | 75 |
| HYD聚醚复合型消泡剂 | 1.2 |
搅拌后倒入模具中振捣，加压，固化直至成型。7天后通过拉锯得到所需尺寸。指标的检测结果如下：
实施例3
| 组成 | 重量 |
| 花岗岩废粉(30目40％，100目30％，200目30％) | 200 |
| 500#白水泥 | 150 |
| 硬化剂(氢氧化铝：硫酸钠＝1:2) | 4 |
| 抗裂剂 | 10 |
| 氢氧化锂(56％单水工业级) | 1.8 |
| PC-Z聚羧酸减水剂 | 5 |
| 水 | 85 |
| HYD聚醚复合型消泡剂 | 1.2 |
搅拌后倒入模具中振捣，加压，固化直至成型。7天后通过拉锯得到所需尺寸。指标的检测结果如下：
| 检测项目 | 测试结果 |
| 吸水率％ | 0.5 |
| 莫氏硬度 | 3.2 |
| 线性热膨胀系数℃-12 | 0.3x10<sup>-3</sup> |
| 落球冲击 | 样品无破损 |
| 弯曲性能Mpa | 10 |
| 压缩强度Mpa | 85 |
| 放射性核元素.Bq/kg | 符合 |
由于本发明是多种组分形成的混合物，在权利要求书要求保护的范围内，通过调整组分的种类和含量，都可得到相近似的效果，产品检测结果相差不大。
以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式，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。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。
Claims (10)
1.一种仿天然人造石，其特征在于，由如下重量份的组分组成：
2.根据权利要求1所述的仿天然人造石，其特征在于，所述白水泥为标号500#及以上。
3.根据权利要求1所述的仿天然人造石，其特征在于，所述硬化剂为氢氧化铝：硫酸钠＝1:2的混合物，或者碳酸钠：碳酸钙：偏铝酸钠＝3:1:1的混合物，或者硫酸铜：重洛酸钾：硅酸钠＝1:1:1的混合物。
4.根据权利要求1所述的仿天然人造石，其特征在于，所述氢氧化锂为56％单水工业级。
5.根据权利要求1所述的仿天然人造石，其特征在于，所述抗裂剂包括聚丙烯酸酯乳液10-40％，聚丙烯酰胺胶体10-40％，葡萄糖酸内酯0.2-2.0％，硅烷偶联剂0.2-2.0％，以及余量的水，其制备方法为：将聚丙烯酰胺胶体和水加入反应器，并在反应器内升温至40-80℃加入葡萄糖酸内酯和硅烷偶联剂，保温2小时，将反应物降至常温，然后加入聚丙烯酸酯乳液搅拌熟化2小时即得。
6.根据权利要求1所述的仿天然人造石，其特征在于，所述聚羧酸减水剂为PC-Z聚羧酸高性能减水剂。
7.根据权利要求1所述的仿天然人造石，其特征在于，所述消泡剂为HYA-102有机硅消泡剂或者HYD聚醚复合型消泡剂。
8.根据权利要求5所述的仿天然人造石，其特征在于，所述的聚丙烯酸酯乳液包括如下重量百分含量的组分：
甲基丙烯酸甲酯20％，甲基丙烯酸5％，丙烯酸丁酯20％，丙烯酸5％，乳化剂十二烷基硫酸钠0.1-1％，壬基酚聚氧乙烯醚0.1-1％，过硫酸钾0.1-1％以及余量的去离子水，其制备方法为：先将过硫酸钾配制成质量浓度为5％的水溶液备用，然后取总量60％的去离子水，并向去离子水中加入总量30％的壬基酚聚氧乙烯醚和全部的十二烷基硫酸钠后混溶，然后加入全部的甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸，丙烯酸丁酯，丙烯酸预乳化20分钟得到预乳液备用；将剩余的总量40％的去离子水加入反应器，加入剩余的总量70％的壬基酚聚氧乙烯醚、总量10％的预乳液和总量30％的过硫酸钾水溶液，升温至60-80℃，待反应体系发出蓝光，开始分别滴加余下的预乳液和过硫酸钾水溶液，5小时内滴完，保温2小时，降温至40℃以下用氨水调PH值8-9，出料即得聚丙烯酸酯乳液。
9.根据权利要求5所述的仿天然人造石，其特征在于，所述的聚丙烯酰胺胶体包括如下重量百分含量的组分：丙烯酰胺8％，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸1％，SPEG烯丙基聚醚2％，过硫酸铵0.05％，亚硫酸氢钠0.05％以及余量的去离子水，其制备方法为：先将丙烯酰胺，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，SPEG烯丙基聚醚加入水中搅拌溶解，升温至40-80℃后加入过硫酸铵和亚硫酸氢钠，保温30-40分钟直至凝胶，继续保温6小时，用水稀释成丙烯酰胺单体含固量3％的聚丙烯酰胺胶体。
10.根据权利要求1-9任一项所述的仿天然人造石的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、将白水泥和花岗岩废料细粉在搅拌槽内混合均匀；
B、加入硬化剂继续搅拌；
C、加入氢氧化锂继续搅拌；
D、加入水、聚羧酸减水剂以及抗裂剂继续搅拌至熟化；
E、加入消泡剂搅拌；
F、倒入成型模具内，自动振捣；
G、加压直至固化成型。
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