CN109320136B - 一种聚氨酯水磨石 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚氨酯水磨石，所述聚氨酯水磨石包括水性改性聚氨酯粘结料及设置于所述水性改性聚氨酯粘结料内的骨料；所述骨料包括如下重量份的成分：石英石颗粒：20～40份，玻璃颗粒：20～40份，陶瓷颗粒：20～40份，石英粉：5～15份；所述水性改性聚氨酯粘结料包括如下重量份的成分：纳米改性水性聚氨酯树脂：70～80份，消泡剂：1～5份，流平剂：1～5份，润湿剂：1～5份，水性助溶剂：1～5份，交联剂：1～5份。所述聚氨酯水磨石采用改性水性聚氨酯粘结料与骨料混合而成，以改性水性聚氨酯代替现有的水泥，有效增强与骨料之间的粘结力，提升水磨石使用寿命。

Description

一种聚氨酯水磨石
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种聚氨酯水磨石。
背景技术
水磨石(也称磨石)是将碎石、玻璃、石英石等骨料拌入水泥粘接料制成混凝制品后经表面研磨、抛光的制品。以水泥粘接料制成的水磨石叫无机磨石，用环氧粘接料制成的水磨石又叫环氧磨石或有机磨石，水磨石按施工制作工艺又分现场浇筑水磨石和预制板材水磨石地面。
传统的水磨石以其造价低廉、可任意调色拼花、施工方便等独特的优势，在中国有着巨大的市场，已在全国城乡各类建筑物中使用的水磨石地面有十亿平方米之多。
(1)高档水磨石(又称商业水磨石)表光高亮处理后，高亮度达到70～90度以上、防尘防滑达到大理石品质。
(2)耐磨性水磨石、表面硬度可达到6-8级。
(3)现制或预制水磨石、可随意拼接花色、颜色均可自定义配制。
(4)新型水磨石不开裂、不怕重车碾轧、不怕重物拖拉、不收缩变形。
(5)不起尘、洁净度高；洁净度满足制药、芯片制造等高洁净环境的要求。
(6)无机水磨石不燃、不发火、耐老化、耐污损、耐腐蚀、无异味无任何污染。
(7)色泽艳丽光洁，若需提高光亮打地板蜡或结晶，(不影响其防静电性能)，硬化耐磨水磨厂石，无需打腊也可保持长期高丽。
(8)现制水磨石装饰分格条横平竖直，分格条间无需间隙，连接密实，整体美观性好；商业水磨石可任意设计图案，达到美观装饰效果。
(9)建筑性能及机械性能与各种建筑中使用的优质水磨石地面无异，符合国标GB50209-2002要求，符合JC507-1993建筑水磨石制品的标准要求。
然而，现有水磨石，大多为骨料与水泥之间的混合形成，水泥与骨料之间粘结力较差，使用寿命短。
对于聚氨酯水磨石，现有技术的一种水性聚氨酯磨石，由A、B、C三组分组成，A组分为由二环己基甲烷二异氰酸、1，6-己二异氰酸酯、丁二醇、2，2-二羟甲基丁酸、去离子水、色浆、滑石粉、石英粉、云母粉、流平剂和消泡剂组成；B组分由丙烯酸树脂、二丙二醇和二乙烯三胺组成；C组分为：玻璃砂、彩贝、天然石、白云石和花岗岩中一种或多种。制得的水性聚氨酯磨石不仅有水磨石和环氧磨石的优点，同时具备了水性聚氨酯的特性，具有非常优异的防腐蚀性、耐磨性、阻燃、耐压、耐冲击性和耐久性，同时绿色环保，适合户外使用。然而，该现有技术提供的水性聚氨酯磨石，其给出的施工方法仅仅是将A、B、C三组分的调配搅拌均匀，对于具体制备方法并未详细阐述。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种聚氨酯水磨石，解决现有水磨石中骨料与水泥之间黏度差、使用寿命短的问题。
为实现上述目的，本发明实施例所提供的一种聚氨酯水磨石，所述聚氨酯水磨石采用改性水性聚氨酯粘结料与骨料混合而成，以改性水性聚氨酯代替现有的水泥，有效增强与骨料之间的粘结力，提升水磨石使用寿命。
具体地，本发明实施例采用的技术方案是：
一种聚氨酯水磨石，所述聚氨酯水磨石包括水性改性聚氨酯粘结料及设置于所述水性改性聚氨酯粘结料内的骨料；所述骨料包括如下重量份的成分：石英石颗粒：20～40份，玻璃颗粒：20～40份，陶瓷颗粒：20～40份，石英粉：5～15份；所述水性改性聚氨酯粘结料包括如下重量份的成分：纳米改性水性聚氨酯树脂：70～80份，消泡剂：1～5份，流平剂：1～5份，润湿剂：1～5份，水性助溶剂：1～5份，交联剂：1～5份。
进一步地，所述骨料与水性改性聚氨酯粘结料之间的重量比为5：1。
进一步地，所述纳米改性水性聚氨酯树脂包括如下重量份的成分：六亚甲基二异氰酸酯：10～20份，脂肪族聚碳酸酯二醇：20～30份，聚四氢呋喃二醇：10～20份，改性纳米碳酸钙：15～25份，二月桂酸二丁基锡：1～5份，三乙胺：5～10份，丙酮：30～40份，去离子水：80～100份。
进一步地，所述改性纳米碳酸钙包括如下重量份的成分：纳米碳酸钙：60～80份，聚四氟乙烯：20～30份，硅藻土：5～10份，氧化铝：4～8份，石英粉：1～5份，羧甲基纤维素钠：10～20份，甲基丙烯酸甲酯：5～10份，十二烷基磺酸钠：5～10份，偶联剂：1～5份，分散剂：1～5份，石墨烯：30～40份，去离子水：120～160份，无水乙醇：40～50份。
进一步地，所述改性纳米碳酸钙的制备方法包括如下步骤：
1)取剪切机，按照配比加入纳米碳酸钙溶液和石墨烯，加入分散剂以及60～80重量份的去离子水，在1000～1200转/分的转速下剪切、搅拌15～20分钟，得石墨烯/纳米碳酸钙核溶液，剥离、分离、干燥，得石墨烯/纳米碳酸钙核颗粒；
2)取球磨机，加入偶联剂、步骤1)中所得的石墨烯/纳米碳酸钙核颗粒以及无水乙醇，球磨30～40分钟后热风干燥、研磨分散得石墨烯/纳米碳酸钙核粉体；
3)取混合机，加入所述硅藻土、氧化铝、石英粉、羧甲基纤维素钠以及剩余60～80重量份的去离子水，超声分散1～2小时，水浴加热至50～60℃，加入甲基丙烯酸甲酯和十二烷基磺酸钠，在1000～1500转/分的转速下搅拌20～30分钟，升温至80～90℃，在800～1000转/分的转速下搅拌50～60分钟，冷却至室温，干燥，研磨，得所述改性纳米碳酸钙。
进一步地，所述纳米改性水性聚氨酯树脂的制备方法包括如下步骤：
1)将脂肪族聚碳酸酯二醇和聚四氢呋喃二醇投入反应釜中，在150～160℃温度下真空脱水2～3小时；
2)降温至60～70℃，加入六亚甲基二异氰酸酯后通入氮气，滴加二月桂酸二丁基锡，然后升温到85～90℃扩链恒温反应2～3小时；
3)降温至40～45℃，加入通过丙酮进行超声分散10～20分钟的改性纳米碳酸钙，反应1～2小时；
4)加入三乙胺中和30～40分钟，加入去离子水，在1000～1200转/分的转速下，搅拌20～30分钟，升温至50～60℃去除丙酮，得到所述纳米改性水性聚氨酯树脂。
进一步地，所述消泡剂为有机硅类消泡剂，流平剂为丙烯酸酯类流平剂或有机硅类流平剂，润湿剂为EW-328或EW-320，水性助溶剂为异丙醇或乙二醇丁二醚，交联剂为三乙烯四胺或乙二胺。
进一步地，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
本发明实施例的有益效果在于：
采用水性改性聚氨酯粘结料与骨料组合形成所述聚氨酯水磨石，水性改性聚氨酯粘结料以纳米改性水性聚氨酯树脂为主要成分，使得水磨石具有较好的机械性能，硬度高、耐冲击、耐磨；
整体无缝，表面光滑，不积聚灰尘、细菌，易清洗，色彩艳丽，具有一定的装饰效果；
具有适当的耐久性，其技术经济综合性能较好，适用场合具有与竞争材料相比的优势；
具有极佳的施工性和流平性，易维修、保养；
可以在高湿度的环境中施工，尤其适用于华东华南多雨高湿地区。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明，但实施例并不限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明所提供的一种聚氨酯水磨石，所述聚氨酯水磨石包括水性改性聚氨酯粘结料及设置于所述水性改性聚氨酯粘结料内的骨料；所述骨料包括如下重量份的成分：
石英石颗粒：30份，玻璃颗粒：30份，陶瓷颗粒：30份，石英粉：10份；
所述水性改性聚氨酯粘结料包括如下重量份的成分：纳米改性水性聚氨酯树脂：75份，消泡剂：3份，流平剂：2份，润湿剂：4份，水性助溶剂：3份，交联剂：2份。
进一步地，所述骨料与水性改性聚氨酯粘结料之间的重量比为5：1。
进一步地，所述纳米改性水性聚氨酯树脂包括如下重量份的成分：六亚甲基二异氰酸酯：15份，脂肪族聚碳酸酯二醇：25份，聚四氢呋喃二醇：15份，改性纳米碳酸钙：20份，二月桂酸二丁基锡：3份，三乙胺：8份，丙酮：35份，去离子水：100份。
进一步地，所述改性纳米碳酸钙包括如下重量份的成分：纳米碳酸钙：70份，聚四氟乙烯：25份，硅藻土：7份，氧化铝：6份，石英粉：3份，羧甲基纤维素钠：15份，甲基丙烯酸甲酯：7份，十二烷基磺酸钠：8份，偶联剂：3份，分散剂：2份，石墨烯：35份，去离子水：140份，无水乙醇：40份。
进一步地，所述改性纳米碳酸钙的制备方法包括如下步骤：
1)取剪切机，按照配比加入纳米碳酸钙溶液和石墨烯，加入分散剂以及60～80重量份的去离子水，在1000～1200转/分的转速下剪切、搅拌15～20分钟，得石墨烯/纳米碳酸钙核溶液，剥离、分离、干燥，得石墨烯/纳米碳酸钙核颗粒；
2)取球磨机，加入偶联剂、步骤1)中所得的石墨烯/纳米碳酸钙核颗粒以及无水乙醇，球磨30～40分钟后热风干燥、研磨分散得石墨烯/纳米碳酸钙核粉体；
3)取混合机，加入所述硅藻土、氧化铝、石英粉、羧甲基纤维素钠以及剩余60～80重量份的去离子水，超声分散1～2小时，水浴加热至50～60℃，加入甲基丙烯酸甲酯和十二烷基磺酸钠，在1000～1500转/分的转速下搅拌20～30分钟，升温至80～90℃，在800～1000转/分的转速下搅拌50～60分钟，冷却至室温，干燥，研磨，得所述改性纳米碳酸钙。
进一步地，所述纳米改性水性聚氨酯树脂的制备方法包括如下步骤：
1)将脂肪族聚碳酸酯二醇和聚四氢呋喃二醇投入反应釜中，在150～160℃温度下真空脱水2～3小时；
2)降温至60～70℃，加入六亚甲基二异氰酸酯后通入氮气，滴加二月桂酸二丁基锡，然后升温到85～90℃扩链恒温反应2～3小时；
3)降温至40～45℃，加入通过丙酮进行超声分散10～20分钟的改性纳米碳酸钙，反应1～2小时；
4)加入三乙胺中和30～40分钟，加入去离子水，在1000～1200转/分的转速下，搅拌20～30分钟，升温至50～60℃去除丙酮，得到所述纳米改性水性聚氨酯树脂。
进一步地，所述消泡剂为有机硅类消泡剂，流平剂为丙烯酸酯类流平剂或有机硅类流平剂，润湿剂为EW-328或EW-320，水性助溶剂为异丙醇或乙二醇丁二醚，交联剂为三乙烯四胺或乙二胺。
进一步地，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
所述水性改性聚氨酯粘结料采用纳米改性水性聚氨酯为主要成分，纳米改性水性聚氨酯以纳米改性碳酸钙对水性聚氨酯进行改性，使得水性聚氨酯的热稳定性得到提高，增大胶膜的拉伸强度，增强水性改性聚氨酯粘结料与骨料之间的粘结力，进而增强所述聚氨酯水磨石的强度。
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1～100nm)或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料与高聚物分子间的相对面积比较大，以及纳米材料具有一系列的特殊性质，二者界面存在很大的相互作用，具有良好的粘结性能，消除了有机聚合物与无机材料间的热膨胀系数不匹配的现象，使二者能够相互结合成为性能优异的复合材料；
5～10μm的石墨烯片层上组装了60～80nm的纳米碳酸钙颗粒，其能够对石墨烯起层间隔离作用，阻止石墨烯片层重新团聚。石墨烯和纳米碳酸钙是2种不同维数的纳米材料，联合使用可以进一步抑制石墨烯片层的团聚现象，起到了很好的协同效果，为纳米复合材料的功能化设计提供了非常有利的结构条件。
所述纳米改性碳酸钙内核为碳酸钙与石墨烯的混合改性内核，外表包覆丙烯酸树脂进行表面改性，从而结合石墨烯/碳酸钙以及丙烯酸树脂/碳酸钙改性的双重优势，进而有效增强聚氨酯水磨石的强度。
所述的聚氨酯水磨石抗折强度达15MPa，吸水率0.2％。
实施例2
所述骨料包括如下重量份的成分：石英石颗粒：40份，玻璃颗粒：20份，陶瓷颗粒：40份，石英粉：15份；所述水性改性聚氨酯粘结料包括如下重量份的成分：纳米改性水性聚氨酯树脂：80份，消泡剂：1份，流平剂：3份，润湿剂：2份，水性助溶剂：4份，交联剂：5份。
所述纳米改性水性聚氨酯树脂包括如下重量份的成分：六亚甲基二异氰酸酯：20份，脂肪族聚碳酸酯二醇：30份，聚四氢呋喃二醇：10份，改性纳米碳酸钙：15份，二月桂酸二丁基锡：5份，三乙胺：10份，丙酮：30份，去离子水：80份。
进一步地，所述改性纳米碳酸钙包括如下重量份的成分：纳米碳酸钙：60份，聚四氟乙烯：30份，硅藻土：5份，氧化铝：8份，石英粉：1份，羧甲基纤维素钠：10份，甲基丙烯酸甲酯：10份，十二烷基磺酸钠：10份，偶联剂：5份，分散剂：1份，石墨烯：30份，去离子水：120份，无水乙醇：40份。
所述的聚氨酯水磨石抗折强度达10MPa，吸水率0.5％。
其余同实施例1。
实施例3
所述骨料包括如下重量份的成分：石英石颗粒：20份，玻璃颗粒：40份，陶瓷颗粒：20份，石英粉：5份；所述水性改性聚氨酯粘结料包括如下重量份的成分：纳米改性水性聚氨酯树脂：70份，消泡剂：5份，流平剂：5份，润湿剂：1份，水性助溶剂：5份，交联剂：1份。
所述纳米改性水性聚氨酯树脂包括如下重量份的成分：六亚甲基二异氰酸酯：10份，脂肪族聚碳酸酯二醇：20份，聚四氢呋喃二醇：20份，改性纳米碳酸钙：25份，二月桂酸二丁基锡：1份，三乙胺：5份，丙酮：40份，去离子水：100份。
进一步地，所述改性纳米碳酸钙包括如下重量份的成分：纳米碳酸钙：80份，聚四氟乙烯：20份，硅藻土：10份，氧化铝：8份，石英粉：5份，羧甲基纤维素钠：20份，甲基丙烯酸甲酯：5份，十二烷基磺酸钠：5份，偶联剂：1份，分散剂：5份，石墨烯：40份，去离子水：160份，无水乙醇：50份。
所述的聚氨酯水磨石抗折强度达13MPa，吸水率0.3％。
其余同实施例1。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，或对某个功能模块进行删减，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进或删减，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种聚氨酯水磨石，其特征在于，所述聚氨酯水磨石包括水性改性聚氨酯粘结料及设置于所述水性改性聚氨酯粘结料内的骨料；
所述骨料包括如下重量份的成分：石英石颗粒：20～40份，玻璃颗粒：20～40份，陶瓷颗粒：20～40份，石英粉：5～15份；
所述水性改性聚氨酯粘结料包括如下重量份的成分：纳米改性水性聚氨酯树脂：70～80份，消泡剂：1～5份，流平剂：1～5份，润湿剂：1～5份，水性助溶剂：1～5份，交联剂：1～5份；
所述骨料与水性改性聚氨酯粘结料之间的重量比为5：1；
所述纳米改性水性聚氨酯树脂包括如下重量份的成分：六亚甲基二异氰酸酯：10～20份，脂肪族聚碳酸酯二醇：20～30份，聚四氢呋喃二醇：10～20份，改性纳米碳酸钙：15～25份，二月桂酸二丁基锡：1～5份，三乙胺：5～10份，丙酮：30～40份，去离子水：80～100份。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯水磨石，其特征在于，所述改性纳米碳酸钙包括如下重量份的成分：纳米碳酸钙：60～80份，硅藻土：5～10份，氧化铝：4～8份，石英粉：1～5份，羧甲基纤维素钠：10～20份，甲基丙烯酸甲酯：5～10份，十二烷基磺酸钠：5～10份，偶联剂：1～5份，分散剂：1～5份，石墨烯：30～40份，去离子水：120～160份，无水乙醇：40～50份。
3.根据权利要求2所述的聚氨酯水磨石，其特征在于，所述改性纳米碳酸钙的制备方法包括如下步骤：
1)取剪切机，按照配比加入纳米碳酸钙溶液和石墨烯，加入分散剂以及60～80重量份的去离子水，在1000～1200转/分的转速下剪切、搅拌15～20分钟，得石墨烯/纳米碳酸钙核溶液，剥离、分离、干燥，得石墨烯/纳米碳酸钙核颗粒；
2)取球磨机，加入偶联剂、步骤1)中所得的石墨烯/纳米碳酸钙核颗粒以及无水乙醇，球磨30～40分钟后热风干燥、研磨分散得石墨烯/纳米碳酸钙核粉体；
3)取混合机，加入所述硅藻土、氧化铝、石英粉、羧甲基纤维素钠以及剩余60～80重量份的去离子水，超声分散1～2小时，水浴加热至50～60℃，加入甲基丙烯酸甲酯和十二烷基磺酸钠，在1000～1500转/分的转速下搅拌20～30分钟，升温至80～90℃，在800～1000转/分的转速下搅拌50～60分钟，冷却至室温，干燥，研磨，得所述改性纳米碳酸钙。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯水磨石，其特征在于，所述纳米改性水性聚氨酯树脂的制备方法包括如下步骤：
1)将脂肪族聚碳酸酯二醇和聚四氢呋喃二醇投入反应釜中，在150～160℃温度下真空脱水2～3小时；
2)降温至60～70℃，加入六亚甲基二异氰酸酯后通入氮气，滴加二月桂酸二丁基锡，然后升温到85～90℃扩链恒温反应2～3小时；
3)降温至40～45℃，加入通过丙酮进行超声分散10～20分钟的改性纳米碳酸钙，反应1～2小时；
4)加入三乙胺中和30～40分钟，加入去离子水，在1000～1200转/分的转速下，搅拌20～30分钟，升温至50～60℃去除丙酮，得到所述纳米改性水性聚氨酯树脂。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯水磨石，其特征在于，所述消泡剂为有机硅类消泡剂，流平剂为丙烯酸酯类流平剂或有机硅类流平剂，润湿剂为EW-328或EW-320，水性助溶剂为异丙醇或乙二醇丁二醚，交联剂为三乙烯四胺或乙二胺。
6.根据权利要求2或3所述的聚氨酯水磨石，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
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