CN110436823A - 一种复合板材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合板材，其主要由以下重量百分比的原料制成：碳酸钙35～45％，碎玻璃45～55％，不饱和聚酯树脂5～15％，固化剂0.1～1％，助剂0.1～1％；其中，碳酸钙的用量：碎玻璃的用量≥0.75。本发明采用碎玻璃、碳酸钙、树脂为主要原料制备人造石板材；完全不采用天然石英原料，其原料成本低；且通过碎玻璃和碳酸钙原料比例的合理搭配，降低了树脂的使用量，进一步降低了原料成本；且本发明通过各种原料的合理搭配，有效确保了复合板材的各项理化性能与装饰性能，使得其与传统的人造石英石功能性能相近。

Description

一种复合板材及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种复合板材及其制备方法。

背景技术

随着物质生活水平的不断提高，人们追求更加高品质的生活，各种人造石材得到了广泛的应用。现有的人造石材制备方法来说，可分为烧结型、热固化型、低温固化型三类；烧结型的制备方法类似陶瓷砖的制备，即在高温下烧成得来，这种板材成本高。低温固化型板材主要是指以水泥为固化剂的板材，其多在低温下固化而成；而热固化型主要是指利用树脂为粘接剂，混合石英、碳酸钙、滑石、长石等等，在100～300℃下固化得到的板材；热固化型板材美观大方，装饰作用突出。因此现有的人造石多为热固化型(或树脂型)板材。

现有的最为常用的人造石板材为石英石板材和人造岗石(碳酸钙+树脂)。其中，人造岗石虽然价格低廉，但其耐化学性差，因此应用范围较窄。而人造石英石则力学性能、耐化学性能优良，应用广泛。人造石英石一般是采用不同粒度的石英石、树脂、偶联剂、固化剂等制成。但由于天然高品质石英日益枯竭。因此，一些研究者将玻璃引入配方，以取代部分石英，如专利CN109020302A即公开了一种利用树脂、玻璃、石英、颜料生产人造石的技术，其配方中玻璃的占比大于石英的占比。但是，由于玻璃材料的非晶态性质，导致其粉碎以后，棱角多，比表面积大，故其流动性差，需要的树脂量较普通石英原料高，在该专利中，树脂占比8～16％；提升了人造石的成本，进而过高的树脂成分也降低了其机械性能。本领域一般技术人员的固化思维是：碎玻璃的加入会导致浆料流动性大幅降低，进而使得板材不均匀，各项理化性能下降；因此一般使用少量的粒径很小的(＜400目)的碎玻璃作为填料；或采用粒径很大(＞30目)的少量的碎玻璃作为装饰品；很少讲碎玻璃用来取代骨料石英。(现有的取代率都在50％以下)

此外，有人也将碳酸钙粉体引入石英石板材系统，如专利CN108892416A即公开了一种石英石板材，其在配方之中引入了10～13％的重质碳酸钙；但是重质碳酸钙硬度较低，其也降低了石英石板材的力学性能。又如专利CN107555843A公开了一种人造石英石板材，其采用石英、玻璃、碳酸钙、树脂制备而成。但是其采用了多种树脂的复配，成本较高。

总结上述现有技术来看：现有的人造石英石，多存在几个问题：1，树脂用量较大，导致其机械性能差，成本高；2，采用大量的石英，原料成本高；3，原材料种类多，前期加工工序多，制造成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种复合板材，其原料成本低，制备成本低，节能环保，理化性能优良、装饰性能突出。

本发明还要解决的技术问题在于，提供一种上述复合板材的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种复合板材，其主要由以下重量百分比的原料制成：碳酸钙35～45％，碎玻璃45～55％，不饱和聚酯树脂5～15％，固化剂0.1～1％，助剂0.1～1％；

其中，碳酸钙与碎玻璃的用量之比≥0.75。

作为上述技术方案的改进，其主要由以下重量百分比的原料制成：碳酸钙39～45％，碎玻璃45～53％，不饱和聚酯树脂5～9％，固化剂0.6～1％，助剂0.5～0.9％。

作为上述技术方案的改进，其由以下重量百分比的原料制成：碳酸钙40％，碎玻璃50％，不饱和聚酯树脂8.7％，固化剂0.7％，助剂0.6％。

作为上述技术方案的改进，所述碳酸钙的粒度为280～400目；所述碎玻璃的粒度为40～150目。

作为上述技术方案的改进，所述碳酸钙的粒度为：300～350目；所述碎玻璃的粒度为40～120目。

作为上述技术方案的改进，所述碎玻璃包括第一碎玻璃和第二碎玻璃；所述第一碎玻璃的粒度为40～70目，所述第二碎玻璃的粒度为70～120目；

第一碎玻璃的用量：第二碎玻璃的用量＝(0.5～1.5)：(1～2)。

作为上述技术方案的改进，所述不饱和聚酯树脂是由不饱和二元酸二元醇或者饱和二元酸不饱和二元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。

作为上述技术方案的改进，所述固化剂为选用过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酰中的一种或多种；

所述添加剂选用硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或多种。

作为上述技术方案的改进，所述固化剂选用过氧化-2-乙基己酸叔丁酯，所述添加剂选用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

相应的，本发明还公开了一种上述复合板材的制备方法，其包括：

(1)按照配方准备各原料；

(2)将各种原料均匀混合，得到基料；

(3)将基料进行震动压制，得到板材坯体；

(4)将所述板材坯体在80～120℃下进行加热固化，得到复合板材成品。

实施本发明，具有如下有益效果：

1.本发明采用碎玻璃、碳酸钙、树脂为主要原料制备人造石板材；完全不采用天然石英原料，其原料成本低；且通过碎玻璃和碳酸钙原料比例的合理搭配，降低了树脂的使用量，进一步降低了原料成本。

2.本发明通过不同粒度碎玻璃、碳酸钙以及树脂的合理搭配，有效确保了复合板材的理化性能，使得其耐化学品污染腐蚀，力学性能与现有的人造石英石相近。

3.本发明通过不同粒度、不同配比的碎玻璃、碳酸钙的搭配，降低了震动压成过程中压板的震动频率，减少了成型时间，提升了生产效率。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明作进一步地详细描述。

传统的石英石板材要采用大量的石英原料，原料成本高；且由于天然石英多含有风化孔，导致树脂用量大，进一步提升了原料成本。采用碎玻璃少量代替石英虽然可以减少石英使用量，但由于碎玻璃断裂面随机，比表面积大，导致其树脂用量提升，提升成本。为此，本发明提供了一种复合板材，其主要由以下重量百分比的原料制成：碳酸钙35～45％，碎玻璃45～55％，不饱和聚酯树脂5～15％，固化剂0.1～1％，助剂0.1～1％，其中碳酸钙的用量：碎玻璃的用量≥0.75％。本发明完全不采用石英原料，而以碎玻璃为主要骨料，大幅降低了原料成本；同时通过加入碳酸钙，并控制碳酸钙与碎玻璃使用量的比例，有效降低了树脂的使用量，进一步降低了原料成本。此外，通过碳酸钙与碎玻璃的配合，获得了更高的堆积密度，减少了后续振压成型时间，降低了制造工艺成本，同时也提升了各项性能。

其中，碎玻璃为废玻璃粉碎所得；废玻璃可选用普通钠钙玻璃、硼酸盐玻璃、铅硅酸盐玻璃、石英玻璃中的一种或多种；优选的，选用普通钠钙玻璃，钠钙玻璃的刚度较差，粉碎耗能低；且其粉碎后，比表面积相对较小，可降低树脂用量，提升复合板材的强度。此外，采用碎玻璃取代石英，可增强废玻璃的循环利用。

碎玻璃的加入重量百分比为45～55％，当石英用量超过55％，碳酸钙含量降低，无法发挥碳酸钙提供流动性的作用，导致板材坯体不均匀，降低理化性能；也会导致树脂用量提升，成本增加。当石英用量＜45％，碳酸钙的含量增加，会显著降低复合板材的力学性能和耐化学性能。优选的，碎玻璃的加入重量百分比为45％～53％，进一步优选的为50％。

进一步的，为了平衡原料成本、制造工艺成本和理化性能；本发明控制碎玻璃的粒度为40～150目；此粒度范围的碎玻璃能够良好的发挥骨料支架的作用，提升复合板材的理化性能。同时，此粒度范围的碎玻璃吸附树脂量较少，流动性适中。此外，此种粒度的碎玻璃与石英材料而言，制得的复合板材透明度较高，颜料等的作用更容易显现，大幅提升了复合板材的装饰性能。

优选的，碎玻璃的力度为40～120目；进一步优选的，碎玻璃包括第一碎玻璃和第二碎玻璃；第一碎玻璃的粒度为40～70目，第二碎玻璃的粒度为70～120目；第一碎玻璃的用量：第二碎玻璃的用量＝(0.5～1.5)：(1～2)；此比例范围的碎玻璃混合具有较好的流动性，且能够确保力学性能。进一步优选的，第一碎玻璃：第二碎玻璃＝1：1；进一步优选的，第一碎玻璃的粒度为50目，第二碎玻璃的粒度为100目，第一碎玻璃：第二碎玻璃＝1:1。

其中，碳酸钙选用重质碳酸钙或轻质碳酸钙；或者碳酸钙选用活化碳酸钙或晶化碳酸钙，但不限于此。碳酸钙材料吸附树脂量小，且能有效提升混合原料的堆积密度，改善流动性。

碳酸钙的加入重量百分比为35～45％，且碳酸钙的用量：碎玻璃的用量≥0.75；优选的，碳酸钙的加入重量百分比为39～45％，且碳酸钙的用量：碎玻璃的用量＝0.75～0.9；控制碳酸钙与碎玻璃的用量可有效实现较优的力学性能和装饰性能以及较低的原料成本、制造成本。

进一步的，为了充分发挥碳酸钙的作用，控制碳酸钙的粒度为280～400目；需要说明的是，在压成过程中，较粗的碎玻璃流动距离很小，难以均化、取平，一般常用的手段是提升树脂的用量，但其成本高。而本发明采用较细的碳酸钙，其在压成过程中能够流动填充，提升复合板材的密度，力学性能；同时也能降低树脂用量。优选的，碳酸钙的粒度为：300～350目。

其中，不饱和聚酯树脂为由不饱和二元酸二元醇或者饱和二元酸不饱和二元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。固化剂为选用过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酰中的一种或多种；添加剂选用硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或多种。

优选的，固化剂选用过氧化-2-乙基己酸叔丁酯，添加剂选用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

不饱和聚酯树脂的加入重量百分比为5～15％，优选为5～9％。固化剂的加入重量百分比为0.1～1％，优选为0.6～1％；添加剂的加入重量百分比为0.1～1％，优选为0.5～0.9％。

进一步的，本发明的复合板材制备原料中还包括颜料。颜料可选用无机颜料、有机颜料中的一种或两种；颜料占原料总重量的0％～2％。

相应的，本发明还公开了一种上述复合板材的制备方法，其包括以下步骤：

一、按照配方准备各原料

具体的，按照配方准备各原料，并将各种原料进行预加工；使其粒径范围在本发明所要求的范围之内；

二、将各种原料均匀混合，得到基料；

具体的，首先，将树脂、固化剂、添加剂混合均匀得到浆料；其次，在浆料之中加入碎玻璃和碳酸钙，混合均匀即可得到基料；

优选的，还包括，将部分树脂与颜料混合得到装饰料；

三、将基料进行震动压制，得到板材坯体；

具体的，包括：将基料均匀布置到模板上，得到堆积粉料；并将装饰料按照预定图案填充到堆积粉料；然后进行震动压制，得到板材坯体；或

将基料与装饰料混合均匀，得到混合料；将混合料不知道模板上，进行震动压制，得到板材坯体。

其中，震动压制的频率为30～60Hz，震动压制时间为2～5min；优选的，震动压制的频率为30～50Hz，震动压制时间为1～3min。本发明通过合理的配方结构，提升了混合料的堆积密度和流动性，缩短了压制时间，提升了生产效率。

四、将所述板材坯体在80～120℃下加热固化，得到复合板材成品。

进一步的，制备方法还包括将复合板材定厚、抛光和切割工序。

下面结合具体实施例说明本发明。

实施例1

本实施例提供一种复合板材，其配方为：

碎玻璃45％，碳酸钙38％，不饱和聚酯树脂15％，固化剂1％，添加剂1％；

其中，固化剂选用过氧化苯甲酸叔丁酯，添加剂选用钛酸酯偶联剂；

碎玻璃的粒度范围为130～150目，碳酸钙的粒度范围为280～300目。

制备方法：

(1)按照配方准备各原料；

(2)将各种原料均匀混合，得到基料；

(3)将基料进行震动压制，得到板材坯体；其中，震动压制频率为30Hz，时间为5min；

(4)将所述板材坯体在80℃下进行加热固化，得到复合板材成品。

实施例2

本实施例提供一种复合板材，其配方为：

碎玻璃49.8％，碳酸钙45％，不饱和聚酯树脂5％，固化剂0.1％，添加剂0.1％；

其中，固化剂选用过氧化苯甲酰，添加剂选用铝酸酯偶联剂；

碎玻璃的粒度范围为40～50目，碳酸钙的粒度范围为380～400目。

制备方法：

(1)按照配方准备各原料；

(2)将各种原料均匀混合，得到基料；

(3)将基料进行震动压制，得到板材坯体；其中，震动压制频率为40Hz，时间为2min；

(4)将所述板材坯体在90℃下进行加热固化，得到复合板材成品。

实施例3

本实施例提供一种复合板材，其配方为：

碎玻璃51％，碳酸钙41.8％，不饱和聚酯树脂6％，固化剂0.7％，添加剂0.5％；

其中，固化剂选用过氧化-2-乙基己酸叔丁酯，添加剂选用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；

碎玻璃的粒度范围为100～120目，碳酸钙的粒度范围为300～320目。

制备方法：

(1)按照配方准备各原料；

(2)将各种原料均匀混合，得到基料；

(3)将基料进行震动压制，得到板材坯体；其中，震动压制频率为45Hz，时间为2min；

(4)将所述板材坯体在90℃下进行加热固化，得到复合板材成品。

实施例4

本实施例提供一种复合板材，其配方为：

碎玻璃50％，碳酸钙43.2％，不饱和聚酯树脂5.1％，固化剂0.8％，添加剂0.9％；

其中，固化剂选用过氧化-2-乙基己酸叔丁酯，添加剂选用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；

碎玻璃的粒度范围为40～60目，碳酸钙的粒度范围为320～350目。

制备方法：

(1)按照配方准备各原料；

(2)将各种原料均匀混合，得到基料；

(3)将基料进行震动压制，得到板材坯体；其中，震动压制频率为45Hz，时间为2min；

(4)将所述板材坯体在90℃下进行加热固化，得到复合板材成品。

实施例5

本实施例提供一种复合板材，其配方为：

碎玻璃50％，碳酸钙40％，不饱和聚酯树脂8.7％，固化剂0.7％，添加剂0.6％；

其中，固化剂选用过氧化-2-乙基己酸叔丁酯，添加剂选用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；

其中，固化剂选用过氧化-2-乙基己酸叔丁酯，添加剂选用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；

碎玻璃的粒度范围为40～60目，碳酸钙的粒度范围为320～350目。

制备方法与实施例4相同。

实施例6

本实施例提供一种复合板材，其配方与实施例5相同，制备方法与实施例4相同。

其主要区别在于碎玻璃分为第一碎玻璃与第二碎玻璃，其中第一碎玻璃占比25％，第二碎玻璃占比25％；第一碎玻璃的粒度范围为40～60目；第二碎玻璃的力度范围为80～100目；

以及碳酸钙的力度范围为340～350目。

对比例1

本对比例提供一种人造石英石，其配方为：

碎玻璃62.6％，石英20％，树脂17％，固化剂0.2％，添加剂0.2％；

其中，碎玻璃分为第一碎玻璃，第二碎玻璃以及第三碎玻璃，其中第一碎玻璃的粒度范围为1-10目，占比15％；第二碎玻璃粒度范围为325～600目，其占比25％；第三碎玻璃粒度范围为40～120目，其占比为22.6％；石英粒度范围为40～120目。

其制备方法为：

(1)按照配方准备各原料；

(2)将各种原料均匀混合，得到基料；

(3)将基料进行震动压制，得到板材坯体；其中，震动压制频率为45Hz，时间为4min；

(4)将所述板材坯体在92℃下进行加热固化，得到人造石英石成品。

对比例2

本对比例提供一种人造石英石，其配方为：

石英71.5％，碳酸钙15％，不饱和聚酯树脂9％，固化剂2.5％，偶联剂(添加剂)2％

其中，石英分为第一石英和第二石英，第一石英的粒度范围为60～100目，其占比为45％，第二石英的粒度范围为280～300目，其占比16.5％。

将实施例1-6，对比例1-2按照标准JC/T908-2013中的方法做检测，其结果如下：

以上所述是发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合板材，其特征在于，其主要由以下重量百分比的原料制成：碳酸钙35～45％，碎玻璃45～55％，不饱和聚酯树脂5～15％，固化剂0.1～1％，助剂0.1～1％；

其中，碳酸钙与碎玻璃的用量之比≥0.75。

2.如权利要求1所述的复合板材，其特征在于，其主要由以下重量百分比的原料制成：碳酸钙39～45％，碎玻璃45～53％，不饱和聚酯树脂5～9％，固化剂0.6～1％，助剂0.5～0.9％。

3.如权利要求2所述的复合板材，其特征在于，其由以下重量百分比的原料制成：碳酸钙40％，碎玻璃50％，不饱和聚酯树脂8.7％，固化剂0.7％，助剂0.6％。

4.如权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述碳酸钙的粒度为280～400目；所述碎玻璃的粒度为40～150目。

5.如权利要求4所述的复合板材，其特征在于，所述碳酸钙的粒度为：300～350目；所述碎玻璃的粒度为40～120目。

6.如权利要求5所述的复合板材，其特征在于，所述碎玻璃包括第一碎玻璃和第二碎玻璃；所述第一碎玻璃的粒度为40～70目，所述第二碎玻璃的粒度为70～120目；

第一碎玻璃的用量：第二碎玻璃的用量＝(0.5～1.5)：(1～2)。

7.如权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述不饱和聚酯树脂是由不饱和二元酸二元醇或者饱和二元酸不饱和二元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。

8.如权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述固化剂为选用过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酰中的一种或多种；

所述添加剂选用硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或多种。

9.如权利要求8所述的复合板材，其特征在于，所述固化剂选用过氧化-2-乙基己酸叔丁酯，所述添加剂选用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

10.如权利要求1-9任一项所述的复合板材的制备方法，其特征在于，包括：

(1)按照配方准备各原料；

(2)将各种原料均匀混合，得到基料；

(3)将基料进行震动压制，得到板材坯体；

(4)将所述板材坯体在80～120℃下进行加热固化，得到复合板材成品。