CN110723985A

CN110723985A - 新型晶硬剂及其制备方法

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Publication number: CN110723985A
Application number: CN201810779335.6A
Authority: CN
Inventors: 梁树华; 傅桂霞
Original assignee: Shenzhen Furuite New Material Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Furuite New Material Co Ltd
Priority date: 2018-07-16
Filing date: 2018-07-16
Publication date: 2020-01-24

Abstract

本发明公开了一种新型晶硬剂及其制备方法，所述晶硬剂包括：0.5％～3.0％的低分子量有机二元羧酸，5％～10％的高沸点有机溶剂，15％～25％的有机硅聚合物，15％～25％的无机硅酸盐，0.5％～2.5％的SiO₂晶体微粉，0.5％～2.5％的纳米复合氧化锆ZrO₂微粉，32％～63.5％的水。所述晶硬剂不仅在以有机硅聚合物与无机硅酸盐相结合的晶硬剂中引入低分子量有机二元羧酸和高沸点有机溶剂，而且添加了纳米微分氧化锆，显著提高了晶硬剂施工后石材表面的硬度、强度、韧性、质感，同时也提高了晶硬剂的附着力、防潮性能、抗返碱性能等。

Description

新型晶硬剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及石材加工技术领域，尤其涉及一种新型晶硬剂及其制备方法。

背景技术

石材作为一种建筑材料，至少已经是有5000年以上的历史了，而近十年来，现代石材装饰行业迅猛发展，人们对石材护理的要求越来越高，各种石材护理产品的应用和研发也越来越受到重视。石材虽然是一种无机非金属材料，但其种类十分繁多，性能也千差万别，如在不同的自然环境下不同石材的耐候性、耐风化、耐潮湿、耐返碱、耐盐雾、耐磨损、耐油污、耐水性等的性能也差别较大。为了提高石材的各项性能以延长石材的使用寿命自古以来人们都在使用和探寻石材护理产品。例如，石蜡和桐油，是最早被人们用来护理石材的产品，可以防潮、防水、防风化、提高石材耐返碱的能力等。

现有的石材护理产品有清洗剂、防水剂、防潮剂、防污剂、防油剂、光亮剂、晶硬剂等。其中，晶硬剂是目前最为石材护理行业所青睐的产品，晶硬剂对石材进行晶硬化处理后增加了的石材的透亮度、硬度、耐磨性、防油防污性等进而延长了石材的使用寿命，被认为是现代石材装饰护理技术中最有发展前景的技术方向之一。晶硬化处理的基本原理是通过复杂的物理和化学反应使特殊成份的晶硬剂与石材表面进行凝聚结合，在石材表面产生一层结晶层，实现对石材表面的保护，然而现有的石材晶硬剂都普遍存在与石材表面结合力不够，易脱落破损，抗返碱性能不够强，防潮防水性不足等问题。

发明内容

本发明实施例提供了新型晶硬剂及其制备方法，用以解决现有技术中石材晶硬剂对石材的表面的保护不足的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种新型晶硬剂，所述晶硬剂包括以下重量份的原料：0.5％～3.0％的低分子量有机二元羧酸，5％～10％的高沸点有机溶剂，15％～25％的有机硅聚合物，15％～25％的无机硅酸盐，0.5％～2.5％的SiO₂晶体微粉，0.5％～2.5％的纳米复合氧化锆ZrO₂微粉，32％～63.5％的水。

优选地，所述纳米复合氧化锆微粉的粒径小于等于100纳米。

优选地，所述低分子量有机二元羧酸选自含有4～10个碳原子的有机二元羧酸中的一种或多种。

优选地，所述高沸点有机溶剂选自有机多元醇中的一种或多种。

优选地，所述有机硅聚合物与所述无机硅酸盐的质量之和占所述晶硬剂总质量的30％～40％。

优选地，所述晶硬剂为水溶性悬浊液。

优选地，所述低分子量有机二元羧酸选自丁二酸、已二酸、戊二酸中的一种或多种。

优选地，所述高沸点有机溶剂选自乙二醇、戊二醇中的一种或两种。

优选地，所述有机硅聚合物选自甲基硅氧烷、丙基硅氧烷、辛乙氧基硅氧烷中的一种。

第二方面，本发明实施例提供了一种新型晶硬剂的制备方法，所述方法包括:

(1)按重量份称取以下原料：0.5％～3.0％的低分子量有机二元羧酸，5％～10％的高沸点有机溶剂，15％～25％的有机硅聚合物，15％～25％的无机硅酸盐，0.5％～2.5％的SiO₂晶体微粉，0.5％～2.5％的纳米复合氧化锆ZrO₂微粉，32％～63.5％的水；

(2)将所述低分子量有机二元羧酸加入60～80℃的所述高沸点有机溶剂中充分搅拌至所述低分子量有机二元羧酸完全溶解；

(3)将步骤(2)中的混合溶液冷却至常温后在搅拌状态下加入到所述有机硅聚合物的水溶液中，充分搅拌后加入所述无机硅酸盐的水溶液，并充分搅拌至溶液均匀；

(4)将所述SiO₂晶体微粉加入步骤(3)的混合溶液中，并用转速为1000rpm的高速分散机搅拌混合溶液30分钟，即得上述第一方面所述的新型晶硬剂。

综上所述，本发明实施例提供的新型晶硬剂及其制备方法，通过在以有机硅聚合物与无机硅酸盐相结合的晶硬剂中引入低分子量有机二元羧酸和高沸点有机溶剂从而提高了晶硬剂的附着力、防潮性能、抗返碱性能等，且有机羧酸在常温溶液中不会分解出酸性离子，呈中性状态，使得所述晶硬剂在常温状态下存放稳定、安全且环保，尽而延长了晶硬剂的使用寿命。同时加入纳米微分氧化锆，显著提高了晶硬剂施工后石材表面的硬度、强度、韧性、质感。所述新型晶硬剂采用低分子量有机二元羧酸、高沸点有机溶剂、有机硅聚合物、无机硅酸盐、SiO₂晶体微粉和水制备的晶硬剂无刺激性气味、不易燃易爆且对施工人员无影响，能够很好的与石材进行结合增强石材表面的透亮度、硬度、耐磨性、防油防污性等。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明公开了一种新型晶硬剂，所述新型晶硬剂包括以下重量份的原料：0.5％～3.0％的低分子量有机二元羧酸，5％～10％的高沸点有机溶剂，15％～25％的有机硅聚合物，15％～25％的无机硅酸盐，0.5％～2.5％的SiO₂晶体微粉，0.5％～2.5％的纳米复合氧化锆ZrO₂微粉，0.5％～2.5％的纳米复合氧化锆ZrO₂微粉，32％～63.5％的水。该新型晶硬剂可以应用于地板、墙体的石材表面，使石材表面光亮，同时也可以增加石材表面的硬度保护石材、延长石材的使用寿命等，所述石材如大理石、水磨石或某些花岗石等。

优选地，所述低分子量有机二元羧酸选自含有4～10个碳原子的有机二元羧酸中的一种或多种，如丁二酸、已二酸、戊二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸中的一种或多种。在本发明中，二元羧酸用于加速石材中的钙离子化，促使石材中的钙离子更充分地与无机硅酸离子反应而形成晶面。

优选地，所述高沸点有机溶剂选自有机多元醇中的一种或多种，如乙二醇、戊二醇。本发明有机多元醇不仅可以协调和控制晶硬剂各组分的蒸发速度，用以提高整个抛光过程的效率，使被处理石材表面在短时间内达到干燥、光亮的效果。另外，由于醇类化合物本身组成中具有羟键，既可以溶解疏水化合物，又可以溶解水溶性化合物，因此，醇类化合物具有良好的溶剂兼容性。并且醇类化合物能保持本发明处理剂产品涂敷在大理石表面后的流平性。

本发明中的有机硅聚合物与石材结合时，可在石材表面毛细孔内壁形成一层均匀、致密的有机硅膜。在一定条件下，石材表面的硅羟基与有机硅膜中的硅羟基发生缩合反应，形成化学键，使有机硅膜牢固地附着在石材表面。有机硅膜在石材表面呈定向排列结构，有机硅膜的Si—O键紧靠石材表面，烷基则伸向外。由于烷基是憎水基团，所以这种定向排列的有机硅膜具有较强的憎水性。当石材表面涂刷有机硅材料后，石材表面与水滴的接触角可增大至103°；其次，因Si—O键的键能较高，有机硅憎水膜具有优异的耐候性，因此防水效果持久。

无机硅酸盐可以任意地选自锂硅酸钠、锂硅酸钾、锂硅酸镁、锂硅酸钙、锂硅酸锌和锂硅酸铬中的一种。

通常而言，锂硅酸盐与晶硬剂的其他组分一起渗透到被处理的石材表面，锂硅酸盐与石材中含钙组分反应，在石材表面涂层和石材表面之间形成致密的中间层，从而增强石材表面的硬度，能够提高石材的机械性能，并且防止石材内部水分子的蒸发以及外部水向内渗透，从而解决石材表面处理中防渗水的过程。尤其对于耐酸性较差的大理石而已，经过处理后，具有增强的耐酸性。

实施例1

本发明实施例提供了一种新型晶硬剂，所述晶硬剂包括以下重量份的原料：0.5％的低分子量有机二元羧酸，5％的高沸点有机溶剂，15％的有机硅聚合物，15％的无机硅酸盐，0.5％的SiO₂晶体微粉，0.5％的纳米复合氧化锆ZrO₂微粉，63.5％的水。

其中，所述低分子量有机二元羧酸为固体粉状丁二酸，所述高沸点有机溶剂为99.5％浓度的乙二醇，所述有机硅聚合物为甲基硅氧烷聚合物，所述无机硅酸盐为锂硅酸盐，所述SiO₂晶体微粉的粒径≤10um，所述纳米复合氧化锆微粉的粒径≤100纳米，所述水为工业纯净水。

本实施例中的所述新型晶硬剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备质量浓度为90％的甲基硅氧烷水溶液，质量浓度为45％的锂硅酸盐水溶液；

(2)称取浓度为99.5％的乙二醇放入密闭冷凝回流的设备中加热升温至60～80℃范围，在搅拌状态下，加入丁二酸至完全溶解为止，所述丁二酸完全溶解约需要20分钟时间；

(3)用高速分散搅拌机在转速10000rpm状态下，将SiO₂晶体微粉和纳米复合ZrO₂微粉加入工业纯净中，搅拌30分钟至SiO₂晶体微粉均匀分散在工业纯净水中；

(4)将步骤(2)制备好的溶液，在搅拌状态下，加入制备好的甲基硅氧烷聚合物水溶液中，持续搅拌20分钟至形成均匀溶液，然后再将均匀溶液加入制备好的锂硅酸盐水溶液，持续搅拌20分钟至形成均匀溶液；

(5)将步骤(4)制备好的溶液加入步骤(3)制备的溶液中，并用高速分散搅拌机搅拌30分钟即得到本发明所述的新型晶硬剂，所述新型晶硬剂为水溶性悬浊液，高速分散的转速为1000rpm；

(6)将制备好的所述新型晶硬剂冷却到常温后，装桶、密封、供以后使用。

实施例2

本发明实施例提供了一种新型晶硬剂，所述晶硬剂包括以下重量份的原料：2％的低分子量有机二元羧酸，8％的高沸点有机溶剂，20％的有机硅聚合物，20％的无机硅酸盐，1％的SiO₂晶体微粉，1％的纳米复合氧化锆ZrO₂微粉，48％的水。

其中，所述低分子量有机二元羧酸为固体粉状丁二酸和戊二酸的混合物，所述高沸点有机溶剂为99.5％浓度的乙二醇，所述有机硅聚合物为丙基硅氧烷聚合物，所述无机硅酸盐为锂硅酸盐，所述SiO₂晶体微粉为粒径≤10um的SiO₂晶体微粉，所述纳米复合氧化锆微粉的粒径≤100纳米，所述水为工业纯净水。

本实施例中的所述新型晶硬剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备质量浓度为90％的丙基硅氧烷聚合物水溶液，质量浓度为45％的锂硅酸盐水溶液；

(2)称取浓度为99.5％的乙二醇放入密闭冷凝回流的设备中加热升温至60～80℃范围，在搅拌状态下，加入丁二酸和戊二酸至完全溶解为止，所述丁二酸和戊二酸完全溶解约需要20分钟时间；

(4)将步骤(2)制备好的溶液，在搅拌状态下，加入制备好的丙基硅氧烷聚合物水溶液中，持续搅拌20分钟至形成均匀溶液，然后再将均匀溶液加入制备好的锂硅酸盐水溶液，持续搅拌20分钟至形成均匀溶液；

实施例3

本发明实施例提供了一种新型晶硬剂，所述晶硬剂包括以下重量份的原料：2％的低分子量有机二元羧酸，8％的高沸点有机溶剂，15％的有机硅聚合物，15％的无机硅酸盐，1％的SiO₂晶体微粉，1％的纳米复合氧化锆ZrO₂微粉，58％的水。

其中，所述低分子量有机二元羧酸为固体粉状丁二酸，所述高沸点有机溶剂为99.5％浓度的乙二醇和戊二醇的混合物，所述有机硅聚合物为丙基硅氧烷聚合物，所述无机硅酸盐为锂硅酸盐，所述SiO₂晶体微粉为粒径≤10um的SiO₂晶体微粉，所述纳米复合氧化锆微粉的粒径≤100纳米，所述水为工业纯净水。

本实施例中的所述新型晶硬剂的制备方法，包括如下步骤：

(2)称取浓度为99.5％的乙二醇和戊二醇放入密闭冷凝回流的设备中加热升温至60～80℃范围，在搅拌状态下，加入丁二酸至完全溶解为止，所述丁二酸完全溶解约需要20分钟时间；

实施例4

本发明实施例提供了一种新型晶硬剂，所述晶硬剂包括以下重量份的原料：3.0％的低分子量有机二元羧酸，10％的高沸点有机溶剂，25％的有机硅聚合物，25％的无机硅酸盐，2.5％的SiO₂晶体微粉，2.5％的纳米复合氧化锆ZrO₂微粉，32％的水。

其中，所述低分子量有机二元羧酸为固体粉末状的已二酸和戊二酸的混合物，已二酸和戊二酸的重量相同；所述高沸点有机溶剂为浓度同为99.5％的乙二醇和戊二醇的混合物，乙二醇和戊二醇的重量相同；所述有机硅聚合物为辛乙氧基硅氧烷聚合物，所述无机硅酸盐为锂硅酸盐，所述SiO₂晶体微粉为粒径≤10um的SiO₂晶体微粉，所述纳米复合氧化锆微粉的粒径≤100纳米，所述水为工业纯净水。

本实施例中的所述新型晶硬剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备质量浓度为90％的辛乙氧基硅氧烷聚合物水溶液，质量浓度为45％的锂硅酸盐水溶液；

(2)称取浓度为99.5％的乙二醇和戊二醇放入密闭冷凝回流的设备中加热升温至60～80℃范围，在搅拌状态下，加入已二酸和戊二酸至完全溶解为止，所述已二酸和戊二酸完全溶解约需要20分钟时间；

(4)将步骤(2)制备好的溶液，在搅拌状态下，加入制备好的辛乙氧基硅氧烷聚合物水溶液中，持续搅拌20分钟至形成均匀溶液，然后再将均匀溶液加入制备好的锂硅酸盐水溶液，持续搅拌20分钟至形成均匀溶液；

以上实施例中各组份的变化，主要依据不同石材的材质、类型及物料成本的实际变化而调整，以期获得性能和效果最佳的综合晶硬剂。

本发明实施例1-4的新型晶硬剂在不同石材上使用后石材表面光泽度和防滑系数的变化如下。石材表面光泽度和防滑系数的分别采用《建筑装饰面材料镜向光泽度测定方法》(GB/T13891-2008)标准测定和《地面石材防滑性能等级划分及试验方法》(JC/T1050-2007)标准测定。

表1 不同石材处理后的表面光泽度和防滑系数

由表1可以看出，本发明实施例的新型晶硬剂明显提高了石材表面的光泽度和防滑系数，且效果优于市售已有同类商品K2指标。

以上对本发明所提供的新型晶硬剂及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种新型晶硬剂，其特征在于，所述晶硬剂包括以下重量份的原料：0.5％～3.0％的低分子量有机二元羧酸，5％～10％的高沸点有机溶剂，15％～25％的有机硅聚合物，15％～25％的无机硅酸盐，0.5％～2.5％的SiO₂晶体微粉，0.5％～2.5％的纳米复合氧化锆ZrO₂微粉，32％～63.5％的水。

2.根据权利要求1所述的新型晶硬剂，其特征在于，所述纳米复合氧化锆微粉的粒径小于等于100纳米。

3.根据权利要求1所述的新型晶硬剂，其特征在于，所述低分子量有机二元羧酸选自含有4～10个碳原子的有机二元羧酸中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的新型晶硬剂，其特征在于，所述高沸点有机溶剂选自有机多元醇中的一种或多种。

5.根据权利要求1中所述的新型晶硬剂，其特征在于，所述有机硅聚合物与所述无机硅酸盐的质量之和占所述晶硬剂总质量的30％～40％。

6.根据权利要求1中所述的新型晶硬剂，其特征在于，所述晶硬剂为水溶性悬浊液。

7.根据权利要求3所述的新型晶硬剂，其特征在于，所述低分子量有机二元羧酸选自丁二酸、已二酸、戊二酸中的一种或多种。

8.根据权利要求4所述的新型晶硬剂，其特征在于，所述高沸点有机溶剂选自乙二醇、戊二醇中的一种或两种。

9.根据权利要求1中所述的新型晶硬剂，其特征在于，所述有机硅聚合物选自甲基硅氧烷、丙基硅氧烷、辛乙氧基硅氧烷中的一种。

10.一种新型晶硬剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括:

(4)将所述SiO₂晶体微粉加入步骤(3)的混合溶液中，并用转速为1000rpm的高速分散机搅拌混合溶液30分钟，即得权利要求1-9任一项所述的新型晶硬剂。