CN111875341A - 一种环保复合石材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及复合石材技术领域，公开了一种环保复合石材及其制备方法，该环保复合石材包括天然石材基层和复合石材层，复合石材层的原料按照重量份组分为：复合无机粉10‑25份、环保废弃粗料30‑50份、细砂12‑18份、珍珠岩粉10‑20份、改性玻璃纤维8‑15份、纳米复合粉体2‑5份、天然彩砂5‑15份、卤水15‑20份、添加剂2‑10份。本发明制备的复合石材不仅环保、强度高，具有较强的热稳定性和耐磨性，同时抗腐蚀性和抗风化性能也得到了提高，使得复合石材的使用寿命更久，而且表面质感更加丰富，色泽更加稳定，表面的抗油污性和抗刮痕性能更强，且其不易变形、无毒、无气味，零辐射，更加环保健康。

Description

一种环保复合石材及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合石材技术领域，具体是一种环保复合石材及其制备方法。
背景技术
石材作为一种高档建筑装饰材料，广泛应用于室内外装饰设计、幕墙装饰和公共设施建设。目前市场上的复合石材其性能还是不够完善，在长久的使用过程中，复合石材的表面容易风化或发生变化，导致复合石材的抗风化性和耐用性较差，特别在长久使用后，其表面的光泽性以及洁净性都会下降，这样在应用于建筑装饰中，很容易影响到建筑装饰的美观性，因此，本领域技术人员提供了一种环保复合石材及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保复合石材及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种环保复合石材，该环保复合石材包括天然石材基层和复合石材层，所述复合石材层的原料按照重量份组分为：复合无机粉10-25份、环保废弃粗料30-50份、细砂12-18份、珍珠岩粉10-20份、改性玻璃纤维8-15份、纳米复合粉体2-5份、天然彩砂 5-15份、卤水15-20份、添加剂2-10份。
作为本发明进一步的方案：所述环保废弃粗料为大理石碎料、花岗岩碎料或工业废石料渣。
作为本发明再进一步的方案：所述复合无机粉按重量份组分为：水泥粉 15-25份、硅灰粉10-15份、粉煤灰5-10份、沸石粉2-7份、无水石膏5-12 份、矿渣粉12-20份、偏高岭土4-8份和膨润土3-9份。
作为本发明再进一步的方案：所述添加剂按重量份组分为：粘合剂1-5 份、改性剂5-10份、固化剂2-5份和防水剂8-10份。
作为本发明再进一步的方案：所述粘合剂按重量份组分为：环氧树脂2-7 份、不饱和树脂1-3份、聚氨酯2-3份、铝硅酸盐1-2份、磷酸盐2-5份。
作为本发明再进一步的方案：所述防水剂为甲基硅酸钠和水混合而成，且甲基硅酸钠和水的质量比为2：5。
作为本发明再进一步的方案：所述纳米复合粉体为纳米二氧化硅和纳米二氧化钛，其中纳米二氧化硅和纳米二氧化钛的质量比为3：7。
作为本发明再进一步的方案：所述改性玻璃纤维原料按重量份组分为：活性氧化锌5-10份、玻璃纤维30-50份、石墨烯粉末3-8份，其改性方法为：将一定量的玻璃纤维和活性氧化锌放入混合罐内进行混合搅拌，时间为 15-20min，温度控制在40-65℃，搅拌一定时间后，再加入一定量的石墨烯粉末，继续搅拌15-30min，即可制得改性玻璃纤维。
作为本发明再进一步的方案：一种环保复合石材及其制备方法，所述环保复合石材的制备方法为以下步骤：
S1、称取一定量的组分原料，将固体环保废弃粗料进行粉碎、过筛得到粉体环保废弃粗料；
S2、将粉体环保废弃粗料放入混合罐内，再依次加入一定量的复合无机粉、细砂、珍珠岩粉、纳米复合粉体和天然彩砂，进行均匀搅拌混合，搅拌 15-30min，得混合物A；
S3、在上述搅拌混合完成后，依次将改性玻璃纤维、卤水和添加剂加入混合物A内，继续搅拌20-25min，即可制得复合石材浆料；
S4、再将上述所得的复合石材浆料浇注到模具内，再将模具和复合石材浆料一起放入真空箱内进行脱泡处理，真空度为0.1-0.2MPa，脱泡时间为 5-10min；
S5、脱泡结束后，从真空箱内取出模具，于50-70℃的条件进行固化处理，固化成型后，进行脱模修整，并将脱模后的复合石材层置于烘干箱内进行烘干处理，烘干温度在150-170℃；
S6、烘干结束后，对复合石材层表面进行处理，并对其进行切割、打磨，从而制得成品复合石材层；
S7、然后将切割后的天然石材基层与上述所得的成品复合石材层通过粘合剂进行粘合固定，并进行干燥固化处理，干燥温度在30-70℃，时间在 50-90min，即可制得环保复合石材。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计的一种环保复合石材及其制备方法，在实际操作时，通过将碎料或工业废石料渣回收利用，使得原料的获取更加便捷，而且复合无机粉的应用，可以使得石材稳定性更好、强度更高，与珍珠岩粉和细砂的配置，可以使得复合石材的性能更环保，使用寿命更久；
同时利用活性氧化锌和石墨烯对玻璃纤维进行改性处理，由于活性氧化锌具有高效的生物学活性、吸收率高、抗氧化能力强、安全稳定等特性，因此在对玻璃纤维进行改性后，使得改性玻璃纤维性能更好，进而使得复合石材的抗压强度、耐高温、耐磨性、抗腐蚀性、防火防水性能更强，而且抗风化性能也得到了提高；
而且纳米复合粉体的加入，使得复合石材的表面质感更加丰富，色泽更加稳定，其表面的抗油污性和抗刮痕性能更强，且其不易变形、无毒、无气味，零辐射，更加环保健康，可以应用于大型公共建筑、别墅酒店、高级小区及园林景观等内外墙装饰。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附表，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中，一种环保复合石材及其制备方法，环保复合石材的制备方法为以下步骤：
首先，称取一定量的组分原料，将固体环保废弃粗料进行粉碎、过筛得到粉体环保废弃粗料，将粉体环保废弃粗料放入混合罐内，再依次加入一定量的复合无机粉、细砂、珍珠岩粉、纳米复合粉体和天然彩砂，进行均匀搅拌混合，搅拌15-30min，得混合物A；
然后，在上述搅拌混合完成后，依次将改性玻璃纤维、卤水和添加剂加入混合物A内，继续搅拌20-25min，即可制得复合石材浆料；
其次，将上述所得的复合石材浆料浇注到模具内，再将模具和复合石材浆料一起放入真空箱内进行脱泡处理，真空度为0.1-0.2MPa，脱泡时间为 5-10min，脱泡结束后，从真空箱内取出模具，于50-70℃的条件进行固化处理，固化过程为：先于50℃温度下固化2h、再于60℃温度下固化2h、最后于70℃温度下固化1h，固化成型后，进行脱模修整，并将脱模后的复合石材层置于烘干箱内进行烘干处理，烘干温度在150-170℃，烘干结束后，对复合石材层表面进行处理，并对其进行切割、打磨，从而制得成品复合石材层；
最后，将切割后的天然石材基层与上述所得的成品复合石材层通过粘合剂进行粘合固定，并进行干燥固化处理，干燥温度在30-70℃，时间在 50-90min，即可制得环保复合石材。
实施例1
本发明的一种环保复合石材，该环保复合石材包括天然石材基层和复合石材层，其中复合石材层的原料按照重量份组分为：复合无机粉10份、环保废弃粗料30份、细砂12份、珍珠岩粉10份、改性玻璃纤维8份、纳米复合粉体2份、天然彩砂5份、卤水15份、添加剂2份；
其中，环保废弃粗料为大理石碎料、花岗岩碎料或工业废石料渣，复合无机粉按重量份组分为：水泥粉25份、硅灰粉15份、粉煤灰10份、沸石粉 7份、无水石膏12份、矿渣粉20份、偏高岭土8份和膨润土9份；
上述的复合无机粉的制备方法为：将上述的水泥粉、硅灰粉、粉煤灰、沸石粉、无水石膏、矿渣粉、偏高岭土和膨润土经过干燥处理后，依次放入至混合罐内，在料物加入过程中，混合罐一直处于搅拌状况，且搅拌速度为 1500-3000r/min，均匀搅拌15-30min后，即可制得复合无机粉；
进一步的，添加剂按重量份组分为：粘合剂5份、改性剂10份、固化剂 5份和防水剂10份；
该添加剂的制备方法为：将粘合剂、改性剂、固化剂和防水剂依次放入搅拌罐内进行搅拌，并加入一定量的水，期间搅拌罐的温度保持在50-70℃，均匀搅拌20-40min后，即可制得添加剂；
其中，粘合剂按重量份组分为：环氧树脂7份、不饱和树脂3份、聚氨酯3份、铝硅酸盐2份、磷酸盐5份，防水剂为甲基硅酸钠和水混合而成，且甲基硅酸钠和水的质量比为2：5，纳米复合粉体为纳米二氧化硅和纳米二氧化钛，其中纳米二氧化硅和纳米二氧化钛的质量比为3：7；
进一步的，改性玻璃纤维原料按重量份组分为：活性氧化锌5份、玻璃纤维30份、石墨烯粉末3份；
其改性方法为：将一定量的玻璃纤维和活性氧化锌放入混合罐内进行混合搅拌，时间为15-20min，温度控制在40-65℃，搅拌一定时间后，再加入一定量的石墨烯粉末，继续搅拌15-30min，即可制得改性玻璃纤维；
其中，活性氧化锌作为一种纳米材料,具有高效的生物学活性、吸收率高、抗氧化能力强、安全稳定等特性；而且石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料，所以经过活性氧化锌和石墨烯粉末改性后的玻璃纤维，具有很强的韧性和稳定性，并且改性后的玻璃纤维力学性能和光学性能也比较好。
实施例2
本发明的一种环保复合石材，该环保复合石材包括天然石材基层和复合石材层，其中复合石材层的原料按照重量份组分为：复合无机粉25份、环保废弃粗料50份、细砂18份、珍珠岩粉20份、改性玻璃纤维15份、纳米复合粉体5份、天然彩砂15份、卤水20份、添加剂10份；
其中，环保废弃粗料为大理石碎料、花岗岩碎料或工业废石料渣，复合无机粉按重量份组分为：水泥粉15份、硅灰粉10份、粉煤灰5份、沸石粉2 份、无水石膏5份、矿渣粉12份、偏高岭土4份和膨润土3份；
上述的复合无机粉的制备方法为：将上述的水泥粉、硅灰粉、粉煤灰、沸石粉、无水石膏、矿渣粉、偏高岭土和膨润土经过干燥处理后，依次放入至混合罐内，在料物加入过程中，混合罐一直处于搅拌状况，且搅拌速度为 1500-3000r/min，均匀搅拌15-30min后，即可制得复合无机粉；
进一步的，添加剂按重量份组分为：粘合剂1份、改性剂5份、固化剂2 份和防水剂8份；
该添加剂的制备方法为：将粘合剂、改性剂、固化剂和防水剂依次放入搅拌罐内进行搅拌，并加入一定量的水，期间搅拌罐的温度保持在50-70℃，均匀搅拌20-40min后，即可制得添加剂；
其中，粘合剂按重量份组分为：环氧树脂2份、不饱和树脂1份、聚氨酯2份、铝硅酸盐1份、磷酸盐2份，防水剂为甲基硅酸钠和水混合而成，且甲基硅酸钠和水的质量比为2：5，纳米复合粉体为纳米二氧化硅和纳米二氧化钛，其中纳米二氧化硅和纳米二氧化钛的质量比为3：7；
进一步的，改性玻璃纤维原料按重量份组分为：活性氧化锌10份、玻璃纤维50份、石墨烯粉末8份；
其改性方法为：将一定量的玻璃纤维和活性氧化锌放入混合罐内进行混合搅拌，时间为15-20min，温度控制在40-65℃，搅拌一定时间后，再加入一定量的石墨烯粉末，继续搅拌15-30min，即可制得改性玻璃纤维；
其中，活性氧化锌作为一种纳米材料,具有高效的生物学活性、吸收率高、抗氧化能力强、安全稳定等特性；而且石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料，所以经过活性氧化锌和石墨烯粉末改性后的玻璃纤维，具有很强的韧性和稳定性，并且改性后的玻璃纤维力学性能和光学性能也比较好。
实施例3
本发明的一种环保复合石材，该环保复合石材包括天然石材基层和复合石材层，其中复合石材层的原料按照重量份组分为：复合无机粉20份、环保废弃粗料40份、细砂15份、珍珠岩粉16份、改性玻璃纤维10份、纳米复合粉体4份、天然彩砂8份、卤水18份、添加剂7份；
其中，环保废弃粗料为大理石碎料、花岗岩碎料或工业废石料渣，复合无机粉按重量份组分为：水泥粉20份、硅灰粉12份、粉煤灰7份、沸石粉5 份、无水石膏8份、矿渣粉15份、偏高岭土6份和膨润土5份；
上述的复合无机粉的制备方法为：将上述的水泥粉、硅灰粉、粉煤灰、沸石粉、无水石膏、矿渣粉、偏高岭土和膨润土经过干燥处理后，依次放入至混合罐内，在料物加入过程中，混合罐一直处于搅拌状况，且搅拌速度为 1500-3000r/min，均匀搅拌15-30min后，即可制得复合无机粉；
进一步的，添加剂按重量份组分为：粘合剂3份、改性剂8份、固化剂4 份和防水剂9份；
该添加剂的制备方法为：将粘合剂、改性剂、固化剂和防水剂依次放入搅拌罐内进行搅拌，并加入一定量的水，期间搅拌罐的温度保持在50-70℃，均匀搅拌20-40min后，即可制得添加剂；
其中，粘合剂按重量份组分为：环氧树脂5份、不饱和树脂2份、聚氨酯2.5份、铝硅酸盐2份、磷酸盐3份，防水剂为甲基硅酸钠和水混合而成，且甲基硅酸钠和水的质量比为2：5，纳米复合粉体为纳米二氧化硅和纳米二氧化钛，其中纳米二氧化硅和纳米二氧化钛的质量比为3：7；
进一步的，改性玻璃纤维原料按重量份组分为：活性氧化锌7份、玻璃纤维40份、石墨烯粉末5份；
其改性方法为：将一定量的玻璃纤维和活性氧化锌放入混合罐内进行混合搅拌，时间为15-20min，温度控制在40-65℃，搅拌一定时间后，再加入一定量的石墨烯粉末，继续搅拌15-30min，即可制得改性玻璃纤维；
其中，活性氧化锌作为一种纳米材料,具有高效的生物学活性、吸收率高、抗氧化能力强、安全稳定等特性；而且石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料，所以经过活性氧化锌和石墨烯粉末改性后的玻璃纤维，具有很强的韧性和稳定性，并且改性后的玻璃纤维力学性能和光学性能也比较好。
对比实施例1
选用市场制备工艺生产的环保复合石材。
实验一
①从实施例1-3和对比实施例1中分别各取一组成品环保复合石材，每组四块，每块石材尺寸大小为100cm×100cm；
②利用相同材质的砂纸分别对四组环保复合石材进行耐磨测试；
③将四组环保复合石材浸泡于15％硫酸钠溶液中进行浸泡3天和7天；
④通过油性笔在四组测试石材表面进行反复涂画，再用干净布对涂画后的石材表面进行擦拭；
⑤对每组测试石材的结果进行统计，测试结果如下表所示；
Figure RE-GDA0002664574010000091
由上表可知，本设计的环保复合石材不仅具有高强度的抗腐蚀性能，同时也具有耐磨性和抗风化能力，而且其表面抗油污性能和防水性能也很强。
实验二
①从实施例1-3和对比实施例1中分别各取一组成品环保复合石材，每组四块，每块石材尺寸大小为100mm×100mm，厚度为15mm；
②依照JC/T1049-2007标准，对四组测试石材进行性能测试，测试内容包括：抗压强度、抗弯强度、抗剪强度；测试结果如下表所示：
对比例 抗压强度(MPa) 抗弯强度(MPa) 抗剪强度(MPa)
实施例1 1600 120 2.05
实施例2 1568 128 2.15
实施例3 1700 118 2.32
对比实施例1 1100 80 1.35
由上表可知，本发明的相比市场上的普遍环保复合石材，具有较强的抗压能力和抗弯能力，而且本发明的市场所承受的荷载更强，同时耐久性也较强。
实验三
①从实施例1-3和对比实施例1中分别各取一组成品环保复合石材，每组四块，每块石材尺寸大小为100cm×100cm；
②将四组测试环保复合石材进行风化测试，再对四组测试石材的热稳定性和色泽(分为良、良好和优良)进行测试观察，测量结果如下表所示；
Figure RE-GDA0002664574010000101
由上表可知，本发明设计的环保复合石材不仅具优势良好的抗风化性能，而且使用寿命长久，同时其热稳定性好，具有较强的稳定性，不易变形，且色泽稳定，光彩鲜艳，耐高温，表面质感丰富。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (9)

1.一种环保复合石材，其特征在于，该环保复合石材包括天然石材基层和复合石材层，所述复合石材层的原料按照重量份组分为：复合无机粉10-25份、环保废弃粗料30-50份、细砂12-18份、珍珠岩粉10-20份、改性玻璃纤维8-15份、纳米复合粉体2-5份、天然彩砂5-15份、卤水15-20份、添加剂2-10份。
2.根据权利要求1所述的一种环保复合石材，其特征在于，所述环保废弃粗料为大理石碎料、花岗岩碎料或工业废石料渣。
3.根据权利要求1所述的一种环保复合石材，其特征在于，所述复合无机粉按重量份组分为：水泥粉15-25份、硅灰粉10-15份、粉煤灰5-10份、沸石粉2-7份、无水石膏5-12份、矿渣粉12-20份、偏高岭土4-8份和膨润土3-9份。
4.根据权利要求1所述的一种环保复合石材，其特征在于，所述添加剂按重量份组分为：粘合剂1-5份、改性剂5-10份、固化剂2-5份和防水剂8-10份。
5.根据权利要求4所述的一种环保复合石材，其特征在于，所述粘合剂按重量份组分为：环氧树脂2-7份、不饱和树脂1-3份、聚氨酯2-3份、铝硅酸盐1-2份、磷酸盐2-5份。
6.根据权利要求4所述的一种环保复合石材，其特征在于，所述防水剂为甲基硅酸钠和水混合而成，且甲基硅酸钠和水的质量比为2：5。
7.根据权利要求1所述的一种环保复合石材，其特征在于，所述纳米复合粉体为纳米二氧化硅和纳米二氧化钛，其中纳米二氧化硅和纳米二氧化钛的质量比为3：7。
8.根据权利要求1所述的一种环保复合石材，其特征在于，所述改性玻璃纤维原料按重量份组分为：活性氧化锌5-10份、玻璃纤维30-50份、石墨烯粉末3-8份，其改性方法为：将一定量的玻璃纤维和活性氧化锌放入混合罐内进行混合搅拌，时间为15-20min，温度控制在40-65℃，搅拌一定时间后，再加入一定量的石墨烯粉末，继续搅拌15-30min，即可制得改性玻璃纤维。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种环保复合石材及其制备方法，其特征在于，所述环保复合石材的制备方法为以下步骤：
S1、称取一定量的组分原料，将固体环保废弃粗料进行粉碎、过筛得到粉体环保废弃粗料；
S2、将粉体环保废弃粗料放入混合罐内，再依次加入一定量的复合无机粉、细砂、珍珠岩粉、纳米复合粉体和天然彩砂，进行均匀搅拌混合，搅拌15-30min，得混合物A；
S3、在上述搅拌混合完成后，依次将改性玻璃纤维、卤水和添加剂加入混合物A内，继续搅拌20-25min，即可制得复合石材浆料；
S4、再将上述所得的复合石材浆料浇注到模具内，再将模具和复合石材浆料一起放入真空箱内进行脱泡处理，真空度为0.1-0.2MPa，脱泡时间为5-10min；
S5、脱泡结束后，从真空箱内取出模具，于50-70℃的条件进行固化处理，固化成型后，进行脱模修整，并将脱模后的复合石材层置于烘干箱内进行烘干处理，烘干温度在150-170℃；
S6、烘干结束后，对复合石材层表面进行处理，并对其进行切割、打磨，从而制得成品复合石材层；
S7、然后将切割后的天然石材基层与上述所得的成品复合石材层通过粘合剂进行粘合固定，并进行干燥固化处理，干燥温度在30-70℃，时间在50-90min，即可制得环保复合石材。
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