CN111892911B - 一种新型环保的地砖高效纳米防滑剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型环保的地砖高效纳米防滑剂及其制备方法，纳米防滑剂按质量份数包括果酸20~40%、氟化氢铵2~5%、氟化铵2~10%、柠檬酸8~25%、酒精3~8%、植物粉4~10%、分散稳定剂0.1~1%、消泡剂0.5~1%、杀菌剂0.5~0.75%、甘油酯化松香10~20%、乙二酸1~4%、复合离子型表面活性剂10~15%、亲水扩链剂4~7%、引气剂0.2~6%、缓蚀剂0.5~1%，本发明纳米防滑剂可以大幅度提升地砖的表面摩擦系数，其形成的纳米级毛细孔可以长久赋予地砖防滑效果，且用料绿色环保，不会产生对环境和人体有害的物质。

Description

一种新型环保的地砖高效纳米防滑剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及地砖纳米防滑剂技术领域，尤其涉及一种新型环保的地砖高效纳米防滑剂及其制备方法。

背景技术

随着城市化发展速度的加速，城市地表正在逐步被建筑物和各种混凝土等材料所覆盖。地砖是一种地面装饰材料，用劲土烧制而成，规格多种，其经上釉处理，具有装饰作用，多用于公共建筑和民用建筑的地面和楼面。地砖花色品种非常多，可供选择的余地很大，按材质可分为釉面砖、通体砖、抛光砖、玻化砖等，但是防滑效果差。据统计，在日常生活中，滑倒意外事故每年造成的伤亡人数仅次于车祸，其中以幼童、老人、孕妇以及行动不便者最为严重，所以地面防滑已经成为公共安全的重大问题。我国目前建筑装饰的地面己大量采用陶瓷地砖作为饰面，在美化了装饰效果的同时也带来了地面滑溜的重大安全隐患问题。虽然至今我国仍未出台相应的安全规定明确地砖的防滑要求，但是欧美一些发达国家已经制定严格的安全要求。随着国人安全意识的提高和以人为本思想的普及，具有防滑效果的地砖产品必然成为将来的主流。

目前防滑地砖的防滑机理主要有以下两种，第一种是在成品地砖表面涂抹防滑剂，利用附着在砖体表面的防滑剂提高摩擦系数，将砖体表面制成具有宏观或微观的凹凸起伏不平的结构，利用这种结构和鞋底在压力下产生的机械咬合作用来提高摩擦系数，但是现有方法的不足之处也很明显，在成品地砖表面涂抹防滑剂的方法虽然实用，而且防滑效果也比较理想，但是涂抹的防滑层会随着使用时间的延长而逐渐被磨损，从而失去防滑效果通过在砖体表面制造一些宏观的凹凸或纹路虽然可以实现防滑，但是却破坏了砖石的装饰效果；第二种采用具有腐蚀性的液体处理成品砖表面，虽然可以增强防滑效果，但是同样破坏了砖体表面的美观，并且工艺过程复杂、处理周期太长，不适合现有的大生产技术，而且以前的防滑液产品主要原材料是草酸和氢氟酸，不但有剧毒，最要命的是对地下水的污染。使用起来对地面材质只能腐蚀，才能起到防滑作用，没有渗透功能，防滑作用保持时间较短，一般在几个月。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型环保的地砖高效纳米防滑剂及其制备方法，以解决上述背景技术中所提出的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种新型环保的地砖高效纳米防滑剂，按质量份数包括如下组分：果酸20～40％、氟化氢铵2～5％、氟化铵2～10％、柠檬酸8～25％、酒精3～8％、植物粉4～10％、分散稳定剂0.1～1％、消泡剂0.5～1％、杀菌剂0.5～0.75％、甘油酯化松香10～20％、乙二酸1～4％、复合离子型表面活性剂10～15％、亲水扩链剂4～7％、引气剂0.2～6％、缓蚀剂0.5～1％、余量为水。

作为进一步的优化，所述植物粉为包含碳水化合物粉末，具体可为己醛糖或羟丙基甲基纤维素。

作为进一步的优化，所述分散稳定剂为胺醚类单体或共聚化合物，选自乙二醇乙醚、二乙二醇二甲基醚、异构十三醇聚氧乙烯醚、二乙醇胺、三乙醇胺、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或两种以上。

作为进一步的优化，所述消泡剂为高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚或聚二甲基硅氧烷。

作为进一步的优化，所述复合离子型表面活性剂为直链烷基磺酸钠或十二醇聚氧乙烯醚。

作为进一步的优化，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸，通过亲水扩链剂可以使分子链扩散延长，形成高分子物质，从而实现防滑剂的固化成形。

作为进一步的优化，所述引气剂为十二烷基硫酸钠。

作为进一步的优化，所述酒精浓度为98％。

本发明还提供了一种新型环保的地砖高效纳米防滑剂的制备方法，包括如下步骤，

S1)准备原料：按质量份数准确称取各组分原料；

S2)生产制备：去离子水加热至90-100℃后，加入反应釜冷却至60-75℃，在搅拌状态下加入果酸、氟化氢铵、氟化铵、柠檬酸、酒精和植物粉，搅拌速度调100-500r/min，然后加入分散稳定剂、甘油酯化松香、乙二酸、复合离子型表面活性剂、亲水扩链剂和引气剂，搅拌均匀，冷却至25-40℃再加入消泡剂、杀菌剂和缓蚀剂，冷却室温，继续搅拌15-30min，出料即得纳米防滑剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明所提供的纳米防滑剂具有超强渗透力，能有效渗入地砖毛细信道，通过与地面砖化学作用，遇水或油渍时与脚底接触能形成物理的吸盘作用，人行其上相对安全，纳米防滑剂有别于传统防滑处理手段，是直接使瓷砖表面上形成很多纳米级毛细孔，直接改变瓷砖光滑面的结构，使瓷砖本身自防滑，对瓷砖外观几乎不造成变化，并且瓷砖釉面的硬度是非常高的，能达到莫氏7度，比不锈钢还硬，极难磨损，高硬度保证了其防滑效果的持久性，能保持5年左右的防滑效果，即使将来瓷砖表面部分磨损，但其内部一定深度的结构依然有很多纳米级毛细孔，因而可保持长久防滑效果；

2.本发明所提供的纳米防滑剂为水性溶液，无色透明，不改变地面本身外观，其具有超强的渗透力，能有效渗入地面毛细管道，适用于各种石材的表面，例如大理石、瓷砖、人造花岗岩、混泥土、抛光砖、陶瓷、浴盆等，使用前后的表面摩擦系数可以由常规的0.2-0.6提升到0.9-2.3；

3.本发明纳米防滑剂为高分子水性聚合物，所采用的原料均为绿色原料，对人体无伤害，适宜于大范围的推广使用。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

一种新型环保的地砖高效纳米防滑剂，按质量份数包括如下组分，果酸20％、氟化氢铵2％、氟化铵2％、柠檬酸25％、酒精(98％)3％、己醛糖4％、乙二醇乙醚0.1％、聚二甲基硅氧烷0.5％、杀菌剂0.5％、甘油酯化松香10％、乙二酸1％、直链烷基磺酸钠10％、二羟甲基丙酸4％、十二烷基硫酸钠0.2％、缓蚀剂0.5％、余量为去离子水。

其制备方法为：S1)准备原料：按质量份数准确称取各组分原料；S2)生产制备：去离子水加热至90℃后，加入反应釜冷却至75℃，在搅拌状态下加入果酸、氟化氢铵、氟化铵、柠檬酸、酒精和己醛糖，搅拌速度调100r/min，然后加入乙二醇乙醚、甘油酯化松香、乙二酸、直链烷基磺酸钠、二羟甲基丙酸和十二烷基硫酸钠，搅拌均匀，冷却至40℃再加入聚二甲基硅氧烷、杀菌剂和缓蚀剂，冷却室温，继续搅拌15min，出料即得纳米防滑剂。

实施例2

一种新型环保的地砖高效纳米防滑剂，按质量份数包括如下组分，果酸40％、氟化氢铵2％、氟化铵2％、柠檬酸8％、酒精(98％)3％、己醛糖4％、异构十三醇聚氧乙烯醚0.1％、聚氧丙烯甘油醚0.5％、杀菌剂0.5％、甘油酯化松香10％、乙二酸1％、直链烷基磺酸钠10％、二羟甲基丙酸4％、十二烷基硫酸钠0.2％、缓蚀剂0.5％、余量为去离子水。

其制备方法为：S1)准备原料：按质量份数准确称取各组分原料；S2)生产制备：去离子水加热至100℃后，加入反应釜冷却至60℃，在搅拌状态下加入果酸、氟化氢铵、氟化铵、柠檬酸、酒精和己醛糖，搅拌速度调500r/min，然后加入异构十三醇聚氧乙烯醚、甘油酯化松香、乙二酸、直链烷基磺酸钠、二羟甲基丙酸和十二烷基硫酸钠，搅拌均匀，冷却至25℃再加入聚氧丙烯甘油醚、杀菌剂和缓蚀剂，冷却室温，继续搅拌20min，出料即得纳米防滑剂。

实施例3

一种新型环保的地砖高效纳米防滑剂，按质量份数包括如下组分，果酸30％、氟化氢铵3.5％、氟化铵6％、柠檬酸16.5％、酒精(98％)5.5％、己醛糖7％、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物0.65％、高碳醇脂肪酸酯复合物0.75％、杀菌剂0.625％、甘油酯化松香15％、乙二酸2.5％、直链烷基磺酸钠12.5％、二羟甲基丁酸5.5％、十二烷基硫酸钠3.1％、缓蚀剂0.75％、余量为去离子水。

其制备方法为：S1)准备原料：按质量份数准确称取各组分原料；S2)生产制备：去离子水加热至95℃后，加入反应釜冷却至70℃，在搅拌状态下加入果酸、氟化氢铵、氟化铵、柠檬酸、酒精和己醛糖，搅拌速度调300r/min，然后加入丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、甘油酯化松香、乙二酸、直链烷基磺酸钠、二羟甲基丁酸和十二烷基硫酸钠，搅拌均匀，冷却至30℃再加入高碳醇脂肪酸酯复合物、杀菌剂和缓蚀剂，冷却室温，继续搅拌30min，出料即得纳米防滑剂。

实施例4

一种新型环保的地砖高效纳米防滑剂，按质量份数包括如下组分，果酸20％、氟化氢铵5％、氟化铵10％、柠檬酸8％、酒精(98％)8％、羟丙基甲基纤维素4％、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物1％、高碳醇脂肪酸酯复合物1％、杀菌剂0.75％、甘油酯化松香10％、乙二酸4％、十二醇聚氧乙烯醚10％、二羟甲基丁酸7％、十二烷基硫酸钠6％、缓蚀剂1％、余量为去离子水。

其制备方法为：S1)准备原料：按质量份数准确称取各组分原料；S2)生产制备：去离子水加热至95℃后，加入反应釜冷却至70℃，在搅拌状态下加入果酸、氟化氢铵、氟化铵、柠檬酸、酒精和羟丙基甲基纤维素，搅拌速度调300r/min，然后加入丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、甘油酯化松香、乙二酸、十二醇聚氧乙烯醚、二羟甲基丁酸和十二烷基硫酸钠，搅拌均匀，冷却至30℃再加入高碳醇脂肪酸酯复合物、杀菌剂和缓蚀剂，冷却室温，继续搅拌30min，出料即得纳米防滑剂。

实施例5

一种新型环保的地砖高效纳米防滑剂，按质量份数包括如下组分，果酸20％、氟化氢铵2％、氟化铵2％、柠檬酸8％、酒精(98％)3％、羟丙基甲基纤维素10％、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物0.1％、高碳醇脂肪酸酯复合物0.5％、杀菌剂0.5％、甘油酯化松香20％、乙二酸1％、十二醇聚氧乙烯醚15％、二羟甲基丁酸4％、十二烷基硫酸钠0.2％、缓蚀剂0.5％、余量为去离子水。

其制备方法为：S1)准备原料：按质量份数准确称取各组分原料；S2)生产制备：去离子水加热至95℃后，加入反应釜冷却至70℃，在搅拌状态下加入果酸、氟化氢铵、氟化铵、柠檬酸、酒精和羟丙基甲基纤维素，搅拌速度调300r/min，然后加入丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、甘油酯化松香、乙二酸、十二醇聚氧乙烯醚、二羟甲基丁酸和十二烷基硫酸钠，搅拌均匀，冷却至30℃再加入高碳醇脂肪酸酯复合物、杀菌剂和缓蚀剂，冷却室温，继续搅拌30min，出料即得纳米防滑剂。

应用实施例

纳米防滑剂使用方法：将实施例1至5中所得纳米防滑剂涂覆于玻化砖表面后，静置10-15分钟后，用清水将玻化砖表面的纳米防滑剂进行冲洗，冲洗3-5分钟，得到防滑处理表面，对其进行扫描电镜处理。本发明提供的纳米防滑剂能在玻化砖表面形成类似吸盘的结构，从而提高与玻化砖表面的粘结牢固性。

根据国标GB/T 9263所规定的平面滑动法进行摩擦系数的测试，对纳米防滑剂各项性能测试方法及结果：

1.摩擦系数测量方法：水平放置如表1中所列检验项目名称下对应的检测材料(各种材料的检测方法均相同，为便于描述，以玻化砖表面的防滑剂处理过程为例进行描述)，固定放置于水平地面上的玻化砖，根据表1中所列情况对玻化砖表面进行处理或不进行处理。表1中干燥状态是指将检测材料置于40℃、空气湿度30％的环境中30分钟后。实施例1-5中所得纳米防滑剂以及对照样的处理条件：直接涂覆于试验材料表面，涂覆厚度为0.5mm或每平方米60-75克。在玻化砖表面放置已知重量的滑块，滑块对玻化砖产生纵向压力为P，用推拉力计沿水平方向牵引滑块，并记录滑块相对玻化砖开始移动时，所用最小牵引力(推拉力计所示数值为F即为所用牵引力大小)。根据公式μ＝F/P计算得到此时滑块相对玻化砖表面的摩擦系数，其中μ为摩擦系数、F为滑块发生位移最小所需的力和滑块纵向压力。

2.气味检测方法：通过10名实验人员分别对实施例1至5中所得纳米防滑剂所散发的气味进行辨别后，进行语言描述。并再次对所得玻化砖表面进行肉眼观察，并进行语言描述。

3.与玻化砖反应时间检测方法：在玻化砖表面通过涂覆、反应得到防滑层，同时在相同的玻化砖表面通过实施例1至5中所得防滑剂，形成防滑层，对于实施例1至5提供的防滑剂处理的玻化砖表面，在涂覆后未清洗处理剂前，每间隔1分钟通过扫描电镜观测一次玻化砖表面是否形成明显的显微侵蚀结构，记录下观测到明显显微侵蚀结构的时间，作为反应时间。

4.防滑层保持效果检测方法：对玻化砖表面用纳米防滑剂处理后，在室温常压条件下放置半年后的摩擦系数进行检查。

根据如表1-2所列情况，根据上述方法检验和计算不同检验项目名称材料在不同情况下的摩擦系数，测试结果如表1-2所示。

表1纳米防滑剂处理前各材料摩擦系数表

表2实施例1所得纳米防滑剂处理后检测结果表

由表1-2可见，经过本发明提供的纳米防滑剂处理，一方面能够提高材料表面干燥条件下的摩擦系数。同时更能提高各材料表面存水量≥0.1mm时材料表面的摩擦系数。从而实现对各种情况下材料表面的防滑效果。同时使用实施例1中所得纳米防滑剂后，各材料表面几乎不发生明显的改变，对材料表面的损伤较小。

表3实施例1-5各项性能检测结果表

由表3可见，本发明提供的纳米防滑剂能有效提高湿滑底面的防滑效果，均具有较好的防滑效果，其中实施例3具有最优的防滑效果。而且本发明提供的纳米防滑剂具有无气味、与各类材料发生显微反应速度快、防滑系数高、对瓷砖表面的伤害小等特点。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种新型环保的地砖高效纳米防滑剂，其特征在于，按质量份数包括如下组分：果酸20～40％、氟化氢铵2～5％、氟化铵2～10％、柠檬酸8～25％、酒精3～8％、植物粉4～10％、分散稳定剂0.1～1％、消泡剂0.5～1％、杀菌剂0.5～0.75％、甘油酯化松香10～20％、乙二酸1～4％、复合离子型表面活性剂10～15％、亲水扩链剂4～7％、引气剂0.2～6％、缓蚀剂0.5～1％、余量为水；

所述植物粉为己醛糖或羟丙基甲基纤维素；所述分散稳定剂为胺醚类单体或共聚化合物，选自乙二醇乙醚、二乙二醇二甲基醚、异构十三醇聚氧乙烯醚、二乙醇胺、三乙醇胺、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、脂肪醇聚氧乙烯醚的一种或两种以上；所述消泡剂为高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚或聚二甲基硅氧烷；所述复合离子型表面活性剂为直链烷基磺酸钠或十二醇聚氧乙烯醚；所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸；所述引气剂为十二烷基硫酸钠。

2.根据权利要求1所述的新型环保的地砖高效纳米防滑剂，其特征在于，所述酒精浓度为98％。

3.一种根据权利要求1至2任意一项所述的新型环保的地砖高效纳米防滑剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，

S1)准备原料：按质量份数准确称取各组分原料；

S2)生产制备：去离子水加热至90-100℃后，加入反应釜冷却至60-75℃，在搅拌状态下加入果酸、氟化氢铵、氟化铵、柠檬酸、酒精和植物粉，搅拌速度调100-500r/min，然后加入分散稳定剂、甘油酯化松香、乙二酸、复合离子型表面活性剂、亲水扩链剂和引气剂，搅拌均匀，冷却至25-40℃再加入消泡剂、杀菌剂和缓蚀剂，冷却室温，继续搅拌15-30min，出料即得纳米防滑剂。