CN112429997A - 一种硅基装饰材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅基装饰材料及其制备方法，所述硅基装饰材料为砂状，在所述硅基装饰材料的X射线衍射图中，在以晶面间距表示的情况下，在晶面间距d为3.34附近、4.04附近和4.25附近具有峰，所述硅基装饰材料的氧化钠的含量大于1％；本发明的硅基装饰材料具有成本低、白度高和粘结性能好的优点。

Description

一种硅基装饰材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑装饰材料技术领域，尤其涉及一种硅基装饰材料及其制备方法。
背景技术
石英板材具有刮不花、无污染、用不旧、燃不着、无毒无辐射等特点，越来越受到家居装潢市场的欢迎，石英板材对作为骨料的石英砂的白度有较高的要求，目前市场上的高白度砂均为天然高白度砂，而天然高白度砂由于资源十分稀缺因此价格十分昂贵。为了满足市场需求，提供一种可工业生产的高白度砂是目前装修领域需要研究的重点。
发明内容
本发明的目的在于提出一种硅基装饰材料及其制备方法，以解决上述问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种硅基装饰材料，所述硅基装饰材料为砂状，在所述硅基装饰材料的X射线衍射图中，在以晶面间距表示的情况下，在晶面间距d为3.34附近、4.04附近和4.25附近具有峰，所述硅基装饰材料的氧化钠的含量大于1％。
优选地，所述硅基装饰材料的晶格组成为方石英、鳞石英和石英中的一种或多种。
优选地，原料包括石英砂，氢氧化钠和水，其中，石英砂、氢氧化钠和水的质量比为100：2.1～10：3～20。
优选地，所述硅基装饰材料的真密度为2.30～2.50g/cm3。
一种制备如上述的硅基装饰材料的方法，包括以下步骤：
步骤1、将石英砂用清水清洗干净，然后烘干；
步骤2、将氢氧化钠溶解于水中形成氢氧化钠溶液，然后将所述石英砂加入所述氢氧化钠溶液中混合均匀；
步骤3、对所述石英砂与所述氢氧化钠溶液的混合物进行高温烧结；
步骤4、冷却至室温，得到所述硅基装饰材料。
优选地，产品硅基装饰材料的晶格组成为方石英，磷石英，石英的一种或多种。
优选地，产品硅基装饰材料的氧化钠的含量大于1％；产品硅基装饰材料的真密度为2.30～2.50g/cm3。
优选地，石英砂、氢氧化钠和水的质量比为100：2.1～10：3～20，所述石英砂的粒径为26～400目。
优选地，在所述步骤3中，高温烧结的温度为1100～1400℃，所述高温烧结的保温时间为0～60min。
本发明的有益效果是：可以通过工业的方式将普通石英砂与氢氧化钠高温烧结成具有高白度的硅基装饰材料，从而满足目前市场上对高白度砂的需求，且生产成本较天然高白度砂更低；此外，在生产的过程中，氢氧化钠对石英砂的表面造成不均匀的腐蚀，从而使得最终成品硅基装饰材料的表面更为粗糙，因此本发明的硅基装饰材料具有更好的粘结性能，粘结成型后具有更高的强度。
附图说明
附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明的实施例7-12的氢氧化钠-白度曲线示意图；
图2是普通石英砂的X射线衍射示意图；
图3是本发明的实施例5的硅基装饰材料的X射线衍射示意图；
图4是本发明的实施例6的硅基装饰材料的X射线衍射示意图；
图5是本发明的实施例8的硅基装饰材料的X射线衍射示意图；
图6是本发明的实施例9的硅基装饰材料的X射线衍射示意图；
图7是本发明的实施例10的硅基装饰材料的X射线衍射示意图；
图8是本发明的实施例11的硅基装饰材料的X射线衍射示意图；
图9是本发明的实施例12的硅基装饰材料的X射线衍射示意图；
图10是本发明的实施例13的硅基装饰材料的X射线衍射示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
一种硅基装饰材料，所述硅基装饰材料为砂状，在所述硅基装饰材料的X射线衍射图中，在以晶面间距表示的情况下，在晶面间距d为3.34附近、4.04附近和4.25附近具有峰，所述硅基装饰材料的氧化钠的含量大于1％。
在测定时，具体测定条件如下：
1、采用CuKα辐射；
2、发射狭缝与散射狭缝为1°，接收狭缝为0.3mm；
3、扫描速度：2θ为2°/min；
4、采样步宽：2θ为0.02°；
5、2θ扫描范围：5°-65°。
图3-10示出了其中8种实施方式的硅基装饰材料的X射线衍射图，由图8中可以看出，该实施方式的硅基装饰材料在晶面间距d为3.3436、4.0408和4.2587处具有特征峰。其中晶面间距d出现在3.34附近的峰被认为是方石英的晶体结构，出现在4.04附近的峰被认为是石英的晶体结构，出现在4.25附近的峰被认为是鳞石英的晶体结构，由此可以推测，该实施方式的硅基装饰材料是方石英、石英和鳞石英的混合物或复合体。
由于在制备的过程中需要将石英砂浸泡于氢氧化钠溶液中然后烧结，因此所得到的硅基装饰材料的表面会残留有一定量的氧化钠，而天然的石英砂通常只含有万分之一以下的氧化钠。不仅如此，由于在制备的过程中，氢氧化钠会与石英砂发生化学反应，从而对石英砂的表面起到腐蚀作用，使得石英砂的表面变得粗糙不光滑，所以高温烧结后得到的硅基装饰材料的表面亦为不规则的、粗糙的结构，当将表面不规则且粗糙的硅基装饰材料应用于建筑材料上的时候，得益于硅基装饰材料粗糙的表面，硅基装饰材料能够与树脂或其他粘结材料有更大的接触面积，从而为硅基装饰材料带来更好的粘接性能,当采用本申请的硅基装饰材料来制作板材或其他装修材料时可具有更高的强度。
进一步地，所述硅基装饰材料的晶格组成为方石英、鳞石英和石英中的一种或多种。
众所周知，石英砂在天然状态下只存在石英的晶体，石英的晶体是透明的，因此当光线照射在石英砂时，一部分的光线会穿过石英砂的表面，另一部分则被反射出来，因此我们在看到石英砂的时候，由于被反射回来的光线相对较少，因此石英砂看起来会偏灰，天然状态下的石英砂难以满足建筑材料所需要的白度要求；方石英与鳞石英均为纯白色且不透明，因此当硅基装饰材料中含有大量的方石英和/或鳞石英时，其白度可以得到极大的提升，因此本发明的硅基装饰材料可取代天然的高白度砂，以改善目前市场高白度砂资源稀缺的现状，因此具有巨大的社会经济效益。
进一步地，原料包括石英砂，氢氧化钠和水，其中，石英砂、氢氧化钠和水的质量比为100：2.1～10：3～20。
由于方石英与鳞石英需要在超过1400℃的高温下才会形成，因此，方石英与鳞石英基本不会存在于天然状态下的石英砂中，这也导致天然高白度砂的价格居高不下。本发明通过将氢氧化钠溶液与石英砂混合后进行烧结，使石英砂至少表面部分的晶体转化为方石英或鳞石英，从而可以将石英砂制成白度较高的硅基装饰材料，通过工业化的方式可以进行大规模的生产，从而有效降低具有高白度的硅基装饰材料的生产成本。
进一步地，所述硅基装饰材料的真密度为2.30～2.50g/cm3。
一种硅基装饰材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将石英砂用清水清洗干净，然后烘干；
步骤2、将氢氧化钠溶解于水中形成氢氧化钠溶液，然后将所述石英砂加入所述氢氧化钠溶液中混合均匀；
步骤3、对所述石英砂与所述氢氧化钠溶液的混合物进行高温烧结；
步骤4、冷却至室温，得到所述硅基装饰材料。
进一步地，产品硅基装饰材料的晶格组成为方石英，磷石英，石英的一种或多种。
进一步地，产品硅基装饰材料的氧化钠的含量大于1％；产品硅基装饰材料的真密度为2.30～2.50g/cm3。
进一步地，石英砂、氢氧化钠和水的质量比为100：2.1～10：3～20，所述石英砂的粒径为26～400目。
进一步地，在所述步骤3中，高温烧结的温度为1100～1400℃，所述高温烧结的保温时间为0～60min。
实施例1：
以安徽地区的40～70目石英砂为原料，该石英砂的白度为38.5％，通过以下步骤将石英砂制备成硅基装饰材料：
(1)水洗
将石英砂用水清洗，洗除石英砂中的泥土和植物纤维等杂质。
(2)干燥
将水洗后的石英砂通过真空干燥箱烘干以除去水分，温度为80℃，时间为12小时。
(3)配料及称重
称取25份水洗干燥后的石英砂，1份氢氧化钠和3份水，先将氢氧化钠溶解在水中，之后将石英砂和氢氧化钠水溶液均匀分散。
(4)高温烧结
将石英砂与氢氧化钠水溶液的混合物放置于温度为1300℃的环境下高温烧结，在1300℃保温5分钟。
(5)冷却
在高温烧结保温结束后，冷却到室温，得到硅基装饰材料。
用白度仪对实施例1所得到的硅基装饰材料进行白度分析，硅基装饰材料的白度为86.7％。
实施例2：
在(3)配料及称重步骤中，称取20份水洗干燥后的石英砂，2份氢氧化钠和2份水，在(4)高温烧结步骤中，烧结温度为1200℃，保温时间为10分钟，其他步骤及特征与实施例1相同，最终得到硅基装饰材料。
用白度仪对实施例2所得到的硅基装饰材料进行白度分析，硅基装饰材料的白度为84.1％。
实施例3：
本实施例选用粒径为120～400目的石英砂；
在(3)配料及称重步骤中，称取20份水洗干燥后的石英砂，0.8份氢氧化钠和1.5份水，在(4)高温烧结步骤中，烧结温度为1200℃，保温时间为0分钟，其他步骤及特征与实施例1相同，最终得到硅基装饰材料。
用白度仪对实施例3所得到的硅基装饰材料进行白度分析，硅基装饰材料的白度为90.9％。
实施例4：
本实施例选用粒径为26～40目的石英砂；
在(3)配料及称重步骤中，称取40份水洗干燥后的石英砂，1份氢氧化钠和4份水，在(4)高温烧结步骤中，烧结温度为1100℃，保温时间为60分钟，其他步骤及特征与实施例1相同，最终得到硅基装饰材料。
用白度仪对实施例4所得到的硅基装饰材料进行白度分析，硅基装饰材料的白度为80.6％。
实施例5：
本实施例选用粒径为70～120目的石英砂；
在(3)配料及称重步骤中，称取30份水洗干燥后的石英砂，1.5份氢氧化钠和3份水，在(4)高温烧结步骤中，烧结温度为1400℃，保温时间为60分钟，其他步骤及特征与实施例1相同，最终得到硅基装饰材料。
用白度仪对实施例5所得到的硅基装饰材料进行白度分析，硅基装饰材料的白度为84.4％。
实施例6：
本实施例选用粒径为120～400目的石英砂；
在(3)配料及称重步骤中，称取35份水洗干燥后的石英砂，1.2份氢氧化钠和2.5份水，在(4)高温烧结步骤中，烧结温度为1400℃，保温时间为30分钟，其他步骤及特征与实施例1相同，最终得到硅基装饰材料。
用白度仪对实施例6所得到的硅基装饰材料进行白度分析，硅基装饰材料的白度为87.8％。
实施例7：
在(3)配料及称重步骤中，称取30份水洗干燥后的石英砂，0.2份氢氧化钠和2.5份水，在(4)高温烧结步骤中，烧结温度为1100℃，保温时间为20分钟，其他步骤及特征与实施例1相同，最终得到硅基装饰材料。
用白度仪对实施例7所得到的硅基装饰材料进行白度分析，硅基装饰材料的白度为80.6％。
实施例8：
在(3)配料及称重步骤中，称取30份水洗干燥后的石英砂，0.4份氢氧化钠和2.5份水，在(4)高温烧结步骤中，烧结温度为1100℃，保温时间为20分钟，其他步骤及特征与实施例1相同，最终得到硅基装饰材料。
用白度仪对实施例8所得到的硅基装饰材料进行白度分析，硅基装饰材料的白度为80.8％。
实施例9：
在(3)配料及称重步骤中，称取30份水洗干燥后的石英砂，0.6份氢氧化钠和2.5份水，在(4)高温烧结步骤中，烧结温度为1200℃，保温时间为8分钟，其他步骤及特征与实施例1相同，最终得到硅基装饰材料。
用白度仪对实施例9所得到的硅基装饰材料进行白度分析，硅基装饰材料的白度为82.6％。
实施例10：
在(3)配料及称重步骤中，称取30份水洗干燥后的石英砂，0.75份氢氧化钠和2.5份水，在(4)高温烧结步骤中，烧结温度为1100℃，保温时间为20分钟，其他步骤及特征与实施例1相同，最终得到硅基装饰材料。
对实施例10所得到的硅基装饰材料进行检测，硅基装饰材料的白度为86.1％，真密度为2.50g/cm3，Na2O的含量为1.74％，在XRD分析中，方石英含量为30±3％，石英含量为65±2％，鳞石英含量为4±2％。
实施例11：
在(3)配料及称重步骤中，称取30份水洗干燥后的石英砂，1.5份氢氧化钠和2.5份水，在(4)高温烧结步骤中，烧结温度为1100℃，保温时间为20分钟，其他步骤及特征与实施例1相同，最终得到硅基装饰材料。
对实施例11所得到的硅基装饰材料进行检测，硅基装饰材料的白度为89.7％，真密度为2.47g/cm3，Na2O的含量为3.33％，在XRD分析中，方石英含量为33±3％，石英含量为57±2％，鳞石英含量为1±0.5％。
实施例12：
在(3)配料及称重步骤中，称取30份水洗干燥后的石英砂，3份氢氧化钠和2.5份水，在(4)高温烧结步骤中，烧结温度为1100℃，保温时间为20分钟，其他步骤及特征与实施例1相同，最终得到硅基装饰材料。
对实施例12所得到的硅基装饰材料进行检测，硅基装饰材料的白度为96.6％，真密度为2.32g/cm3，Na2O的含量为5.91％，在XRD分析中，方石英含量为57±3％，石英含量为7±1％，鳞石英含量为19±3％。
实施例13：
在(3)配料及称重步骤中，称取30份水洗干燥后的石英砂，0.75份氢氧化钠和2.5份水，在(4)高温烧结步骤中，烧结温度为1400℃，保温时间为20分钟，其他步骤及特征与实施例1相同，最终得到硅基装饰材料。
对实施例13所得到的硅基装饰材料进行检测，硅基装饰材料的白度为84.8％，真密度为2.31g/cm3，Na2O的含量为1.83％，在XRD分析中，方石英含量为87±3％，石英含量为1±0.5％，鳞石英含量为17±2％。
实施例14：
在(3)配料及称重步骤中，称取30份水洗干燥后的石英砂，1.5份氢氧化钠和2.5份水，在(4)高温烧结步骤中，烧结温度为1400℃，保温时间为20分钟，其他步骤及特征与实施例1相同，最终得到硅基装饰材料。
对实施例14所得到的硅基装饰材料进行检测，硅基装饰材料的白度为86.2％，真密度为2.31g/cm3，Na2O的含量为3.11％，在XRD分析中，方石英含量为66±3％，石英含量为3±1％，鳞石英含量为22±3％。
实施例15：
在(3)配料及称重步骤中，称取30份水洗干燥后的石英砂，3份氢氧化钠和2.5份水，在(4)高温烧结步骤中，烧结温度为1400℃，保温时间为20分钟，其他步骤及特征与实施例1相同，最终得到硅基装饰材料。
对实施例15所得到的硅基装饰材料进行检测，硅基装饰材料的白度为95.9％，真密度为2.44g/cm3，Na2O的含量为5.99％，在XRD分析中，方石英含量为34±3％，石英含量为50±2％。
表1-实施例1-15所得到的硅基装饰材料检测结果
Figure BDA0002722430100000101
Figure BDA0002722430100000111
由实施例2和3可以看出，当采用粒径较小的石英砂作为原料时，即使保温时间为0，也可以得到白度较高的硅基装饰材料，这是因为粒径较小的石英砂各颗粒的比表面积较大，因此在高温烧结的过程中，单位时间内可吸收更多的热量，升温速度更快，在高温烧结时可以形成更多的方石英和鳞石英，因而具有更高的白度，所以采用粒径更小的石英砂作为原料可以采用更短的保温时间，可以具有更高的生产效率。
图2是实施例7-12的氢氧化钠用量-白度曲线，由实施例7-12可以看出，由于实施例7和8氢氧化钠与石英砂的质量比低于100：2，即氢氧化钠的用量过低时，最终得到的硅基装饰材料的白度低于82％，难以满足要求。随着氢氧化钠的用量不断增加，最终高温烧结得到的硅基装饰材料的白度也随着氢氧化钠的用量的增加而提高。当然，在最终得到的硅基装饰材料可以满足白度要求的前提下，当氢氧化钠的用量较高时，可以适当减少保温的时长，相比于在传统的生产过程中需要保温3-5小时，本发明的制备方法可将保温时间缩短至20分钟以内甚至15分钟以内，从而极大地提高生产的效率，有利于大规模的生产制造。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种硅基装饰材料，其特征在于：所述硅基装饰材料为砂状，在所述硅基装饰材料的X射线衍射图中，在以晶面间距表示的情况下，在晶面间距d为3.34附近、4.04附近和4.25附近具有峰，所述硅基装饰材料的氧化钠的含量大于1％。
2.根据权利要求1所述的一种硅基装饰材料，其特征在于：所述硅基装饰材料的晶格组成为方石英、鳞石英和石英中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种硅基装饰材料，其特征在于：原料包括石英砂，氢氧化钠和水，其中，石英砂、氢氧化钠和水的质量比为100：2.1～10：3～20。
4.根据权利要求3所述的一种硅基装饰材料，其特征在于：所述硅基装饰材料的真密度为2.30～2.50g/cm3。
5.一种制备如权利要求1所述的硅基装饰材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、将石英砂用清水清洗干净，然后烘干；
步骤2、将氢氧化钠溶解于水中形成氢氧化钠溶液，然后将所述石英砂加入所述氢氧化钠溶液中混合均匀；
步骤3、对所述石英砂与所述氢氧化钠溶液的混合物进行高温烧结；
步骤4、冷却至室温，得到所述硅基装饰材料。
6.根据权利要求5所述的一种硅基装饰材料的制备方法，其特征在于：产品硅基装饰材料的晶格组成为方石英，磷石英，石英的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的一种硅基装饰材料的制备方法，其特征在于：产品硅基装饰材料的氧化钠的含量大于1％；产品硅基装饰材料的真密度为2.30～2.50g/cm3。
8.根据权利要求7所述的一种硅基装饰材料的制备方法，其特征在于：石英砂、氢氧化钠和水的质量比为100：2.1～10：3～20，所述石英砂的粒径为26～400目。
9.根据权利要求5所述一种硅基装饰材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤3中，高温烧结的温度为1100～1400℃，所述高温烧结的保温时间为0～60min。
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