CN112573861A - 一种低膨胀系数的石英石板材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低膨胀系数的石英石板材及其制备方法，属于人造石英石板技术领域。由以下重量份的原料制成：双酚A环氧树脂80‑130份、抗氧剂3010 2‑7份、光稳定剂770 1‑5份、偶联剂KH570 0.5‑2份、固化剂0.4‑1份和石英粉750‑1050份。加入少量的抗氧剂，对石英石板材的热膨胀系数基本无影响，但会降低石英石板材的力学性能；而加入大量的抗氧剂，虽然能明显降低石英石板材的热膨胀系数，但会显著降低石英石板材的力学性能，并不能应用于产品中。然而，申请人发现光稳定剂能在抗氧剂的存在下改善石英石板材的力学性能，即在一定比例的抗氧剂和光稳定剂下，能实现热膨胀系数与力学性能的完美平衡。

Description

一种低膨胀系数的石英石板材及其制备方法
技术领域
本发明属于人造石英石板技术领域，特别涉及一种低膨胀系数的石英石板材及其制备方法。
背景技术
人造石是由石英石、岗石、玻璃等无机相和不饱和树脂等有机相共同组成的一种树脂基复合材料，由于其制造原料广泛、生产成本低，加工安装方便，外观品种多以及健康环保等优点，在国内石材行业整体发展趋缓的形势下，逆势而上，迅速成为目前石材行业发展的重要方向。但由于树脂基复合材料的特性，随着所处环境的温度变化其体积会发生膨胀收缩，作为石材服役于建筑材料的整体结构中，环境温度长期波动，在此情况下尺寸变化很容易导致建筑整体结构被破坏，造成严重的安全事故。
发明内容
申请人创造性地发现特定抗氧剂能改善石英石板材的热膨胀系数；如果加入少量的特定抗氧剂，对石英石板材的热膨胀系数基本无影响，但会降低石英石板材的力学性能；而如果加入大量的特定抗氧剂，虽然能明显降低石英石板材的热膨胀系数，但会显著降低石英石板材的力学性能，并不能应用于产品中。然而，申请人发现特定光稳定剂（单独加入并不能改变石英石板材的热膨胀系数和力学性能）能在特定抗氧剂的存在下改善石英石板材的力学性能，即在一定比例的特定抗氧剂和特定光稳定剂下，能在保持力学性能基本不变的情况下，实现热膨胀系数的显著降低，达到力学性能和低膨胀系数的完美平衡。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种低膨胀系数的石英石板材，由以下重量份的原料制成：双酚A环氧树脂80-130份、抗氧剂3010 2-7份、光稳定剂770 1-5份、偶联剂KH5700.5-2份、固化剂0.4-1份和石英粉750-1050份。当然根据需要也可加入其他成分，如色料等。
其中，本发明实施例中的石英粉的颗粒大小为10-500微米，根据实际需要进行级配。
其中，本发明实施例中的固化剂为OT固化剂。
具体地，本实施例中的光稳定剂770为HALS 770。
优选地，本发明实施例提供的低膨胀系数的石英石板材由以下重量份的原料制成：双酚A环氧树脂100份、抗氧剂3010 5份、光稳定剂770 3份、偶联剂KH570 1.2份、OT固化剂0.7份和石英粉900份。
另一方面，本发明实施例还提供了前述低膨胀系数的石英石板材的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按配比将双酚A环氧树脂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂和固化剂等搅拌混匀得到混合料。
(2)按配比将混合料与石英粉搅拌混匀得到原料。
(3)将原料于模具中进行振动压制成型。
(4)将脱模后的板材于80-90℃下固化成型1.5-3.5小时，冷却后再在室温下放置60-84小时得到产品。
其中，在步骤(1)中，于室温下搅拌20-45分钟，具体可以为30分钟。在步骤(2)中，于室温下搅拌20-40分钟，具体可以为30分钟。
其中，在步骤(3)中，真空压力为-0.09Mpa，压实时间为50-75秒（具体可以为60秒）。压制成型的压力和振动频率与常规技术一致，如压力为50-100t，振动频率为30-60Hz。
优选地，在步骤(4)中，固化温度为85℃，固化时间为2小时；冷却后再在室温下放置72小时。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例提供了一种低膨胀系数的石英石板材及其制备方法，在传统人造石英石的配方组成中加入特定的抗氧剂和光稳定剂来降低人造石热膨胀率，但不明显降低力学性能，在高温下具备优良的尺寸稳定性，能够满足人造石作为建筑石材的应用需求。
附图说明
图1是在相同条件下实施例1-3和对比例1在30-130℃条件下的热膨胀曲线对比图。
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，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例1：
实施例1提供了一种石英石板材的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份数称取原料：双酚A环氧树脂100份、抗氧剂3010 5份、偶联剂KH5701.2份和OT固化剂0.7份，按照产品花色配比称取石英粉900份。
(2)将树脂、抗氧剂、偶联剂以及OT固化剂倒入容器中搅拌30分钟混合均匀。
(3)将聚酯的混合料和砂石颗粒倒入料筒中，搅拌均匀后倒入模具；置入真空振动压机中抽真空到-0.09MPa，压实振动1min后取出脱模。
(4)将脱模取出的样品置于烘箱中以85℃固化2小时，冷却后取出常温储存3天完成树脂的后固化，得到石英石板材。
效果评价：如图1所示，实施例1的线性热膨胀系数发生显著降低，室温下低至1.5×105/℃，在120℃高温下为2.4×105/℃，仅为普通人造石的68%；但如表1所示，力学性能显著下降，弯曲强度为对比例1的78%左右。
实施例2：
实施例2提供了一种石英石板材的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份数称取原料：双酚A环氧树脂100份、抗氧剂3010 3份、偶联剂KH5701.2份、OT固化剂0.7份，按照产品花色配比称取石英砂颗粒900份。
(2)将树脂、抗氧剂、偶联剂以及OT固化剂倒入容器中搅拌30分钟混合均匀。
(3)将聚酯的混合料和砂石颗粒倒入料筒中，搅拌均匀后倒入模具；置入真空振动压机中抽真空到-0.09MPa，压实振动1min后取出脱模。
(4)将脱模取出的样品置于烘箱中以85℃固化2小时，冷却后取出常温储存3天完成树脂的后固化，得到石英石板材。
效果评价：如图1所示，实施例2的线性热膨胀系数室温下保持在3.5×105/℃，与对比例1性能相比无明显变化；如表1所示，力学性能有小幅下降，弯曲强度为对比例1的87%左右。
实施例3：
实施例3提供了一种低膨胀系数的石英石板材的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份数称取原料：双酚A环氧树脂100份、抗氧剂3010 5份、光稳定剂HALS770 3份、偶联剂KH570 1.2份、OT固化剂0.7份，按照产品花色配比称取石英粉900份。
(2)将树脂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂以及OT固化剂倒入容器中搅拌30分钟混合均匀。
(3)将聚酯的混合料和砂石颗粒倒入料筒中，搅拌均匀后倒入模具；置入真空振动压机中抽真空到-0.09MPa，压实振动1min后取出脱模。
(4)将脱模取出的样品置于烘箱中以85℃固化2小时，冷却后取出常温储存3天完成树脂的后固化，得到所制备的低热膨胀率人造石。
效果评价：实施例3与实施例1均加入5重量份的抗氧剂，实施例3线性热膨胀系数低于对比例1，降至2.5×105/℃，为对比例1的65%左右；然而，在实施例3中加入了光稳定剂，其力学性能与实施例1和2相比，均有提升（如表1所示），弯曲强度分别提高22.8%和9.7%，达到对比例1的95.5%，表现出显著的低线性膨胀系数和良好的力学性能。
实施例4：
实施例4提供了一种低膨胀系数的石英石板材的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份数称取原料：双酚A环氧树脂85份、抗氧剂3010 2份、光稳定剂HALS770 2份、偶联剂KH570 1份、OT固化剂1份，按照产品花色配比称取石英粉1000份。
(2)将树脂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂以及OT固化剂倒入容器中搅拌30分钟混合均匀。
(3)将聚酯的混合料和砂石颗粒倒入料筒中，搅拌均匀后倒入模具；置入真空振动压机中抽真空到-0.09MPa，压实振动1min后取出脱模。
(4)将脱模取出的样品置于烘箱中以85℃固化2小时，冷却后取出常温储存3天完成树脂的后固化，得到所制备的低热膨胀率人造石。
效果评价：实施例4的线性热膨胀系数室温下保持在2.7×105/℃，其力学性能如表1所示。
实施例5：
实施例5提供了一种低膨胀系数的石英石板材的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份数称取原料：双酚A环氧树脂120份、抗氧剂3010 6份、光稳定剂HALS770 5份、偶联剂KH570 1.5份、OT固化剂0.5份，按照产品花色配比称取石英粉800份。
(2)将树脂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂以及OT固化剂倒入容器中搅拌30分钟混合均匀。
(3)将聚酯的混合料和砂石颗粒倒入料筒中，搅拌均匀后倒入模具；置入真空振动压机中抽真空到-0.09MPa，压实振动1min后取出脱模。
(4)将脱模取出的样品置于烘箱中以80℃固化2.5小时，冷却后取出常温储存2.5天完成树脂的后固化，得到所制备的低热膨胀率人造石。
对比例1：
对比例1的制备方法与实施例1至实施例3的组分与制备方法相同，不同之处在于：原料中没有加入任何抗氧剂与光稳定剂。
热膨胀系数测试
根据JCT 908-2013，采用PCY-Ⅲ型高温卧式膨胀仪对不饱和聚酯人造石样条的热膨胀系数进行检测，样条规格50mm×6mm×6mm。
将室温控制在(20±1)℃，试样先在干燥箱中干燥24h，用游标卡尺测量试样长度L0，精确到0.02mm。将试样放入热膨胀仪中，记录此时的室温。然后启动热膨胀仪的加热程序，以3℃/min的速率从室温加热到130℃。在全部加热过程中，记录试样的长度，精确到0.01mm。根据记录数据绘制各样品的热膨胀曲线，其结果如图1所示。
对实施例1-4和对比例1的性能进行测试，其结果如表1所示：
表1
样品 冲击强度/KJ·m<sup>-2</sup> 弯曲强度/MPa
对比例1 3.61 44.70
实施例1 3.22 34.75
实施例2 3.38 38.91
实施例3 3.54 42.68
实施例4 3.41 42.55
从表1可以看出，本发明得到的石英石板材与常规工艺得到的石英石板材的力学性能变化情况，仅仅添加抗氧剂3010时，均会导致弯曲强度等力学性能的下降，然而，通过复配添加光稳定剂770可以在降低线性膨胀系数的基础上，显著改善力学性能下降趋势，实现人造石英石力学性能和线性膨胀系数的综合性能最优。
对比例2
对比例2与对比例1相同，不同之处在于：原料中加入了3重量份的光稳定剂HALS770，对产品进行测试，发现其膨胀系数和力学性能相对于对比文件1基本没有变化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低膨胀系数的石英石板材，其特征在于，由以下重量份的原料制成：双酚A环氧树脂80-130份、抗氧剂3010 2-7份、光稳定剂770 1-5份、偶联剂KH570 0.5-2份、固化剂0.4-1份和石英粉750-1050份。
2.根据权利要求1所述的低膨胀系数的石英石板材，其特征在于，所述石英粉的颗粒大小为10-500微米。
3.根据权利要求1所述的低膨胀系数的石英石板材，其特征在于，所述固化剂为OT固化剂。
4.根据权利要求1所述的低膨胀系数的石英石板材，其特征在于，由以下重量份的原料制成：双酚A环氧树脂100份、抗氧剂3010 5份、光稳定剂770 3份、偶联剂KH570 1.2份、OT固化剂0.7份和石英粉900份。
5.如权利要求1-4任一项所述的低膨胀系数的石英石板材的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)按配比将双酚A环氧树脂、抗氧剂、光稳定剂、偶联剂和固化剂搅拌混匀得到混合料；
(2)按配比将混合料与石英粉搅拌混匀得到原料；
(3)将原料于模具中进行振动压制成型；
(4)将脱模后的板材于80-90℃下固化成型1.5-3.5小时，冷却后再在室温下放置60-84小时得到产品。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，于室温下搅拌20-45分钟；在步骤(2)中，于室温下搅拌20-40分钟。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，真空压力为-0.09Mpa，压实时间为50-75秒。
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