CN113880503A - 一种集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于绿色建材技术领域，具体涉及一种集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料及其制备方法，所述无机人造大理石荒料包括以下重量份数的原料组分：含纤维素纳米纤的水溶液7～10份、负离子粉10～15份、粘合剂15～20份、混合砂料40～62份、细石粉5～10份、外加剂1～5份。本发明所使用的配方研制生产出来的无机人造大理石具有抗菌、负氧离子释放(净化空气)和抗折强度高等特点，本发明的生产工艺具有生产效率高，产品重现性强的特点。
Description
技术领域
本发明属于绿色建材技术领域，具体涉及一种集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高和生存环境面临的日益严峻的挑战，使得人们对居住和生活环境的要求越来越看重，对具有抗菌、释放负氧离子等室内装饰功能用品的需求与时俱增。无机人造大理石由于其可设计性、绿色环保性和阻燃性等独特的优点，成为建筑装领域特别是各大型购物商场、酒店、写字楼等公共领域优选的装饰材料，因而市场需求十分巨大，对其功能性产品的开发成为无机人造大理石超高附加值领域迈进的主要渠道。
与有机人造石选用有机树脂作粘合剂不同，无机人造大理石主要是以水泥作粘结剂，再辅以石粉及助剂，经搅拌、压制成型、养护、切割、抛光等工艺而制成石材制品，具有可设计性、价格低、不燃、环保等明显优点，但其较有机人造石和天然大理石较差的耐磨性和抗折性等不足制约其大面积推广应用，因而成为制约其发展的现实瓶颈。
基于以上，开发集特殊功能性(如抗菌、空气净化功能等)和高强度的无机人造大理石对拓展无机大理石的应用领域具有十分重要的促进作用，也有助于石材行业的可持续发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料及其制备方法，所述无机人造大理石荒料集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体，提高了现有无机人造大理石的应用领域和附加值。
本发明的技术方案为：
一种集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料，包括以下重量份数的原料组分：含纤维素纳米纤的水溶液7～10份、负离子粉10～15份、粘合剂15～20份、混合砂料40～62份、细石粉5～10份、外加剂1～5份。
进一步地，所述含纤维素纳米纤的水溶液中纤维素纳米纤的质量浓度为5％，纤维素纳米纤的直径为10～70nm，长度≥1μm。
进一步地，所述负离子粉选自天然矿物原料电气石、麦饭石、海鸥石或稀土中的一种或几种，粉体颗粒粒径为1500目。
进一步地，所述粘合剂选自铝硅盐聚合物、钙铝硅氧聚合物或硅酸钙盐聚合物中的一种或几种。
进一步地，所述混合砂料为40～90目的重质碳酸钙砂料。
进一步地，所述细石粉为300～600目重质碳酸钙石粉。
进一步地，所述外加剂为高效减水剂，选自萘磺酸甲醛缩合物、氨基磺酸盐或聚羧酸盐中的一种或几种。
一种集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：将所述粘合剂、外加剂、含纤维素纳米纤的水溶液、负离子粉、混合砂料、细石粉按重量份数称量，加入到主搅拌机中，高速搅拌均匀，待物料形成20～50cm团状后，关闭搅拌机顶门；
(2)抽真空：启动抽真空装置，使真空度达到-0.1MPa～-0.06MPa，将步骤(1)所得团状物料均匀分散在模具中；
(3)压制成型：用压头对步骤(2)模具中的物料进行压制，压头压力控制在12MPa以上，低速摆动50～52s，低速震动120～125s，高速摆动100～105s，高速震动240～250s；
(4)养护固化：将步骤(3)中压制好的物料连同模具一起推入蒸汽养护系统中养护，养护完成后再用水喷淋脱模得到集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料；
(5)切割处理：用大荒料桥切机将步骤(4)的荒料切割成20～22mm厚度的板材，进行打磨抛光即可得到大尺寸无机人造大理石。
进一步地，步骤(1)中，所述高速搅拌的时间在40～60min。
进一步地，步骤(4)中，所述养护为将蒸汽室内温度按照3～7℃/h的升温速率升温至 50～60℃后进行养护，养护时间为18～24h，养护完成后按照2～8℃/h的降温速率降温至室温，再用水喷淋6～7d。
本发明的优点在于：
与现有的无机人造大理石相比，本发明将具有抗菌和强韧性能的纤维素纳米纤维(具有钢铁1/5的轻度，却具有7～8倍于钢铁的强度)和具有空气净化功能的负氧离子矿物粉一并加入到无机人造大理石的配方体系中，使得制备的无机人造大理石集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体，提高了现有无机人造大理石的应用领域和附加值。
具体实施方式
下面将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。
实施例1
一种集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料，包括以下重量份数的原料组分：含纤维素纳米纤的水溶液7份、负离子粉10份、粘合剂15份、混合砂料62份、细石粉5份、外加剂1份。
其中，含纤维素纳米纤的水溶液中纤维素纳米纤的质量浓度为5％，纤维素纳米纤的直径为10～70nm，长度≥1μm；负离子粉为电气石，粉体颗粒粒径为1500目；粘合剂为铝硅盐聚合物；混合砂料为40目的重质碳酸钙砂料；细石粉为300目重质碳酸钙石粉；外加剂萘磺酸甲醛缩合物。
一种集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：以混合物总重量9000kg称量上述原料(含纤维素纳米纤的水溶液630kg、电气石粉900kg、铝硅盐聚合物1350kg、40目重质碳酸钙砂料5580kg、300目细石粉450kg、萘磺酸甲醛缩合物90kg)，加入到主搅拌机中，高速搅拌50min，待物料达到20～50cm团状后，关闭搅拌机顶门；
(2)抽真空：启动抽真空装置，使真空度达到-0.1MPa～-0.06MPa，将步骤(1)所得团状物料均匀分散在模具中，模具尺寸参数为长2.45m，宽1.65m，高1.25m；
(3)压制成型：对步骤(2)模具中的物料用压头进行压制，压头压力控制在12MPa以上，低速摆动50s，低速震动120s，高速摆动100s，高速震动240s；
(4)养护固化：将步骤(3)中压制好的物料连同模具一起推入蒸汽养护系统中养护，具体为将蒸汽室内温度按照3～7℃/h的升温速率升温至50～60℃后进行养护，养护时间为 18～24h，养护完成后按照2～8℃/h的降温速率降温至室温，养护完成后再用水喷淋6～7d脱模得到集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料；
(5)切割处理：用大荒料桥切机将步骤(4)的荒料切割成20～22mm厚度的板材，进行打磨抛光即可得到大尺寸无机功能化人造大理石。
实施例2
一种集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料，包括以下重量份数的原料组分：含纤维素纳米纤的水溶液8份、负离子粉12份、粘合剂18份、混合砂料52份、细石粉7份、外加剂3份。
其中，含纤维素纳米纤的水溶液中纤维素纳米纤的质量浓度为5％，纤维素纳米纤的直径为10～70nm，长度≥1μm；负离子粉为电气石，粉体颗粒粒径为1500目；粘合剂为铝硅盐聚合物；混合砂料为40目的重质碳酸钙砂料；细石粉为300目重质碳酸钙石粉；外加剂为萘磺酸甲醛缩合物。
一种集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：以混合物总重量9000kg称量上述原料(含纤维素纳米纤的水溶液720kg、电气石粉1080kg、铝硅盐聚合物1620kg、40目重质碳酸钙砂料4680kg、300目细石粉630 kg、萘磺酸甲醛缩合物270kg)，加入到主搅拌机中，高速搅拌50min，待物料达到20～50cm 团状后，关闭搅拌机顶门；
(2)抽真空：启动抽真空装置，使真空度达到-0.1MPa～-0.06MPa，将步骤(1)所得团状物料均匀分散在模具中，模具尺寸参数为长2.45m，宽1.65m，高1.25m；
(3)压制成型：对步骤(2)模具中的物料用压头进行压制，压头压力控制在12MPa以上，低速摆动50s，低速震动120s，高速摆动100s，高速震动240s；
(4)养护固化：将步骤(3)中压制好的物料连同模具一起推入蒸汽养护系统中养护，具体为将蒸汽室内温度按照3～7℃/h的升温速率升温至50～60℃后进行养护，养护时间为18～24h，养护完成后按照2～8℃/h的降温速率降温至室温，养护完成后再用水喷淋6～7d脱模得到集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料；
(5)切割处理：用大荒料桥切机将步骤(4)的荒料切割成20～22mm厚度的板材，进行打磨抛光即可得到大尺寸无机功能化人造大理石。
实施例3
一种集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料，包括以下重量份数的原料组分：含纤维素纳米纤的水溶液9份、负离子粉13份、粘合剂17份、混合砂料51份、细石粉8份、外加剂2份。
其中，含纤维素纳米纤的水溶液中纤维素纳米纤的质量浓度为5％，纤维素纳米纤的直径为10～70nm，长度≥1μm；负离子粉为电气石，粉体颗粒粒径为1500目；粘合剂为铝硅盐聚合物；混合砂料为40目的重质碳酸钙砂料；细石粉为300目重质碳酸钙石粉；外加剂为萘磺酸甲醛缩合物。
一种集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：以混合物总重量9000kg称量上述原料(含纤维素纳米纤的水溶液810kg、电气石粉1170kg、铝硅盐聚合物1530kg、40目重质碳酸钙砂料4590kg、300目细石粉720 kg、萘磺酸甲醛缩合物180kg)，加入到主搅拌机中，高速搅拌50min，待物料达到20～50 cm团状后，关闭搅拌机顶门；
(2)抽真空：启动抽真空装置，使真空度达到-0.1MPa～-0.06MPa，将步骤(1)所得团状物料均匀分散在模具中，模具尺寸参数为长2.45m，宽1.65m，高1.25m；
(3)压制成型：对步骤(2)模具中的物料用压头进行压制，压头压力控制在12MPa以上，低速摆动50s，低速震动120s，高速摆动100s，高速震动240s；
(4)养护固化：将步骤(3)中压制好的物料连同模具一起推入蒸汽养护系统中养护，具体为将蒸汽室内温度按照3～7℃/h的升温速率升温至50～60℃后进行养护，养护时间为 18～24h，养护完成后按照2～8℃/h的降温速率降温至室温，养护完成后再用水喷淋6～7d脱模得到集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料；
(5)切割处理：用大荒料桥切机将步骤(4)的荒料切割成20～22mm厚度的板材，进行打磨抛光即可得到大尺寸无机功能化人造大理石。
实施例4
一种集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料，包括以下重量份数的原料组分：含纤维素纳米纤的水溶液10份、负离子粉15份、粘合剂20份、混合砂料40份、细石粉10份、外加剂5份。
其中，含纤维素纳米纤的水溶液中纤维素纳米纤的质量浓度为5％，纤维素纳米纤的直径为10～70nm，长度≥1μm；负离子粉为电气石，粉体颗粒粒径为1500目；粘合剂为铝硅盐聚合物；混合砂料为40目的重质碳酸钙砂料；细石粉为300目重质碳酸钙石粉；外加剂为萘磺酸甲醛缩合物。
一种集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：以混合物总重量9000kg称量上述原料(含纤维素纳米纤的水溶液900kg、电气石粉1350kg、铝硅盐聚合物1800kg、40目重质碳酸钙砂料3600kg、300目细石粉900 kg、萘磺酸甲醛缩合物450kg)，加入到主搅拌机中，高速搅拌50min，待物料达到20～50 cm团状后，关闭搅拌机顶门；
(2)抽真空：启动抽真空装置，使真空度达到-0.1MPa～-0.06MPa，将步骤(1)所得团状物料均匀分散在模具中，模具尺寸参数为长2.45m，宽1.65m，高1.25m；
(3)压制成型：对步骤(2)模具中的物料用压头进行压制，压头压力控制在12MPa以上，低速摆动50s，低速震动120s，高速摆动100s，高速震动240s；
(4)养护固化：将步骤(3)中压制好的物料连同模具一起推入蒸汽养护系统中养护，具体为将蒸汽室内温度按照3～7℃/h的升温速率升温至50～60℃后进行养护，养护时间为 18～24h，养护完成后按照2～8℃/h的降温速率降温至室温，养护完成后再用水喷淋6～7d脱模得到集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料；
(5)切割处理：用大荒料桥切机将步骤(4)的荒料切割成20～22mm厚度的板材，进行打磨抛光即可得到大尺寸无机功能化人造大理石。
实施例5
一种集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料，包括以下重量份数的原料组分：含纤维素纳米纤的水溶液10份、负离子粉15份、粘合剂20份、混合砂料40份、细石粉10份、外加剂5份。
其中，含纤维素纳米纤的水溶液中纤维素纳米纤的质量浓度为5％，纤维素纳米纤的直径为10～70nm，长度≥1μm；负离子粉为麦饭石，粉体颗粒粒径为1500目；粘合剂为钙铝硅氧聚合物；混合砂料为90目的重质碳酸钙砂料；细石粉为600目重质碳酸钙石粉；外加剂为氨基磺酸盐。
一种集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：以混合物总重量9000kg称量上述原料(含纤维素纳米纤的水溶液900kg、麦饭石粉1350kg、钙铝硅氧聚合物1800kg、90目重质碳酸钙砂料3600kg、600目细石粉900kg、氨基磺酸盐450kg)，加入到主搅拌机中，高速搅拌60min，待物料达到20～～50cm 团状后，关闭搅拌机顶门；
(2)抽真空：启动抽真空装置，使真空度达到-0.1MPa～-0.06MPa，将步骤(1)所得团状物料均匀分散在模具中，模具尺寸参数为长2.45m，宽1.65m，高1.25m；
(3)压制成型：对步骤(2)模具中的物料用压头进行压制，压头压力控制在12MPa以上，低速摆动52s，低速震动125s，高速摆动105s，高速震动250s；
(4)养护固化：将步骤(3)中压制好的物料连同模具一起推入蒸汽养护系统中养护，具体为将蒸汽室内温度按照3～7℃/h的升温速率升温至50～60℃后进行养护，养护时间为 18～24h，养护完成后按照2～8℃/h的降温速率降温至室温，养护完成后再用水喷淋6～7d脱模得到集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料；
(5)切割处理：用大荒料桥切机将步骤(4)的荒料切割成20～22mm厚度的板材，进行打磨抛光即可得到大尺寸无机功能化人造大理石。
实施例6
一种集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料，包括以下重量份数的原料组分：含纤维素纳米纤的水溶液10份、负离子粉15份、粘合剂20份、混合砂料40份、细石粉10份、外加剂5份。
其中，含纤维素纳米纤的水溶液中纤维素纳米纤的质量浓度为5％，纤维素纳米纤的直径为10～70nm，长度≥1μm；负离子粉为麦饭石，粉体颗粒粒径为1500目；粘合剂为钙铝硅氧聚合物；混合砂料为90目的重质碳酸钙砂料；细石粉为600目重质碳酸钙石粉；外加剂为氨基磺酸盐。
一种集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：以混合物总重量9000kg称量上述原料(含纤维素纳米纤的水溶液900kg、麦饭石粉1350kg、钙铝硅氧聚合物1800kg、90目重质碳酸钙砂料3600kg、600目细石粉900kg、氨基磺酸盐450kg)，加入到主搅拌机中，高速搅拌40min，待物料达到20～50cm 团状后，关闭搅拌机顶门；
(2)抽真空：启动抽真空装置，使真空度达到-0.1MPa～-0.06MPa，将步骤(1)所得团状物料均匀分散在模具中，模具尺寸参数为长2.45m，宽1.65m，高1.25m；
(3)压制成型：对步骤(2)模具中的物料用压头进行压制，压头压力控制在12MPa以上，低速摆动51s，低速震动122s，高速摆动103s，高速震动245s；
(4)养护固化：将步骤(3)中压制好的物料连同模具一起推入蒸汽养护系统中养护，具体为将蒸汽室内温度按照3～7℃/h的升温速率升温至50～60℃后进行养护，养护时间为 18～24h，养护完成后按照2～8℃/h的降温速率降温至室温，养护完成后再用水喷淋6～7d脱模得到集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料；
(5)切割处理：用大荒料桥切机将步骤(4)的荒料切割成20～22mm厚度的板材，进行打磨抛光即可得到大尺寸无机功能化人造大理石。
申请人对上述实施例获得的无机功能化人造大理石进行检测，具体如下：
1、将6个实施例所得到的无机功能化人造大理石裁剪为0.25m2的试样并置于1m3的密闭仓内，采用AlphaLab有限公司生产的AirIonCounter1000负离子浓度测试仪对密闭仓内的空气离子浓度进行测试。测试条件：室温25℃，相对湿度18％。负氧离子检测结果如表1所示。
表1
由表1的测试结果可知，离子浓度皆为负数，说明该密闭仓内的空气主要含有负离子。负离子浓度随时间的延长逐渐上升，且在36h后其负离子释放量远超国家标准清新空气(＞ 1500个/m3)的要求。
另外，由于具有强韧性能的纤维素纳米纤维的均匀引入，赋予无机人造大理石以强韧性和潜在的抗菌性能。
2、按GB/T9966-2001标准对实施例1-6的样品进行了体积密度、吸水率、干燥压缩强度、干燥弯曲强度、水饱和弯曲强度、缺口冲击强度检验，结果如表2所示。
表2
通过表2可以看出，通过本发明制得的大理石材料在成型后，经测试其各项指标均达到 GB/T9966-2001标准的技术要求，且其弯曲强度、压缩强度和吸水率均优于天然大理石。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
Claims (10)
1.一种集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料，其特征在于：包括以下重量份数的原料组分：含纤维素纳米纤的水溶液7～10份、负离子粉10～15份、粘合剂15～20份、混合砂料40～62份、细石粉5～10份、外加剂1～5份。
2.根据权利要求1所述的集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料，其特征在于：所述含纤维素纳米纤的水溶液中纤维素纳米纤的质量浓度为5％，纤维素纳米纤的直径为10～70nm，长度≥1μm。
3.根据权利要求1所述的集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料，其特征在于：所述负离子粉选自天然矿物原料电气石、麦饭石、海鸥石或稀土中的一种或几种，粉体颗粒粒径为1500目。
4.根据权利要求1所述的集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料，其特征在于：所述粘合剂选自铝硅盐聚合物、钙铝硅氧聚合物或硅酸钙盐聚合物中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料，其特征在于：所述混合砂料为40～90目的重质碳酸钙砂料。
6.根据权利要求1所述的集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料，其特征在于：所述细石粉为300～600目重质碳酸钙石粉。
7.根据权利要求1所述的集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料，其特征在于：所述外加剂为高效减水剂，选自萘磺酸甲醛缩合物、氨基磺酸盐或聚羧酸盐中的一种或几种。
8.一种权利要求1～7中任一所述的集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混料：将所述粘合剂、外加剂、含纤维素纳米纤的水溶液、负离子粉、混合砂料、细石粉按重量份数称量，加入到主搅拌机中，高速搅拌均匀，待物料形成20～50cm团状后，关闭搅拌机顶门；
(2)抽真空：启动抽真空装置，使真空度达到-0.1MPa～-0.06MPa，将步骤(1)所得团状物料均匀分散在模具中；
(3)压制成型：用压头对步骤(2)模具中的物料进行压制，压头压力控制在12MPa以上，低速摆动50～52s，低速震动120～125s，高速摆动100～105s，高速震动240～250s；
(4)养护固化：将步骤(3)中压制好的物料连同模具一起推入蒸汽养护系统中养护，养护完成后再用水喷淋脱模得到集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料；
(5)切割处理：用大荒料桥切机将步骤(4)的荒料切割成20～22mm厚度的板材，进行打磨抛光即可得到大尺寸无机人造大理石。
9.根据权利要求8所述的集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述高速搅拌的时间在40～60min。
10.根据权利要求8所述的集强韧、抗菌和负氧离子功能于一体的无机人造大理石荒料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述养护为将蒸汽室内温度按照3～7℃/h的升温速率升温至50～60℃后进行养护，养护时间为18～24h，养护完成后按照2～8℃/h的降温速率降温至室温，再用水喷淋6～7d。
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