CN114477853A - 一种用于人造石炭黑复合材料的胶黏剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑装饰材料技术领域，目的是提供一种用于人造石炭黑复合材料的胶黏剂及其制备方法；在本发明胶黏剂的作用下，将炭黑和填料制备成炭黑复合材料，将炭黑复合材料与树脂进一步制成人造石，以克服传统人造石工艺中无法往树脂中添加足量炭黑的难题，也消除了炭黑的阻聚作用；经本发明的胶黏剂制备得到的人造石不仅黑度在40以下、不易泛白，而且密度高、不易渗水。
Description
技术领域
本发明涉及建筑装饰材料技术领域，更具体地说，它涉及一种用于人造石炭黑复合材料的胶黏剂及其制备方法。
背景技术
在建筑装饰领域，石材以其美观、高雅、装饰性强等特点已成为主要装饰材料之一。装饰性石材一般可分为天然石和人造石。一直以来，天然石材因其天然的装饰效果、质感而受到广泛应用，但由于存在资源有限、大面积铺贴存在色差和不同程度的放射性超标等问题，在一定程度上限制了其全方位的发展。
而人造石具有花色可调、大面积铺贴无色差、可利用天然石材开采出来的边角料和节能环保等优势，已成为目前装饰石材行业发展的重要方向。人造石是以高分子聚合物、无机胶凝剂或两者混合物作为粘合材料，以天然石材碎(粉)料、氢氧化铝粉等为主要原材料，加入颜料及其他辅助剂，经搅拌混合、凝结固化等工序加工而成的石材。
现有技术中，黑色人造石的制备方法是：将炭黑磨成黑色浆，然后加入到树脂中混合，并加入固化剂、石英砂等辅料进行混合压制。此方法使得黑浆无法很好地加入到树脂中，最多只能添加10％的含量。黑浆不参与反应，阻碍了树脂与固化剂反应，一方面使得人造石黑度低、硬度低，另一方面导致人造石密度低、空隙多、容易渗水。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于人造石炭黑复合材料的胶黏剂，在此胶黏剂的作用下，把炭黑和填料制成炭黑复合材料，进一步将炭黑复合材料制备成人造石，得到的人造石具有高黑度、高硬度、不易渗水及不易泛白的优点。
本发明的另一目的在于提供一种用于人造石炭黑复合材料的胶黏剂的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于人造石炭黑复合材料的胶黏剂，按质量份数计，由以下原料制备而成：纳米二氧化硅70-80份、偶联剂5-10份、聚氨酯固化剂2-5份、水30-40份。
可选的，按质量份数计，由以下原料制备而成：纳米二氧化硅75-80份、偶联剂7-10份、聚氨酯固化剂2-4份、水35-40份。
可选的，所述填料为石英石粉、氧化铝粉、氢氧化铝粉中的任一种或两种以上的组合。
可选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
可选的，一种用于人造石炭黑复合材料的胶黏剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1：将纳米二氧化硅与水混合，并搅拌均匀，得混合物A；
S2：将偶联剂与固化剂混合，并搅拌均匀，得混合物B；
S3：将混合物A和混合物B混合，并搅拌均匀，得到胶黏剂。
本发明相对于现有技术具有如下的优点：在此胶黏剂的作用下，将炭黑和填料制成炭黑复合材料，用于代替炭黑，得到的炭黑复合材料可以大幅降低树脂的添加比例，炭黑复合材料为人造石提供黑度，含量越高黑度值越低，越不容易泛白；另一方面，树脂的含量降低使得人造石的硬度得到提高，密度得到提高，从而降低其渗水性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
本发明中的填料包括但不限于石英石粉、氧化铝粉和氢氧化铝粉。
本发明中的偶联剂包括但不限于KH-550硅烷偶联剂、KH-570硅烷偶联剂、A-151硅烷偶联剂和A-172硅烷偶联剂。
本发明中的炭黑还可以用黑色的矿物粉替换。
本发明中的聚氨酯固化剂为TDI三聚体、TDI/TMP加成物、及TDI/醇酸加成物中的任一种。
实施例1
一种用于人造石炭黑复合材料的胶黏剂，按质量份数计，由以下原料制备而成：纳米二氧化硅75份、偶联剂8份、聚氨酯固化剂2份、水35份。
一种用于人造石炭黑复合材料的胶黏剂，其制备方法包括以下步骤：
S1：将纳米二氧化硅75份与水35份加入到搅拌桶中混合，并用搅拌器搅拌均匀，得混合物A；其中，搅拌速度为800r/min，搅拌时间为10min；
S2：将KH-550硅烷偶联剂8份与TDI/醇酸加成物2份加入到另一搅拌桶中混合，并搅拌均匀，得混合物B；其中，搅拌速度为500r/min，搅拌时间为5min；
S3：将S1得到的混合物A和S2得到的混合物B加入到第三个搅拌桶中混合，并搅拌均匀，得到一种胶黏剂；其中，搅拌速度为800r/min，搅拌时间为20min。
实施例2
一种用于人造石炭黑复合材料的胶黏剂，按质量份数计，由以下原料制备而成：纳米二氧化硅75份、偶联剂8份、聚氨酯固化剂4份、水40份。
一种用于人造石炭黑复合材料的胶黏剂，其制备方法包括以下步骤：
S1：将纳米二氧化硅75份与水40份加入到搅拌桶中混合，并用搅拌器搅拌均匀，得混合物A；其中，搅拌速度为800r/min，搅拌时间为10min；
S2：将KH-550硅烷偶联剂8份与TDI/醇酸加成物4份加入到另一搅拌桶中混合，并搅拌均匀，得混合物B；其中，搅拌速度为500r/min，搅拌时间为5min；
S3：将S1得到的混合物A和S2得到的混合物B加入到第三个搅拌桶中混合，并搅拌均匀，得到一种胶黏剂；其中，搅拌速度为800r/min，搅拌时间为20min。
实施例3
一种用于人造石炭黑复合材料的胶黏剂，按质量份数计，由以下原料制备而成：纳米二氧化硅75份、偶联剂10份、聚氨酯固化剂2份、水40份。
一种用于人造石炭黑复合材料的胶黏剂，其制备方法包括以下步骤：
S1：将纳米二氧化硅75份与水40份加入到搅拌桶中混合，并用搅拌器搅拌均匀，得混合物A；其中，搅拌速度为800r/min，搅拌时间为10min；
S2：将KH-550硅烷偶联剂10份与TDI/醇酸加成物2份加入到另一搅拌桶中混合，并搅拌均匀，得混合物B；其中，搅拌速度为500r/min，搅拌时间为5min；
S3：将S1得到的混合物A和S2得到的混合物B加入到第三个搅拌桶中混合，并搅拌均匀，得到一种胶黏剂；其中，搅拌速度为800r/min，搅拌时间为20min。
制备人造石
将上述实施例1-3中的胶黏剂均与炭黑、石英石粉制备成3种不同的炭黑复合材料，进一步将制炭黑复合材料制成人造石，其制备步骤如下：
称取实施例1中的胶黏剂35份、炭黑40份、石英石粉25份，按常规工艺把上述三种原料混合均匀，得到炭黑复合材料；称取炭黑复合材料15份、黑矿粉18份、石英砂粉54份，按常规工艺把上述三种原料混合均匀，得到混合粉料；称取聚氨酸树脂13份、OT固化剂1份、KH-550硅烷偶联剂2份，按常规工艺把上述三种原料混合均匀，得到液相料；将上述混合粉料和液相料充分混合，然后按照常规工艺依次进行压制、烘烤固化、冷却、分割抛光，得到人造石1。
称取实施例2中的胶黏剂35份、炭黑40份、石英石粉25份，按常规工艺把上述三种原料混合均匀，得到炭黑复合材料；称取炭黑复合材料15份、黑矿粉18份、石英砂粉54份，按常规工艺把上述三种原料混合均匀，得到混合粉料；称取聚氨酸树脂13份、OT固化剂1份、KH-550硅烷偶联剂2份，按常规工艺把上述三种原料混合均匀，得到液相料；将上述混合粉料和液相料充分混合，然后按照常规工艺依次进行压制、烘烤固化、冷却、分割抛光，得到人造石2。
称取实施例3中的胶黏剂35份、炭黑40份、石英石粉25份，按常规工艺把上述三种原料混合均匀，得到炭黑复合材料；称取炭黑复合材料15份、黑矿粉18份、石英砂粉54份，按常规工艺把上述三种原料混合均匀，得到混合粉料；称取聚氨酸树脂13份、OT固化剂1份、KH-550硅烷偶联剂2份，按常规工艺把上述三种原料混合均匀，得到液相料；将上述混合粉料和液相料充分混合，然后按照常规工艺依次进行压制、烘烤固化、冷却、分割抛光，得到人造石3。
采用现有技术，先将炭黑研磨成黑浆，然后添加到树脂中的工艺制备得到的人造石4。
将实施例1-3制备得到的人造石1-3和现有技术制备得到的人造石4进行如下测试：
1、黑度测试
使用MN-B型黑度仪分别对人造石1-4进行黑度测试，得到如下数据：
表1不同人造石的黑度数据
| 测试项目 | 人造石1 | 人造石2 | 人造石3 | 人造石4 |
| 黑度 | 29 | 29 | 29 | 54 |
黑度数值越小代表人造石越黑，从表1可以看出，由实施例1-3中的胶黏剂制备得到的人造石1-3均要比现有技术制备的人造石4要黑。
2、泛白测试
依次使用300目、500目、1000目、1500目、2000目的水磨片打磨人造石1-4，然后测试其黑度，得到如下数据：
表2不同人造石打磨后的黑度数据
| 水磨片目数 | 人造石1 | 人造石2 | 人造石3 | 人造石4 |
| -(未打磨) | 29 | 29 | 29 | 54 |
| 300 | 50 | 51 | 50 | 90 |
| 500 | 47 | 46 | 46 | 85 |
| 1000 | 42 | 42 | 41 | 80 |
| 1500 | 37 | 36 | 36 | 75 |
| 2000 | 33 | 33 | 33 | 70 |
从表2可以看出，人造石1-3经不同目数的水磨片打磨后，黑度接近，泛白现象不明显；而按现技术制备的人造石4经打磨后泛白明显。
3、渗水性测试
将直径约3cm的棉花团泡在医用紫药水中3min，然后取出分别放在人造石1-4的表面，室温下放置24h，然后用水清洗人造石表面，观察是否留下水印，得到如下数据：
表3不同人造石的水印数据
| 人造石1 | 人造石2 | 人造石3 | 人造石4 |
| 无明显水印 | 无明显水印 | 无明显水印 | 有明显水印 |
有水印说明医用紫药水已经渗透入人造石的内部，从表3可以看出，医用紫药水明显不易渗透入人造石1-3的内部；相反，人造石4容易渗水。另外，还可以用茶水、生抽、红酒代替医用紫药水来做测试，其中以医用紫药水和茶水最为严格。
一般来说，人造石的密度越高，其机械硬度越高，越不容易渗水。其硬度可以通过简单的敲击听声音判断，方法是用同样的两块人造石相互敲击，声音清脆说明硬度高，声音沉闷说明硬度低、塑料感强；而人造石1与人造石1、人造石2与人造石2、人造石3与人造石3相互敲击时，都会产生清脆的声音；而人造石4与人造石4相互敲击时，产生的声音就比较沉闷。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种用于人造石炭黑复合材料的胶黏剂，其特征在于，按质量份数计，由以下原料制备而成：纳米二氧化硅70-80份、偶联剂5-10份、聚氨酯固化剂2-5份、水30-40份。
2.根据权利要求1所述的一种用于人造石炭黑复合材料的胶黏剂，其特征在于，按质量份数计，由以下原料制备而成：纳米二氧化硅75-80份、偶联剂7-10份、聚氨酯固化剂2-4份、水35-40份。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于人造石炭黑复合材料的胶黏剂，其特征在于，所述填料为石英石粉、氧化铝粉、氢氧化铝粉中的任一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于人造石炭黑复合材料的胶黏剂，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种用于人造石炭黑复合材料的胶黏剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1：将纳米二氧化硅与水混合，并搅拌均匀，得混合物A；
S2：将偶联剂与固化剂混合，并搅拌均匀，得混合物B；
S3：将混合物A和混合物B混合，并搅拌均匀，得到胶黏剂。
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