CN115180893A - 一种用于大板陶瓷砖背面抗冲击的抗裂涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层及其制备方法。抗裂涂层由超细水泥水化产物、柔性聚合物长链分子、石英砂和无机纤维构成。其制备方法包括以下步骤：（1）大板陶瓷砖背面表面润湿及亲水改性；（2）前驱液制备；（3）混合干粉制备；（4）料浆制备；（5）料浆涂布；（6）烘干及冷却；（7）成品堆放。本发明的有机无机复合抗裂涂层是在大板陶瓷砖生产后马上进行涂布制备的，且其涂布采用机械化涂布方式，同时涂层固化、硬化、干燥时间短，充分满足了大板陶瓷砖生产连续化、快速化、自动化的需求。抗裂涂层还具有厚度薄、强度高、抗冲击效果好等特点，性能远优于无涂层对比大板陶瓷砖样品。

Description

一种用于大板陶瓷砖背面抗冲击的抗裂涂层及其制备方法

技术领域

本发明属于大板陶瓷砖材料制造与复合加工领域，涉及一种用于大板陶瓷砖背面抗冲击的抗裂涂层及其制备方法，特别是涉及一种基于超细水泥、聚合物乳液的用于大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层及其制备方法。

背景技术

大板陶瓷砖又称陶瓷大板，是一种由粘土、长石、石英等多种无机非金属材料，经成型、装饰、1200℃高温煅烧等生产工艺制成的上表面面积不小于1.62㎡的板状陶瓷制品，有1800 × 900 mm、2400 × 1200mm、3200 × 1600mm、3600 × 1600mm等规格，是继天然石材、木质板材、金属板材、塑料板材、传统瓷砖之后，用于非透明装饰面板的全新材料，具有吸水率低、规格大、厚度薄以及节能降耗、清洁环保、轻质高强等众多绿色建材属性，是当前陶瓷砖发展的最重要品种。

大板陶瓷砖一般厚度较薄，仅为8-12 mm，超薄型仅2-6 mm。由于大板陶瓷砖尺寸大、厚度薄、自身脆性大的特点，其在包装、搬运、运输、安装过程中极易因外物冲击、碰撞或与地面、周遭坚硬物体撞击而产生边角断裂、折断、损伤等情况，从而显著增加了生产企业及施工企业的操作难度，也变相提高了大板陶瓷砖的成本。目前业内普遍采用在大板陶瓷砖背面人工粘贴玻纤网格布的方式解决这一问题，即在大板陶瓷砖生产后，采用人工铺贴、刷胶的形式，将有机胶粘剂及玻纤网格布刷涂到大板陶瓷砖背面，并经干燥得到有一定抗冲击性的产品，但存在人工效率低、有机胶粘剂价格高、挥发VOC污染环境等问题，亟需开发能与大板陶瓷砖一体化制备、成本低、强度高、抗冲击性能好、环境友好的新型抗冲击涂层材料。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能与大板陶瓷砖一体化制备、成本低、强度高、抗冲击性能好、环境友好的用于大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层，本发明的另一个目的是提供一种该用于大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层的制备方法。

为实现本发明的第一个目的，本发明提供了一种用于大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层，该有机无机复合抗裂涂层由超细水泥水化产物、柔性聚合物长链分子、石英砂和无机纤维构成。

为实现本发明的第二个目的，本发明提供了一种用于大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层的制备方法，包括如下步骤：

（1）大板陶瓷砖背面表面润湿及亲水改性：采用水或水溶液浸泡法；当采用水溶液浸泡法时，通过在水中添加商用表面活性剂、硅酸钠、偏硅酸钠、聚磷酸钠中的一种或多种亲水改性剂实现疏水大板陶瓷砖的亲水及水在大板陶瓷砖背面毛细孔道的渗透；

（2）前驱液制备：称量所需剂量的水置于搅拌桶，依次加入缓凝剂、共聚乳液，并经搅拌得到前驱液；

（3）混合干粉制备：称量所需剂量的超细水泥、减水剂、石英砂、无机纤维，置于混料机中混料，得到混合干粉；

（4）料浆制备：在搅拌状态下，缓慢将混合干粉加入前驱液，经搅拌得到料浆；

（5）料浆涂布：将料浆装入料桶，经料浆涂布机将料浆均匀施涂到湿润大板陶瓷砖表面；

（6）烘干及冷却：涂好料浆的大板陶瓷砖经隧道窑烘干，并在室温下冷却；

（7）成品堆放：将冷却干燥的大板陶瓷砖经堆放、包装形成产品。

有益效果：

本发明的突出特点是，采用超细纯硅酸盐水泥与乙烯-醋酸乙烯共聚乳液相结合的方式构建有机无机复合抗裂涂层。超细纯硅酸盐水泥不含粉煤灰、矿渣等矿物掺合料，同时粒度为5微米以下，远小于普通水泥，因此可在很短时间内水化硬化，并形成高强度，满足大板陶瓷砖背面抗冲击的抗裂涂层快速硬化、及时堆垛入库的生产条件；为有效调控超细水泥的流动度与凝结硬化时间，我们引入高效聚羧酸型减水剂以及蜜糖类/柠檬酸类缓凝剂对其流动性及凝结硬化速率进行调控。乙烯-醋酸乙烯共聚乳液是一种长链柔性聚合物材料，为水性乳液，基本无VOC挥发，环保无污染，同时硬化后可提供涂层高韧性和高抗冲击性。将二者结合可有效实现大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层与大板陶瓷砖一体化快速生产、并实现高抗裂抗冲击的实际效果。

本发明的突出特点是，其有机无机复合抗裂涂层由超细水泥水化产物、柔性聚合物长链分子、石英砂和无机纤维共同构成，超细水泥水化形成具有纳米多孔结构的水化硅酸钙凝胶，石英砂提供微米尺度的高硬度惰性骨架，白胶或乙烯-醋酸乙烯聚合物长链分子及无机纤维提供微米尺度的柔性及微孔结构，几种结构组合共同构成了超薄、高强度、高抗冲击的大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层，其厚度仅为0.5-2毫米。

本发明的突出特点是，有机无机复合抗裂涂层的制备是在大板陶瓷砖生产后马上进行涂层的涂布，且其涂布采用机械化涂布方式，同时涂层固化、硬化、干燥时间短，小于1小时，充分满足了大板陶瓷砖生产连续化、快速化、自动化的需求。

采用本发明制备的用于大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层具有厚度薄、强度高、抗冲击效果好等特点，其厚度最小可至0.5毫米，最大可至2毫米，经落球试验测试，其最高抗冲击指标可达100cm（112克钢球）和50cm（450克钢球），性能远优于无涂层对比大板陶瓷砖样品。

附图说明

图1无有机无机复合抗裂涂层大板陶瓷砖冲击试验后碎裂照片。

图2依据实施例1制备的有有机无机复合抗裂涂层大板陶瓷砖冲击试验后碎裂照片（正面）。

图3依据实施例1制备的有有机无机复合抗裂涂层大板陶瓷砖冲击试验后碎裂照片（侧面）。

图4依据实施例1制备的有有机无机复合抗裂涂层大板陶瓷砖冲击试验后碎裂照片（背面）。

具体实施方式

以下通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。

本发明提供了一种用于大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层，其料浆的主要原料及以质量百分数计的配比为：超细水泥10%-30%、减水剂0.1%-1%、缓凝剂0.01%-0.5%、共聚乳液5%-30%、石英砂10%-30%、无机纤维1%-5%、水10%-84%。

在本发明中，超细水泥为平均粒径小于5微米的超细纯硅酸盐水泥，减水剂为聚羧酸减水剂，缓凝剂为糖蜜类缓凝剂和/或柠檬酸类缓凝剂，共聚乳液为白胶、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液，石英砂为目数在100-1000目的高纯石英砂，无机纤维为长度为3-12毫米的玻璃纤维、玄武岩纤维或其他无机纤维，水为普通市政自来水。

本发明选择平均粒径小于5微米的超细纯硅酸盐水泥，目的是实现料浆在涂布后的快速凝结硬化、形成强度，便于大板陶瓷砖产品连续化生产及堆放、搬运。普通水泥粒度一般小于45微米，颗粒粗大，同时含有大量矿物掺合料如矿渣、粉煤灰等，水化慢，硬化时间一般为8小时至1天，无法用于本发明中大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层的连续生产及快速干燥。超细纯硅酸盐水泥，粒子远小于普通水泥，同时不含任何矿物掺合料，水化速度极快，可在几分钟至1小时内实现胶凝及固化，并经高温可迅速形成强度，使大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层的快速生产成为可能。

减水剂的使用是为了减小水泥及料浆的用水量，加快后期干燥速率。减水剂是一类具有两亲官能团的高分子或两性分子化合物，可吸附于水泥及填料颗粒表面，依靠双电层及电荷作用减小粒子对水的吸附，从而使体系在较少用水量的前提下获得良好的流动性。

缓凝剂的目的是调控超细水泥的胶凝时间，使之可以满足料浆涂布施工以及后续快速胶凝固化的需求。

本发明中的共聚乳液是一类具有高分子长链的柔性聚合物，其固化干燥后形成的分子链具有柔性，当该柔性聚合物分子链与水泥水化产物、无机纤维等在微观尺度复合，可以构成同时具有柔性及刚性的高强、高韧涂层，大幅度增强涂层抵抗外界冲击而不断裂散开的能力。白胶及乙烯-醋酸乙烯共聚乳液均具有良好的固化柔韧性，可以满足上述要求。

本发明有机无机复合抗裂涂层中还含有石英砂及无机纤维，其中石英砂可大幅度增强涂层的硬度及抗冲击能力，无机纤维可增强涂层硬度及辅助增强微观韧性及抗冲击能力。

另一方面，本发明提供了一种制备上述用于大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层的方法，包括如下步骤：

（1）大板陶瓷砖背面表面润湿及亲水改性：采用水或水溶液浸泡法，将大板陶瓷砖背面向上浸泡于水池中，维持1-5分钟后取出，使大板陶瓷砖背面维持对料浆的浸润状态；如大板陶瓷砖表面疏水，需在水中加入亲水改性剂，如商用表面活性剂、硅酸钠、偏硅酸钠、聚磷酸钠等。针对表面亲水的大板陶瓷砖，也可采用亲水改性剂，以增强水对大板陶瓷砖背面毛细孔道的浸润效果；

（2）前驱液制备：称量所需剂量的水置于搅拌桶，依次加入缓凝剂、共聚乳液，搅拌5-10分钟，得到前驱液；

（3）混合干粉制备：称量所需剂量的超细水泥、减水剂、石英砂、无机纤维，置于混料机中混料均匀，得到混合干粉；

（4）料浆制备：在搅拌状态下，缓慢将混合干粉加入前驱液，加好后继续搅拌均匀，得到料浆；

（5）料浆涂布：将料浆装入料桶，经料浆涂布机（如钟罩淋浆设备、料浆喷涂设备或料浆刮涂设备）均匀施涂到湿润大板陶瓷砖表面；

（6）烘干及冷却：涂好料浆的大板陶瓷砖经隧道窑烘干，其烘干制度为：80℃-15分钟、120℃-15分钟、150℃-15分钟、室温冷却15分钟；

（7）成品堆放：将冷却干燥的大板陶瓷砖经堆放、包装形成产品。

在本发明中，采用瓷砖抗冲击试验机测试所得大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层的抗冲击性能，落球分别为112克和450克两种质量的钢球，大板陶瓷砖切割成尺寸为300×300mm测试，依据本发明制备的有机无机复合抗裂涂层最高抗裂指标可达到100cm（112克钢球）和50cm（450克钢球），且大板陶瓷砖碎坏后不断裂散开，除表层出现微裂纹，背面涂层仍保持完好，因此不会对周围环境及人员等造成损伤，清理方便。表1给出了本发明实施例所得有机无机复合抗裂涂层的抗冲击实验结果。

下面进一步列举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。

实施例1

（1）材料选择：超细纯硅酸盐水泥，平均粒径小于1微米，选用海螺牌525水泥经自行磨细制备；减水剂选择聚羧酸减水剂，缓凝剂选择糖蜜类缓凝剂，共聚乳液选择白胶，石英砂选择目数在400目的高纯石英砂，无机纤维选择长度为3毫米的玻璃纤维，水为普通市政自来水；

（2）原料配比：超细水泥20%、减水剂0.2%、缓凝剂0.02%、共聚乳液25%、石英砂15%、无机纤维3%、水36.78%；

（3）大板陶瓷砖背面表面润湿：将大板陶瓷砖背面向上浸泡于水池中，维持3分钟后取出；

（4）前驱液制备：称量所需剂量的水置于搅拌桶，依次加入缓凝剂、共聚乳液，搅拌均匀，得到前驱液；

（5）混合干粉制备：称量所需剂量的超细水泥、减水剂、石英砂、无机纤维，置于混料机中混料均匀，得到混合干粉；

（6）料浆制备：在搅拌状态下，缓慢将混合干粉加入前驱液，加好后继续搅拌均匀，得到料浆；

（7）料浆涂布：将料浆装入料桶，经料浆涂布机（如钟罩淋浆设备、料浆喷涂设备或料浆刮涂设备），均匀施涂到湿润大板陶瓷砖表面；

（8）烘干及冷却：涂好料浆的大板陶瓷砖经隧道窑烘干，其制度为：80℃-15分钟、120℃-15分钟、150℃-15分钟、室温冷却15分钟；

（9）成品堆放：将冷却干燥的大板陶瓷砖经堆放、包装形成产品。

依据本实施例1制备的大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层外观呈土黄色，均匀、致密，经抗冲击测试，其抗裂指标为112克钢球-80cm，450克钢球-30cm。

实施例2

（1）材料选择：超细纯硅酸盐水泥，平均粒径小于2微米，选用海螺牌525水泥经自行磨细制备；减水剂选择聚羧酸减水剂，缓凝剂选择柠檬酸，共聚乳液选择乙烯-醋酸乙烯共聚乳液，石英砂选择目数在800目的高纯石英砂，无机纤维选择长度为6毫米的玻璃纤维，水为普通市政自来水；

（2）原料配比：超细水泥15%、减水剂0.15%、缓凝剂0.01%、共聚乳液30%、石英砂30%、无机纤维2%、水22.84%；

（3）大板陶瓷砖背面表面润湿及亲水改性：将大板陶瓷砖背面向上浸泡于水-聚磷酸钠混合溶液中，维持3分钟后取出。

其他制备工艺与实施例1相同。经测试，采用实施例2制备的大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层的抗裂指标为112克钢球-86cm，450克钢球-33cm。

实施例3

（1）材料选择：超细纯硅酸盐水泥，平均粒径小于1微米，选用海螺牌525水泥经自行磨细制备；减水剂选择聚羧酸减水剂，缓凝剂选择柠檬酸钠，共聚乳液选择乙烯-醋酸乙烯共聚乳液，石英砂选择目数在600目的纯白高纯石英砂，无机纤维选择长度为12毫米的玻璃纤维，水为普通市政自来水；

（2）原料配比：超细水泥25%、减水剂0.25%、缓凝剂0.02%、共聚乳液30%、石英砂20%、无机纤维5%、水19.73%；

（3）大板陶瓷砖背面表面润湿及亲水改性：将大板陶瓷砖背面向上浸泡于水-十二烷基苯磺酸钠混合溶液中，维持5分钟后取出。

其他制备工艺与实施例1相同。经测试，采用实施例3制备的大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层的抗裂指标为112克钢球-100cm，450克钢球-50cm。

表1为本发明制备的大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层的抗冲击性能：

	球重112克钢球	球重450克钢球
			无涂层砖	52cm	27cm
实施例1	80cm	30cm
			实施例2	86cm	33cm
实施例3	100cm	50cm

Claims (10)

1.一种用于大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层，其特征在于：由超细水泥水化产物、柔性聚合物长链分子、石英砂和无机纤维构成。

2.一种如权利要求1所述的用于大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）大板陶瓷砖背面表面润湿及亲水改性；（2）前驱液制备；（3）混合干粉制备；（4）料浆制备；（5）料浆涂布；（6）烘干及冷却；（7）成品堆放。

3.根据权利要求2所述的用于大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层的制备方法，其特征在于，所述料浆的主要原料及以质量百分数计的配比为：超细水泥10%-30%、减水剂0.1%-1%、缓凝剂0.01%-0.5%、共聚乳液5%-30%、石英砂10%-30%、无机纤维1%-5%、水10%-84%。

4.根据权利要求3所述的用于大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层的制备方法，其特征在于，所述的超细水泥为超细纯硅酸盐水泥，其平均粒径小于5微米；所述的减水剂为聚羧酸减水剂；所述的缓凝剂为糖蜜类缓凝剂和/或柠檬酸类缓凝剂；所述的共聚乳液为白胶、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液；所述的石英砂为目数在100-1000目的高纯石英砂；所述的无机纤维为长度为3-12毫米的玻璃纤维、玄武岩纤维或其他无机纤维；所述的水为普通市政自来水。

5.根据权利要求2所述的用于大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层的制备方法，其特征在于，所述的大板陶瓷砖背面表面润湿及亲水改性采用水或水溶液浸泡法，具体步骤为：将大板陶瓷砖背面向上浸泡于水池中，维持1-5分钟后取出；所述的水溶液为在水中添加商用表面活性剂、硅酸钠、偏硅酸钠、聚磷酸钠中的一种或多种制成。

6.根据权利要求2所述的用于大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层的制备方法，其特征在于，所述的前驱液制备包括如下步骤：称量所需剂量的水置于搅拌桶，依次加入缓凝剂、共聚乳液，搅拌均匀。

7.根据权利要求2所述的用于大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层的制备方法，其特征在于，所述的混合干粉制备包括如下步骤：称量所需剂量的超细水泥、减水剂、石英砂、无机纤维，置于混料机中混料均匀。

8.根据权利要求2所述的用于大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层的制备方法，其特征在于，所述的料浆制备包括如下步骤：在搅拌状态下，缓慢将混合干粉加入前驱液，继续搅拌均匀。

9.根据权利要求2所述的用于大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层的制备方法，其特征在于，所述的料浆涂布包括如下步骤：将料浆装入料桶，经料浆涂布机将料浆均匀施涂到湿润大板陶瓷砖表面。

10.根据权利要求2-9任一项所述的用于大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层的制备方法所制备的用于大板陶瓷砖背面抗冲击的有机无机复合抗裂涂层，其特征在于，经抗冲击测试，其抗裂指标在80-100cm（112克钢球）及30-50cm（450克钢球）；经抗冲击测试后大板陶瓷砖不断裂散开，背面有机无机复合抗裂涂层保持完整。

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