CN116283029A - 一种用于有机水磨石的增强助剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于有机水磨石的增强助剂，按质量百分比计，其制备原料包括以下组分：聚羧酸减水母液18‑28％，聚乙二醇单甲醚70‑80％，乳化剂2‑3％；通过加入聚羧酸减水母液有利于提高抗压强度、莫氏硬度，加入聚乙二醇单甲醚作为粘度调节剂，使得在制作有机水磨石时可以降低环氧树脂用量；加入乳化剂可以降低体系的表面张力，从而降低其界面能，提高溶液的稳定性，使所得增强助剂按环氧树脂用量的5‑8％的掺量添加至有机水磨石制作中，可以提高有机水磨石抗压强度、莫氏硬度，减少环氧树脂用量，成本低，环保性好，节约了资源。本发明还提供一种所述用于有机水磨石的增强助剂的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及有机水磨石技术领域，更具体地说，涉及一种用于有机水磨石的增强助剂及其制备方法。
背景技术
有机水磨石是以骨料及有机材料制作而成，比较常见的有环氧水磨石。环氧水磨石以环氧树脂作为胶凝材料及粘合剂，将各色石子，玻璃，贝壳，金属等混合后，加入固化剂凝固，最后采用专业研磨抛光设备进行研磨抛光制成。其中环氧树脂又称人造树脂，是一类分子结构中含有两个以上环氧基团的有机高分子聚合物，属于热固性塑料。有机水磨石由于颜色、图案无限制，色彩明亮鲜艳，光泽度高，在各大高档建筑中占领着巨大市场。
然而现有的有机水磨石产品普遍存在过脆，容易断裂，强度、硬度有待提升及环氧树脂价格居高不下的问题。
故，现有技术具有较大的改进空间。
发明内容
本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，提出一种用于有机水磨石的增强助剂，优化有机水磨石的性能，同时适应市场对有机水磨石的需求，成本较低，环保性好。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种用于有机水磨石的增强助剂，按质量百分比计，其制备原料包括以下组分：聚羧酸减水母液18-28％，聚乙二醇单甲醚70-80％，乳化剂2-3％。
通过加入聚羧酸减水母液有利于提高抗压强度、莫氏硬度；加入聚乙二醇单甲醚作为粘度调节剂，使得在制作有机水磨石时可以降低环氧树脂用量；加入乳化剂可以降低体系的表面张力，从而降低其界面能，提高溶液的稳定性。将本产品按环氧树脂用量的5-8％的掺量添加至有机水磨石制作中，使得制作的有机水磨石抗压强度、莫氏硬度有所提高，并能减少环氧树脂用量，成本低，环保性好，节约了资源。
根据以上方案，所述聚羧酸减水母液包括以下重量份的组分：异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体1份，丙烯磺酸钠0.08-0.15份，一般单体0.1-0.2份，巯基化合物0.003-0.004份，E51还原剂0.001-0.002份，双氧水0.004-0.006份，过硫酸盐0.005-0.007份。
根据以上方案，所述一般单体为丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种。
根据以上方案，所述聚乙二醇单甲醚的分子量为400-750。
通过选取不同分子量的聚乙二醇单甲醚可以改变制品的粘度，具有良好的水溶性、润湿性和润滑性。
根据以上方案，所述巯基化合物包括巯基丙酸、巯基乙酸、巯基乙醇中至少一种。巯基化合物作为链转移剂可起到调节分子量的作用。
根据以上方案，所述过硫酸盐包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中至少一种。
根据以上方案，所述异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体的分子量为3000。
本发明还提供一种上述用于有机水磨石的增强助剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、合成聚羧酸减水母液：
a、配制A料：称取丙烯酸、巯基化合物和去离子水，将三者混合均匀；
b、配制B料：称取E51还原剂和去离子水，将二者混合均匀；
c、往反应釜中加入温度在5-15℃的去离子水，然后依次加入异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体和丙烯磺酸钠，开动搅拌机搅拌溶解30分钟；
d、往反应釜中加入过硫酸盐和双氧水，搅拌3分钟；
e、同时往反应釜中滴加A料和B料，A料滴加时间为120分钟，B料滴加时间为150分钟，将反应釜的温度控制在15-25℃，滴加完成后保温60分钟；保温结束后加入质量浓度为30％的氢氧化钠溶液调节pH值在6-8.5之间，将母液固含量调节为40％，即得聚羧酸减水母液；
步骤2、将步骤1中所述聚羧酸减水母液与聚乙二醇单甲醚和乳化剂进行混合，即得用于有机水磨石的增强助剂。
根据以上方案，步骤a中的去离子水与丙烯酸等量；步骤b中去离子水用量为异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体的15-20％；步骤c中去离子水用量为异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体的66％。
聚羧酸减水母液的合成反应机理是利用引发剂的氧化还原反应产生自由基，用自由基引发，使链增长自由基不断增长的聚合反应。由含不饱和双键的烯类单体作为原料，通过打开单体分子中的双键，在分子间进行重复多次的加成反应，把许多单体连接起来，形成大分子。丙烯磺酸钠作为功能单体用于合成，可起到提高强度的作用。巯基化合物作为链转移剂可起到调节分子量的作用；双氧水与过硫酸盐共同作为氧化剂，与B料中的E51还原剂三者共同促成了引发剂。
本发明的有益效果在于：
本发明对增强助剂的原料组分进行设置，通过加入聚羧酸减水母液有利于提高抗压强度、莫氏硬度；加入聚乙二醇单甲醚作为粘度调节剂，使得在制作有机水磨石时可以降低环氧树脂用量；加入乳化剂可以降低体系的表面张力，从而降低其界面能，提高溶液的稳定性，使所得增强助剂按环氧树脂用量的5-8％的掺量添加至有机水磨石制作中，可以提高有机水磨石抗压强度、莫氏硬度，减少环氧树脂用量，成本低，环保性好，节约了资源。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种用于有机水磨石的增强助剂，按质量百分比计，其制备原料包括以下组分：聚羧酸减水母液18％，聚乙二醇单甲醚80％，乳化剂2％。其中，所述聚羧酸减水母液包括以下重量份的组分：异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体1份，丙烯磺酸钠0.08份，一般单体0.1份，巯基化合物0.003份，E51还原剂0.001份，双氧水0.004份，过硫酸盐0.005份。
进一步地说，所述一般单体为丙烯酸，所述聚乙二醇单甲醚的分子量为400，所述巯基化合物为巯基丙酸，所述过硫酸盐为过硫酸铵，所述异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体的分子量为3000。
所述用于有机水磨石的增强助剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、合成聚羧酸减水母液：
a、配制A料：称取一般单体、巯基化合物和去离子水，将三者混合均匀；
b、配制B料：称取E51还原剂和去离子水，将二者混合均匀；
c、往反应釜中加入温度在5℃的去离子水，然后依次加入异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体和丙烯磺酸钠，开动搅拌机搅拌溶解30分钟；
d、往反应釜中加入过硫酸盐和双氧水，搅拌3分钟；
e、同时往反应釜中滴加A料和B料，A料滴加时间为120分钟，B料滴加时间为150分钟，将反应釜的温度控制在15℃，滴加完成后保温60分钟；保温结束后加入质量浓度为30％的氢氧化钠溶液调节pH值为6，将母液固含量调节为40％，即得聚羧酸减水母液；
步骤2、将步骤1中所述聚羧酸减水母液与聚乙二醇单甲醚和乳化剂进行混合，即得用于有机水磨石的增强助剂。
进一步地说，步骤a中的去离子水与一般单体等量；步骤b中去离子水用量为异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体的15％；步骤c中去离子水用量为异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体的66％。
将5重量份上述所得增强助剂与100重量份的环氧树脂、20重量份的骨料、10重量份的固化剂混合均匀，然后进行固化处理，得到一种有机水磨石，标记为A1。
将5重量份上述所得增强助剂与91重量份的环氧树脂、20重量份的骨料、10重量份的固化剂混合均匀，然后进行固化处理，得到一种有机水磨石，标记为A2。
实施例2
一种用于有机水磨石的增强助剂，按质量百分比计，其制备原料包括以下组分：聚羧酸减水母液22％，聚乙二醇单甲醚75％，乳化剂3％。其中，所述聚羧酸减水母液包括以下重量份的组分：异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体1份，丙烯磺酸钠0.1份，一般单体0.15份，巯基化合物0.0035份，E51还原剂0.0015份，双氧水0.005份，过硫酸盐0.006份。
进一步地说，所述一般单体为甲基丙烯酸，所述聚乙二醇单甲醚的分子量为600，所述巯基化合物为巯基乙酸，所述过硫酸盐为过硫酸钾，所述异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体的分子量为3000。
所述用于有机水磨石的增强助剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、合成聚羧酸减水母液：
a、配制A料：称取一般单体、巯基化合物和去离子水，将三者混合均匀；
b、配制B料：称取E51还原剂和去离子水，将二者混合均匀；
c、往反应釜中加入温度在10℃的去离子水，然后依次加入异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体和丙烯磺酸钠，开动搅拌机搅拌溶解30分钟；
d、往反应釜中加入过硫酸盐和双氧水，搅拌3分钟；
e、同时往反应釜中滴加A料和B料，A料滴加时间为120分钟，B料滴加时间为150分钟，将反应釜的温度控制在20℃，滴加完成后保温60分钟；保温结束后加入质量浓度为30％的氢氧化钠溶液调节pH值为7，将母液固含量调节为40％，即得聚羧酸减水母液；
步骤2、将步骤1中所述聚羧酸减水母液与聚乙二醇单甲醚和乳化剂进行混合，即得用于有机水磨石的增强助剂。
进一步地说，步骤a中的去离子水与一般单体等量；步骤b中去离子水用量为异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体的18％；步骤c中去离子水用量为异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体的66％。
将5重量份上述所得增强助剂与100重量份的环氧树脂、20重量份的骨料、10重量份的固化剂混合均匀，然后进行固化处理，得到一种有机水磨石，标记为B1。
将5重量份上述所得增强助剂与92重量份的环氧树脂、20重量份的骨料、10重量份的固化剂混合均匀，然后进行固化处理，得到一种有机水磨石，标记为B2。
实施例3
一种用于有机水磨石的增强助剂，按质量百分比计，其制备原料包括以下组分：聚羧酸减水母液28％，聚乙二醇单甲醚70％，乳化剂2％。其中，所述聚羧酸减水母液包括以下重量份的组分：异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体1份，丙烯磺酸钠0.2份，一般单体0.2份，巯基化合物0.004份，E51还原剂0.002份，双氧水0.006份，过硫酸盐0.007份。
进一步地说，所述一般单体为丙烯酸，所述聚乙二醇单甲醚的分子量为750，所述巯基化合物为巯基乙酸和巯基乙醇的混合物，所述过硫酸盐为过硫酸钾和过硫酸钠的混合物，所述异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体的分子量为3000。
所述用于有机水磨石的增强助剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、合成聚羧酸减水母液：
a、配制A料：称取一般单体、巯基化合物和去离子水，将三者混合均匀；
b、配制B料：称取E51还原剂和去离子水，将二者混合均匀；
c、往反应釜中加入温度在15℃的去离子水，然后依次加入异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体和丙烯磺酸钠，开动搅拌机搅拌溶解30分钟；
d、往反应釜中加入过硫酸盐和双氧水，搅拌3分钟；
e、同时往反应釜中滴加A料和B料，A料滴加时间为120分钟，B料滴加时间为150分钟，将反应釜的温度控制在20℃，滴加完成后保温60分钟；保温结束后加入质量浓度为30％的氢氧化钠溶液调节pH值为8.5，将母液固含量调节为40％，即得聚羧酸减水母液；
步骤2、将步骤1中所述聚羧酸减水母液与聚乙二醇单甲醚和乳化剂进行混合，即得用于有机水磨石的增强助剂。
进一步地说，步骤a中的去离子水与一般单体等量；步骤b中去离子水用量为异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体的20％；步骤c中去离子水用量为异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体的66％。
将5重量份上述所得增强助剂与100重量份的环氧树脂、20重量份的骨料、10重量份的固化剂混合均匀，然后进行固化处理，得到一种有机水磨石,标记为C1。
将5重量份上述所得增强助剂与93重量份的环氧树脂、20重量份的骨料、10重量份的固化剂混合均匀，然后进行固化处理，得到一种有机水磨石,标记为C2。
对比例1
将100重量份的环氧树脂、20重量份的骨料、10重量份的固化剂混合均匀，然后进行固化处理，得到一种有机水磨石，标记为D1。
将实施例1-3以及对比例1中所得有机水磨石进行性能测试，测试结果如下表1：
表1
从上表1可见，在有机水磨石中添加本发明的增强助剂可以有效提高有机水磨石的抗压强度和莫氏硬度。而且在需要获得同样性能的有机水磨石的情况下，通过添加本发明的增强助剂可以有利于减少环氧树脂用量，成本低，环保性好，节约资源。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
Claims (9)
1.一种用于有机水磨石的增强助剂，其特征在于，按质量百分比计，其制备原料包括以下组分：聚羧酸减水母液18-28％，聚乙二醇单甲醚70-80％，乳化剂2-3％。
2.根据权利要求1所述用于有机水磨石的增强助剂，其特征在于，所述聚羧酸减水母液包括以下重量份的组分：异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体1份，丙烯磺酸钠0.08-0.15份，一般单体0.1-0.2份，巯基化合物0.003-0.004份，E51还原剂0.001-0.002份，双氧水0.004-0.006份，过硫酸盐0.005-0.007份。
3.根据权利要求1所述用于有机水磨石的增强助剂，其特征在于，所述一般单体为丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种。
4.根据权利要求1所述用于有机水磨石的增强助剂，其特征在于，所述聚乙二醇单甲醚的分子量为400-750。
5.根据权利要求1所述用于有机水磨石的增强助剂，其特征在于，所述巯基化合物包括巯基丙酸、巯基乙酸、巯基乙醇中至少一种。
6.根据权利要求1所述用于有机水磨石的增强助剂，其特征在于，所述过硫酸盐包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中至少一种。
7.根据权利要求1所述用于有机水磨石的增强助剂，其特征在于，所述异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体的分子量为3000。
8.一种权利要求1-6任一所述用于有机水磨石的增强助剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、合成聚羧酸减水母液：
a、配制A料：称取一般单体、巯基化合物和去离子水，将三者混合均匀；待用；
b、配制B料：称取E51还原剂和去离子水，将二者混合均匀；待用；
c、往反应釜中加入温度在5-15℃的去离子水，然后依次加入异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体和丙烯磺酸钠，开动搅拌机搅拌溶解30分钟；
d、往反应釜中加入过硫酸盐和双氧水，搅拌3分钟；
e、同时往反应釜中滴加A料和B料，A料滴加时间为120分钟，B料滴加时间为150分钟，将反应釜的温度控制在15-25℃，滴加完成后保温60分钟；保温结束后加入质量浓度为30％的氢氧化钠溶液调节pH值在6-8.5之间，将母液固含量调节为40％，即得聚羧酸减水母液；
步骤2、将步骤1中所述聚羧酸减水母液与聚乙二醇单甲醚和乳化剂进行混合，即得用于有机水磨石的增强助剂。
9.根据权利要求8用于有机水磨石的增强助剂的制备方法，其特征在于，步骤a中的去离子水与一般单体等量；步骤b中去离子水用量为异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体的15-20％；步骤c中去离子水用量为异戊烯基聚氧乙烯基醚大单体的66％。
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