改性凹凸棒石粘土復合人造石材及其生產方法
【專利摘要】本發明提供了一種改性凹凸棒石粘土復合人造石材及其生產工藝，其由含改性凹凸棒石粘土的組分按下述方法制得：使用硅烷偶聯劑對高粘性凹凸棒石粘土進行改性；改性后的凹凸棒石粘土與結構漿料混合，得改性凹凸棒石粘土復合結構漿料；配制顏色漿料、面層漿料、中間層漿料；將面色漿料按顏色比例充分噴涂于磨具表面進行著色。著色完成后在面色層表面均勻噴涂中間漿料層，再向磨具內澆筑改性凹凸棒石粘土復合結構漿料；經成型、蒸養、養護得復合人造石材。所得的人造石材具有更好的穩定性、強度、抗裂性和抗泛堿性能，而且能縮短其生產周期，提高生產效率以及降低生產成本。
【專利說明】改性凹凸棒石粘土復合人造石材及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種人造石材，尤其涉及一種改性凹凸棒石粘土復合人造石材及其生
產方法。
【背景技術】
[0002]隨著人們生活水平的提高，對于建筑石材的需求日益增大，人造石材因其原料易得、組分可控、色彩圖案多樣、環保節能等特點，廣泛應用與商業、住宅、甚至軍事領域等。生產人造石材漿料一般可分為結構漿料、顏色漿料、面層漿料和隔離中間層漿料。其中，結構衆料(也稱基體衆料)對人造石材性能影響最大。
[0003]目前人造石材中復合人造石材結構漿料，其組分主要包括無機材料、有機高分子材料以及添加劑等。制作工藝為:先用水泥、石粉等制成水泥漿料，再將水泥漿料與有機單體混合，再倒入模具，使其在一定條件下聚合成型而成。由于無機材料與有機高分子材料性能差異大，使用現有人造石材組合物成分制成高穩定性、高強度、高抗裂性的復合人造石材，需要較高的聚合條件和聚合反應時間，因此導致復合人造石材生產周期長、生產成本增加、產品性能不佳等問題。
[0004]因此有必要對人造石材及其生產工藝進行更多的研究，以尋求一種新型的復合人造石材及其工藝，以滿足市場對高性能復合人造石材的需求。
【發明內容】
[0005]針對復合人造·石材領域所存在的上述問題，本發明提供了一種改性凹凸棒石粘土復合人造石材及其生產方法，本發明提供的組分配比科學、工藝合理。改性凹凸棒石粘土的引入提高了人造石材成型固化后的強度、抗裂性和抗泛堿性能。
[0006]本發明所述的改性凹凸棒石粘土復合人造石材包括結構漿料制成的主體，結構漿料包括改性凹凸棒石粘土、無機膠凝材料及有機添加劑，其中有機添加劑包括塑化劑、可再分散乳膠粉、纖維素及其衍生物中的任意一種或幾種的混合物。
[0007]其中，所述結構漿料的具體組分優選為包括:
[0008]娃酸鹽水泥10~50重量份，優選為20~40重量份；
[0009]微娃粉I~5重量份,優選為2~4重量份；
[0010]粉煤灰10~50重量份、優選為15~40重量份；
[0011]改性凹凸棒石粘土 O~5重量份、優選為I~3重量份；
[0012]砂2~30重量份、優選為5~20重量份；
[0013]玻化微珠2~15重量份、優選為5~10重量份；
[0014]陶粒5~50重量份、優選為10~20重量份；
[0015]聚羧酸鹽超塑化劑O~2重量份、優選為0.2~0.8重量份；
[0016]纖維素醚O~0.1重量份、優選為0.005~0.02重量份；
[0017]高分子聚合物短切纖維O~I重量份、優選為0.05~0.5重量份；[0018]消泡劑O~0.1重量份、優選為0.005~0.03重量份；
[0019](HOCH2CH2)n NH3_n0.01 ~0.08 重量份、優選為 0.02 ~0.04 重量份；
[0020]η為整數2或3。
[0021]應當理解的是，本發明上述配方組分中還可以加入流變劑、表面活性劑、其他增稠劑、膠黏劑中的任意一種或幾種的混合物。
[0022]本發明所述凹凸棒石粘土改性的步驟包括:
[0023]步驟I，在聞粘型凹凸棒石粘土中加入I~5% (v/v)的硅烷偶聯劑水溶液,并使用鹽酸將其PH值調節至3~4備用；
[0024]步驟2，常溫下，用分散機轉速2000~3000r/min分散上述漿料30min ；
[0025]步驟3,溫度調節至60°C,采用50~100r/min低速攪拌處理6~8h ;
[0026]步驟4，經分離、烘干、粉碎并過200目篩后，得改性凹凸棒石粘土。
[0027]本發明所述高粘型凹凸棒石粘土其粘度不低于2000Mpa.S。
[0028]本發明所述硅烷偶聯劑為Y _氛丙基二乙氧基硅烷(KH550)、Y - (2，3_環氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH550)、Y -(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH570)、Y-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷(ΚΗ792)、Ν-β-(氨乙基)-Y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(DL602)、乙烯基三甲氧基硅烷(DL171)中的一種或多種的混合物。其水溶液濃度優選為3% (v/v)。
[0029]本發明所述高分子聚合物短切纖維不受限制，可以是聚丙烯纖維、聚酯纖維、聚丙烯晴纖維、聚乙烯纖維、聚氯乙烯纖維等。
[0030]本發明所述塑化劑為聚羧酸類超塑化劑，所述聚羧酸類高性能超塑化劑合成單體不受限制，可以是含聚氧乙烯基、聚氧丙烯基等聚氧烷烯基單體；甲基丙烯酸、丙烯酸、馬來酸(或馬來酸酐)、(甲基)丙烯基磺酸、(甲基)烯丙基磺酸、苯乙烯基磺酸2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸，或上述酸的鹽或酯或其它衍生物，如(甲基)烯丙醇、(甲基)丙烯酰胺等。
[0031]本發明所述消泡劑不受限制，可以是:1)天然油脂，如豆油、玉米油等；2)聚醚類消泡劑，如GP、GPE、GPES消泡劑；3)高碳醇，如C12~C22的高碳醇；4)硅類消泡劑，如二甲基硅油、聚硅氧烷；5)聚醚改性硅消泡劑等。
[0032]其中，本發明所述的復合人造石材，還可以包括面層，所述面層位于主體材料的至少部分表面。
[0033]本發明所述的復合人造石材的一種優選實施例中，還可以包括中間層，中間層位于面層和主體材料之間。
[0034]本發明所述的復合人造石材的一種優選實施例中，還可以包括顏色層，所述顏色層可以是涂覆在所述人造石材的外表面，也可以與其它組分共混后一起生產制備成所述人造石材面層色漿組合物。所述顏料可以選用本【技術領域】常用的各種顏料，如市場上銷售的炭黑、氧化鐵、氧化鈷、鈦白粉、顏料紅122 (主要成分為2，9-二甲基喹吖啶酮)、有機嫩黃、酞菁藍、孔雀綠、檸檬黃、硫酸銅、丙烯顏料等。
[0035]本發明還提供一種生產制備改性凹凸棒石粘土復合人造石材的方法，步驟包括:
[0036]步驟1，配制顏色漿料、面層漿料、隔離中間層漿料和結構漿料；
[0037]步驟2,將改性凹凸棒石粘土按配比加入結構衆料中，使用60r~100r/min雙臥軸強制攪拌機攪拌5~IOmin,制得改性凹凸棒石粘土復合結構衆料。
[0038]步驟3，將第一層面色漿料按顏色比例充分噴涂于磨具表面進行著色。著色完成后再面色層表面均勻噴涂中間漿料層，再向磨具內澆筑改性凹凸棒石粘土復合結構漿料，成型；
[0039]為了使產品穩定性更好，本發明所述的生產復合人造石材的方法，還可以包括:
[0040]步驟5，將步驟4中成型的產品在40~60°C條件下蒸養14~20h。
[0041]本發明所述生產人造石材的方法還可以進一步包括:
[0042]步驟6，將步驟5得到的產品脫模后進行二次自然環境養護2~3天，然后裝箱。
[0043]同樣地，本發明上述生產方法提及的各組分中，還可以加入流變劑、消泡劑、表面活性劑、其他增稠劑、膠黏劑中的任意一種或幾種的混合物。
[0044]本發明所述的改性凹凸棒石粘土復合人造石材及其生產工藝的優點或有益效果為:[0045]凹凸棒石粘土是具有特殊纖維狀晶體形態結構的含水富鎂的鋁硅酸鹽礦物，其分子式為Mg5 (H2O) 4 (Si4O10) 2 (OH)2,單個礦物結構是一種以S1-O四面體為基本晶體單元形成鏈狀結構的棒束，通過本發明所述方法改性后，具有良好的膠體性能和吸附性能。
[0046]將改性后的凹凸棒石粘土加入人造石材漿料中，利用其分散懸浮、增稠性能和增強增韌性能，提高了本發明制備的人造石材具有較好的穩定性、強度、抗裂性和抗泛堿性能。本發明所述生產工藝與現有技術相比，能縮短其生產周期、提高生產效率以及降低生產成本。
【具體實施方式】
[0047]本發明提供了一種備改性凹凸棒石粘土復合結構漿料及生產所述復合人造石材結構漿料組合物和方法。
[0048]凹凸棒石粘土具有良好的膠體性能和吸附性能，在石油化工、日用化工、精細化工、食品化工廣泛作為增稠材料來使用。 申請人:發現，在復合人造石材中摻和適量凹凸棒石粘土可以增強復合人造石材成型固化后的強度、抗裂性、穩定性和抗泛堿性能。
[0049]下面通過具體實施例對本發明進行詳細和具體的介紹，以使更好的理解本發明，但是下述實施例并不限制本發明范圍。
[0050]實施例1
[0051]凹凸棒石粘土改性的步驟為:
[0052]步驟1，在高粘型凹凸棒石粘土中加入3%(v/v)的Y-氨丙基三乙氧基硅(KH550)，并使用鹽酸將其PH值調節至3-4備用；
[0053]步驟2，常溫下，用分散機轉速2000r/min分散上述漿料30min ；
[0054]步驟3,溫度調節至60°C,采用50r/min低速攪拌處理8h ；
[0055]步驟4，上述漿料經分離、烘干、粉碎并過200目篩后，得改性凹凸棒石粘土。
[0056]本實施例中，復合人造石材結構漿料組分包括:
[0057]硅酸鹽水泥30Kg；微硅粉4Kg；粉煤灰31Kg；改性凹凸棒石粘土2Kg；砂10Kg；玻化微珠5Kg；陶粒10Kg；聚羧酸鹽超塑化劑0.5Kg；纖維素醚0.005Kg；聚丙烯纖維0.3Kg；消泡劑0.01Kg；三乙醇胺0.02 Kg；
[0058]本實施例所述改性凹凸棒石粘土復合人造石材的生產方法，步驟包括:
[0059]步驟1，配制顏色漿料、面層漿料、隔離中間層漿料和結構漿料。
[0060]步驟2,將改性凹凸棒石粘土按配比加入結構楽;料中，使用60r/min雙臥軸強制攪拌機攪拌IOmin,制得改性凹凸棒石粘土復合結構衆料。
[0061]步驟3，將第一層面色漿料按顏色比例充分噴涂于磨具表面進行著色。著色完成后再面色層表面均勻噴涂中間漿料層，再向磨具內澆筑改性凹凸棒石粘土復合結構漿料，成型。
[0062]為了使產品穩定性更 好，本發明所述的生產復合人造石材的方法，還可以包括:
[0063]步驟5，將步驟4中成型的產品在40°C條件下蒸養20h。
[0064]本發明所述生產人造石材的方法還可以進一步包括:
[0065]步驟6，將步驟5得到的產品脫模后進行二次自然環境養護2天，然后裝箱。
[0066]實施例2
[0067]凹凸棒石粘土改性的步驟為:
[0068]步驟1，在高粘型凹凸棒石粘土中加入3% (v/v)的Y-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH570)，并使用鹽酸將其PH值調節至3-4備用；
[0069]步驟2，常溫下，用分散機轉速2500r/min分散上述漿料30min ；
[0070]步驟3,溫度調節至60°C,采用70r/min低速攪拌處理7h ；
[0071]步驟4，上述漿料經分離、烘干、粉碎并過200目篩后，得改性凹凸棒石粘土。
[0072]本實施例中，復合人造石材漿料組分包括:
[0073]硅酸鹽水泥37Kg；微硅粉4Kg粉煤灰30Kg;改性凹凸棒石粘土3Kg:砂5Kg；玻化微珠5Kg:陶粒15Kg；聚羧酸鹽超塑化劑0.6Kg;纖維素醚0.004Kg；聚丙烯纖維0.5Kg；消泡劑0.0IKg； 三乙醇胺0.01 Kg；
[0074]本實施例改性凹凸棒石粘土復合人造石材的生產制備方法，步驟包括:
[0075]步驟1，配制顏色漿料、面層漿料、隔離中間層漿料和結構漿料。
[0076]步驟2,將改性凹凸棒石粘土按配比加入結構楽;料中，使用80r/min雙臥軸強制攪拌機攪拌8min,制得改性凹凸棒石粘土復合結構衆料。
[0077]步驟3，將第一層面色漿料按顏色比例充分噴涂于磨具表面進行著色。著色完成后再面色層表面均勻噴涂中間漿料層，再向磨具內澆筑改性凹凸棒石粘土復合結構漿料，成型。
[0078]為了是產品穩定性更好，本發明所述的生產復合人造石材的方法，還可以包括:
[0079]步驟5，將步驟4中成型的產品在50°C條件下蒸養18h。
[0080]本發明所述生產人造石材的方法還可以進一步包括:
[0081]步驟6，將步驟5得到的產品脫模后進行二次自然環境養護2天，然后裝箱。
[0082]實施例3
[0083]凹凸棒石粘土改性的步驟為:
[0084]步驟1，在高粘型凹凸棒石粘土中加入3% (v/v)的Y-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550),并使用鹽酸將其PH值調節至3-4備用；
[0085]步驟2，常溫下，用分散機轉速3000r/min分散上述漿料30min ；
[0086]步驟3,溫度調節至60°C,采用100r/min低速攪拌處理6h ；
[0087]步驟4，上述漿料經分離、烘干、粉碎并過200目篩后，得到改性凹凸棒石粘土。
[0088]其中，復合人造石材漿料組分包括:
[0089]硅酸鹽水泥25g；微桂粉2Kg;粉煤灰30Kg；改性凹凸棒石粘土2Kg;砂13Kg；玻化微珠7Kg;陶粒20Kg；聚羧酸鹽超塑化劑0.4Kg；纖維素醚0.02Kg；聚丙烯纖維0.4Kg；消泡劑0.02Kg；三乙醇胺0.02Kg:
[0090]本實施例改性凹凸棒石粘土復合人造石材的生產制備方法，步驟包括:
[0091]步驟1，配制顏色漿料、面層漿料、隔離中間層漿料和結構漿料。
[0092]步驟2,將改性凹凸棒石粘土按配比加入結構楽;料中，使用100r/min雙臥軸強制攪拌機攪拌5min,制得改性凹凸棒石粘土復合結構衆料。
[0093]步驟3，將第一層面色漿料按顏色比例充分噴涂于磨具表面進行著色。著色完成后再面色層表面均勻噴涂中間漿料層，再向磨具內澆筑改性凹凸棒石粘土復合結構漿料，成型。
[0094]為了是產品穩定性更好，本發明所述的生產復合人造石材的方法，還可以包括:
[0095]步驟5,將步驟4中成型的產品在60°C條件下蒸養14h。
[0096]本發明所述生產人造石材的方法還可以進一步包括:
[0097]步驟6，將步驟5得到的產品脫模后進行二次自然環境養護3天，然后裝箱。
[0098]性能測試
[0099]測試方法:
[0100]1.試件的稠度、分層度、保水性測試參照JGJ70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》中相關的試驗方法測試。
[0101]2.試件的彎曲強度測試參照JCT2087-2011《建筑裝飾用仿自然面藝術石》中相關的試驗方法測試。
[0102]3.試件的抗裂性測試參照JCT2087-2011《建筑裝飾用仿自然面藝術石》中有關抗凍性試驗方法，觀察經過凍融循環后的樣品表面有無裂紋出現。
[0103]4.試件的抗泛堿性無國家或行業測試標準可作為參照， 申請人:采用室外淋水10分鐘后80°C烘干，20次循環作為抗泛堿性的測試方法。
[0104]測試結果:
[0105]經過測試，以上實施例的產品的性能均能達到以下指標。[0106] 表1，本發明人造石材與未加改性凹凸棒石粘土人造石材性能比較
【權利要求】
1.一種改性凹凸棒石粘土復合人造石材，其特征在于，所述的人造石材包括結構漿料制成的主體，其中，所述結構漿料包括改性凹凸棒石粘土、無機膠凝材料及有機添加劑。
2.根據權利要求1所述的復合人造石材，其特征在于，所述改性凹凸棒石粘土通過以下步驟得到:步驟1，在高粘型凹凸棒石粘土中加入I~5% (v/v)的硅烷偶聯劑水溶液；步驟2，常溫下使用鹽酸將其PH值調節至3~4，攪拌混合；步驟3，溫度調至60°C，繼續攪拌混合6~8h ;步驟4，經分離、烘干、粉碎并過200目篩后，得改性凹凸棒石粘土。
3.根據權利要求1所述的復合人造石材，其特征在于，所述人造石材結構漿料組分包括:硅酸鹽水泥10-50 t量份；微娃粉1~5重量份；粉煤灰10~50重量份；改性凹凸棒石粘土0~5重量份；砂2-30重量份；玻化微珠2-15重量份；陶粒5-50重量份；聚羧酸鹽超塑化劑0~2重量份；纖維素醚0-0.1重暈份；高分子聚合物短切纖維0~1重量份；消泡劑0-0.1重量份；·(HOCH2CH2)n NH3-H0.01-0.08 'K.K份;η為整數2或3。
4.根據權利要求1所述的復合人造石材，其特征在于，所述復合人造石材還包括面層，所述面層位于主體結構至少部分表面。
5.根據權利要求1所述的復合人造石材，其特征在于，所述復合人造石材還包括中間層，其中所述中間層位于面層和主體結構之間。
6.根據權利要求2所述的復合人造石材，其特征在于，所述的硅烷偶聯劑水溶液為Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y- (2，3-環氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、Y -(甲基丙烯酰氧基)丙基二甲氧基硅烷、Y _氛乙基氛丙基二甲氧基硅烷、N- β -(氛乙基)-Y -氛丙基甲基~ 甲氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷的一種或幾種的混合物。
7.根據權利要求6所述的復合人造石材結構漿料組分，其特征在于，所述高分子聚合物短切纖維具體為聚丙烯纖維、聚酯纖維、聚丙烯晴纖維、聚乙烯纖維、聚氯乙烯纖維中的一種或多種的混合物。
8.—種如權利要求1所述的改性凹凸棒石粘土復合人造石材的生產方法，其特征在于包括如下步驟:步驟1，配制顏色漿料、面層漿料、隔離中間層漿料和結構漿料；步驟2，將改性凹凸棒石粘土按配比加入結構漿料中，低速攪拌，得改性凹凸棒石粘土復合結構漿料；步驟3，將第一層面色漿料按顏色比例充分噴涂于磨具表面進行著色。著色完成后再面色層表面均勻噴涂中間漿料層，再向磨具內澆筑改性凹凸棒石粘土復合結構漿料，成型。
9.根據權利要求8所述的生產方法，其特征在于，所述方法步驟還包括:步驟5，將步驟4中成型的產品在40~60°C條件下蒸養14~20h。
10.根據權利要求8所述的生產方法，其特征在于，所述方法步驟還包括:步驟6，將步驟5得到的產品脫模后進行二次自然環境養護2~3天。
【文檔編號】C04B14/10GK103570313SQ201310508315
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月24日 優先權日:2013年10月24日
【發明者】陳國邁, 陳邁華, 夏藝, 由繼業, 李靜, 周仁道 申請人:上海古猿人石材有限公司