一种防水轻型石英板材及其制备方法
阅读说明：本技术 一种防水轻型石英板材及其制备方法 (Waterproof light quartz plate and preparation method thereof ) 是由 张乐 甄方正 邵岑 邱凡 罗泽 赵超 李延彬 陈浩 于 2020-11-23 设计创作，主要内容包括：一种防水轻型石英板材,所述防水轻型石英板材,按质量份数计,主要由以下组分构成：石英砂10~20份、丙烯酰胺共聚物2~3份、硅藻土5~20份、钛白粉5~20份、环氧树脂1~10份、聚氯乙烯树脂2~3份、纳米二氧化钛1~4份、纳米二氧化硅2~4份、颜料1~2份、固化剂1~2份、偶联剂1~3份。本发明所述的防水轻型石英板材及其制备方法,配方合理,制备方法简单,适合大规模生产,制得的石英板材具有优异的防水轻型的性能,应用前景广泛。(The waterproof light quartz plate mainly comprises the following components in parts by weight: 10-20 parts of quartz sand, 2-3 parts of acrylamide copolymer, 5-20 parts of diatomite, 5-20 parts of titanium dioxide, 1-10 parts of epoxy resin, 2-3 parts of polyvinyl chloride resin, 1-4 parts of nano titanium dioxide, 2-4 parts of nano silicon dioxide, 1-2 parts of pigment, 1-2 parts of curing agent and 1-3 parts of coupling agent. The waterproof light quartz plate and the preparation method thereof have the advantages of reasonable formula, simple preparation method and suitability for large-scale production, and the prepared quartz plate has excellent waterproof light performance and wide application prospect.)
技术领域
本发明属于石英板材加工技术领，具体涉及一种防水轻型石英板材及其制备方法。
背景技术
石英板材是采用天然石英(颗粒和细粉)、树脂及颜料混合加工而成的一种新型聚合材料，石英石花色品种多、装饰效果好、硬度高、耐磨性好、抗污性强、抗腐蚀、环保、无辐射、耐高温不变形，相较于天然石材，石英石具有无毒无污染、色彩丰富等独特优势，石英石已成为石材市场的新宠，被广泛应用到橱柜、卫浴、办公室和大型商场的地面、墙面装饰以及家居行业。
但现有石英板材在应用时由于其自身密度较大，实际应用时搬动费时费力。尤其是具有防水、阻燃等性能的石英板材，往往采用化学方法进行表面改性，不能达到环保的目的，且化学法导致的防水性能往往随着时间的推移而逐渐降低。
发明内容
发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供了一种防水轻型石英板材及其制备方法，配方合理，制备方法简单，适合大规模生产，制得的石英板材具有优异的防水轻型的性能。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种防水轻型石英板材，所述防水轻型石英板材，按质量份数计，主要由以下组分构成：石英砂10~20份、丙烯酰胺共聚物2~3份、硅藻土5~20份、钛白粉5~20份、环氧树脂1~10份、聚氯乙烯树脂2~3份、纳米二氧化钛1~4份、纳米二氧化硅2~4份、颜料1~2份、固化剂1~2份、偶联剂1~3份。
本发明所述的防水轻型石英板材，配方设计合理，通过加入丙烯酰胺共聚物，在石英的表面形成了一系列微米级的小孔，由于水的表面张力存在，难以附着和侵蚀，形成的具有结构周期性的微孔结构，在保证石英板材强度的同时使得石英板材的密度降低。本发明所述的防水轻型石英板材，吸水率为0.001~0.003%，密度降低至1.8~2 g/cm3。
本发明还涉及所述防水轻型石英板材的制备方法，包括以下步骤：
（1）准备原料：按照上述配方，分别称取石英砂、硅藻土、钛白粉、环氧树脂、聚氯乙烯树脂、丙烯酰胺共聚物、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、颜料，所述石英砂通过氢氧焰在1700~1800℃进行重熔融，重熔融后再进行冷却；
（2）将石英砂、丙烯酰胺共聚物、硅藻土、钛白粉、环氧树脂、聚氯乙烯树脂、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅混合搅拌均匀，得到混合料，混合搅拌的转速为450-600rpm，然后将混合料磨成细度为50-180目的粉料A；
（3）将颜料、固化剂、偶联剂依次加入到步骤（2）制得的粉料A中混合搅拌均匀，混合搅拌的转速为500-650rpm，得到混合料B；
（4）将步骤（3）制得的混合料B均匀平铺到制板模上，然后将制板模送入真空室，在真空度0.1-0.15MPa的条件下压制250-350秒，得到人造石英C；
（5）在步骤（4）制得的人造石英C加热固化，固化温度为92-95℃，固化时间为45-50分钟；
（6）经过冷却、脱模、定厚和抛光，制得防水轻型石英板材。
优选的，所述纳米二氧化钛的粒径为125-150nm，纳米二氧化硅的粒径为120-140nm。
优选的，所述固化剂为乙烯基三胺DETA、二氨基环己烷DACH、二乙烯三胺 DETA、三乙烯四胺、过氧化二苯甲酯或脂肪多元胺中的一种或多种混合。
优选的，所述偶联剂为KH550、KH560、KH570、KH792、DL602、DL171中任一种或多种混合。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明公开的防水轻型石英板材，配方设计合理，通过加入丙烯酰胺共聚物，在石英的表面形成了一系列微米级的小孔，由于水的表面张力存在，难以附着和侵蚀，形成的具有结构周期性的微孔结构，在保证石英板材强度的同时使得石英板材的密度降低，所述的防水轻型石英板材的吸水率为0.001~0.003%，密度降低至1.8~2 g/cm3，具有优异的防水轻型的性能，适合作为一种新型防水轻型石英板材应用，应用前景广泛；
（3）本发明提出的防水轻型石英板材的制备方法，制备方法简单且具有很高的灵活性，选用高纯的石英砂原料，石英砂进行了充分的重熔融，减少了杂质，保证了微孔结构周期有序，降低了密度，非常适合用于防水轻型石英板材的制备，成本低廉、产量大，产率高，减少了有害化学添加剂的应用，有利于保证生产过程的环保，非常适合（半）工业化生产，适合大规模生产。
附图说明
图1为实例例1、实例例2、实例例3与对比例1制备的石英板材的吸水率对比图；
图2为实例例1、实例例2、实例例3与对比例1制备的石英板材的密度对比图；
图3为实例例1制备的石英板材的微孔结构的SEM图。
具体实施方式
下面将结合实施例1-3、对比例1和具体实验数据，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1：
首先将石英砂通过氢氧焰在1800oC重熔融后冷却。称取重熔融后的石英砂、硅藻土、钛白粉、环氧树脂、聚氯乙烯树脂、丙烯酰胺共聚物、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、颜料等；然后将石英砂、丙烯酰胺共聚物、硅藻土、钛白粉、环氧树脂、聚氯乙烯树脂、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅混合均匀，混合搅拌的转速为450rpm，然后将混合料磨成细度为180目的粉料A；然后将颜料、固化剂、偶联剂和防冻剂依次加入到制得的粉料A中混合均匀，混合搅拌的转速为650rpm，得到混合料B；然后将制得的混合料B均匀平铺到制板模上，然后将制板模送入真空室，在真空度0.15MPa的条件下压制250秒，得到人造石英C；然后在制得的人造石英C的表面涂抗污剂，然后加热固化，固化温度为95℃，固化时间为45分钟；最后经过冷却、脱模、定厚和抛光，即制得防水轻型石英板材。
优选的，称取如下重量份数的原料：石英砂20份、丙烯酰胺共聚物2份、硅藻土20份、钛白粉5份、环氧树脂10份、聚氯乙烯树脂2份、纳米二氧化钛4份、纳米二氧化硅2份、颜料2份、固化剂1份、偶联剂3份。
优选的，所述纳米二氧化钛的粒径为125nm，纳米二氧化硅的粒径为140nm。
优选的，所述固化剂为脂肪多元胺。
优选的，所述偶联剂为DL602、DL171混合。
如附图3所示，制备的防水轻型石英板材在表面形成微米级的微孔，防水性能好，吸水率为0.001%，密度降低至1.9 g/cm3。
实施例2：
首先将石英砂通过氢氧焰在1700oC重熔融后冷却。称取重熔融后的石英砂、硅藻土、钛白粉、环氧树脂、聚氯乙烯树脂、丙烯酰胺共聚物、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、颜料等；然后将石英砂、丙烯酰胺共聚物、硅藻土、钛白粉、环氧树脂、聚氯乙烯树脂、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅混合均匀，混合搅拌的转速为600rpm，然后将混合料磨成细度为50目的粉料A；然后将颜料、固化剂、偶联剂和防冻剂依次加入到制得的粉料A中混合均匀，混合搅拌的转速为650rpm，得到混合料B；然后将制得的混合料B均匀平铺到制板模上，然后将制板模送入真空室，在真空度0.1MPa的条件下压制350秒，得到人造石英C；然后在制得的人造石英C的表面涂抗污剂，然后加热固化，固化温度为92℃，固化时间为50分钟；最后经过冷却、脱模、定厚和抛光，即制得防水轻型石英板材。
优选的，称取如下重量份数的原料：石英砂10份、丙烯酰胺共聚物3份、硅藻土5份、钛白粉20份、环氧树脂1份、聚氯乙烯树脂3份、纳米二氧化钛1份、纳米二氧化硅4份、颜料1份、固化剂2份、偶联剂1份。
优选的，所述纳米二氧化钛的粒径为150nm，纳米二氧化硅的粒径为120nm。
优选的，所述固化剂为乙烯基三胺DETA。
优选的，所述偶联剂为KH550。
制备的防水轻型石英板材在表面形成微米级的微孔，防水性能好，吸水率为0.002%，密度降低至2 g/cm3。
实施例3：
首先将石英砂通过氢氧焰在1760oC重熔融后冷却。称取重熔融后的石英砂、硅藻土、钛白粉、环氧树脂、聚氯乙烯树脂、丙烯酰胺共聚物、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、颜料等；然后将石英砂、丙烯酰胺共聚物、硅藻土、钛白粉、环氧树脂、聚氯乙烯树脂、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅混合均匀，混合搅拌的转速为500rpm，然后将混合料磨成细度为100目的粉料A；然后将颜料、固化剂、偶联剂和防冻剂依次加入到制得的粉料A中混合均匀，混合搅拌的转速为550rpm，得到混合料B；然后将制得的混合料B均匀平铺到制板模上，然后将制板模送入真空室，在真空度0.12MPa的条件下压制300秒，得到人造石英C；然后在制得的人造石英C的表面涂抗污剂，然后加热固化，固化温度为93℃，固化时间为48分钟；最后经过冷却、脱模、定厚和抛光，即制得防水轻型石英板材。
优选的，称取如下重量份数的原料：石英砂17份、丙烯酰胺共聚物3份、硅藻土100份、钛白粉15份、环氧树脂6份、聚氯乙烯树脂3份、纳米二氧化钛3份、纳米二氧化硅3份、颜料1份、固化剂1份、偶联剂2份。
优选的，所述纳米二氧化钛的粒径为130nm，纳米二氧化硅的粒径为125nm。
优选的，所述固化剂为二氨基环己烷DACH、二乙烯三胺 DETA混合。
优选的，所述偶联剂为KH570、KH792混合。
制备的防水轻型石英板材在表面形成微米级的微孔，防水性能好，吸水率为0.003%，密度降低至1.8g/cm3。
对比例1：
首先将石英砂通过氢氧焰在1760oC重熔融后冷却。称取重熔融后的石英砂、硅藻土、钛白粉、环氧树脂、聚氯乙烯树脂、丙烯酰胺共聚物、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、颜料等；然后将石英砂、丙烯酰胺共聚物、硅藻土、钛白粉、环氧树脂、聚氯乙烯树脂、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅混合均匀，混合搅拌的转速为500rpm，然后将混合料磨成细度为100目的粉料A；然后将颜料、固化剂、偶联剂和防冻剂依次加入到制得的粉料A中混合均匀，混合搅拌的转速为550rpm，得到混合料B；然后将制得的混合料B均匀平铺到制板模上，然后将制板模送入真空室，在真空度0.12MPa的条件下压制300秒，得到人造石英C；然后在制得的人造石英C的表面涂抗污剂，然后加热固化，固化温度为93℃，固化时间为48分钟；最后经过冷却、脱模、定厚和抛光，即制得防水轻型石英板材。
优选的，称取如下重量份数的原料：石英砂17份、丙烯酰胺共聚物3份、硅藻土100份、钛白粉15份、环氧树脂6份、聚氯乙烯树脂3份、纳米二氧化钛3份、纳米二氧化硅3份、颜料1份、固化剂1份、偶联剂2份。
优选的，所述纳米二氧化钛的粒径为130nm，纳米二氧化硅的粒径为125nm。
优选的，所述固化剂为二氨基环己烷DACH、二乙烯三胺 DETA混合。
优选的，所述偶联剂为KH570、KH792混合。
效果验证：
对由上述实施例1、实施例2、实施例3、对比例1制备的防水轻型石英板材进行性能检测，测试结果见附图1、附图2、附图3。
采用GB/T 35160.1-2017测试密度和吸水率。由附图3可以看出，实施例1制备的防水轻型石英板材在表面形成微米级的微孔。由附图1、2可以看出，相对实施例1、实施例2、实施例3，没有利用丙烯酰胺进行微孔结构改造的对比例1，吸水率为0.01%，密度为2.6 g/cm3，而实施例1、2、3均优于此数值。
综上所述，通过加入丙烯酰胺共聚物，可以在石英的表面形成了一系列微米级的小孔，由于水的表面张力存在，难以附着和侵蚀，形成的具有结构周期性的微孔结构，在保证石英板材强度的同时使得石英板材的密度降低，提高防水性能。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。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的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。