一种环保型石材背筋胶及其制备方法
阅读说明：本技术 一种环保型石材背筋胶及其制备方法 (Environment-friendly stone back bar adhesive and preparation method thereof ) 是由 杜昆文 杜昆武 邱国峰 王莉亚 熊善高 毛攀峰 季亦同 于 2020-11-12 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种环保型石材背筋胶及其制备方法,所述环保型石材背筋胶包括A组分和B组分,A组分包括环保型不饱和聚酯树脂和抗收缩增韧剂,B组分包括过氧化物引发剂；所述抗收缩增韧剂包括由甲基乙烯基硅橡胶生胶与天然橡胶生胶混炼后溶于石油醚中形成的糊状物,所述抗收缩增韧剂占环保型不饱和聚酯树脂的质量百分比为5-15％。本发明的环保型石材背筋胶以不饱和聚酯树脂作为基体,可以充分给予胶体优良的耐水耐酸性能,加入由甲基乙烯基硅橡胶生胶与天然橡胶生胶混炼后溶于石油醚中形成的糊状物,可大大提高环保型石材背筋胶的韧性,同时还能提升抗收缩性能,从而不需要额外添加抗收缩剂,获得了综合力学性能优良的环保型石材背筋胶。(The invention provides an environment-friendly stone back bar adhesive and a preparation method thereof, wherein the environment-friendly stone back bar adhesive comprises a component A and a component B, the component A comprises an environment-friendly unsaturated polyester resin and an anti-shrinkage toughening agent, and the component B comprises a peroxide initiator; the anti-shrinkage toughening agent comprises paste formed by mixing raw methyl vinyl silicone rubber and raw natural rubber and dissolving the mixture in petroleum ether, and the anti-shrinkage toughening agent accounts for 5-15% of the environment-friendly unsaturated polyester resin by mass. The environment-friendly stone back bar adhesive disclosed by the invention takes unsaturated polyester resin as a matrix, can fully provide excellent water resistance and acid resistance to the adhesive, and can greatly improve the toughness of the environment-friendly stone back bar adhesive and simultaneously improve the anti-shrinkage performance by adding a paste formed by mixing raw methyl vinyl silicone rubber and raw natural rubber and dissolving the mixture in petroleum ether, so that the environment-friendly stone back bar adhesive with excellent comprehensive mechanical properties is obtained without additionally adding an anti-shrinkage agent.)
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种环保型石材背筋胶及其制备方法。
背景技术
在建筑材料领域，石材背筋是指石材在切割成板材后，为了避免在运输、操作等过程中受损或断裂而在石材背面开槽加入钢筋，使石材具有更好的牢固性。石材背筋胶则是用于对钢筋的固定，作为一种加固用胶，对保证石材的质量起到了至关重要的作用。
现阶段的石材背筋加固主要是用白水泥或者云石胶，但是它们都存在一些弊端。水泥固化时间长，影响施工，且至少需要一周的加水养护时间，从而易使石材在潮湿的环境下发生病变，如水斑、白华、湿痕等，影响美观；而且水泥忌受酸腐蚀，酸性物质与水泥中的氢氧化钙会发生中和反应，生成物体积松散、膨胀，遇水后极易水解粉化，致使钢筋脱落。而云石胶则存在固化后收缩率大、性能脆的问题，且云石胶通常为粘稠的膏体，不易在石材开槽中流平，不利于施工。另外，现有云石胶所用不饱和聚酯树脂的活性稀释剂均为苯乙烯，苯乙烯容易挥发形成“冰凌”(苯乙烯挥发产生的自聚体)，影响胶体的储存稳定性；而且挥发出的苯乙烯，还会污染环境，损害施工操作人员的身体健康。
发明内容
本发明提供一种环保型石材背筋胶及其制备方法，该石材背筋胶能很好地用于固定钢筋，保证石材质量，不存在固化时间长、固化后收缩率大等缺陷。
本发明实施例提供一种环保型石材背筋胶，包括A组分和B组分，所述A组分包括环保型不饱和聚酯树脂和抗收缩增韧剂，所述B组分包括过氧化物引发剂，其中所述抗收缩增韧剂包括由甲基乙烯基硅橡胶生胶与天然橡胶生胶混炼后溶于石油醚中形成的糊状物，所述抗收缩增韧剂占所述环保型不饱和聚酯树脂的质量百分比为5-15％。
本发明的环保型石材背筋胶以环保型不饱和聚酯树脂为基体树脂，其固化后伸长率低，脆性较大，当粘接部位承受外力时很容易产生裂纹，并迅速扩展，导致胶层开裂，不耐疲劳，不能作为结构粘接之用。因此，通常会在原料中加入增韧剂，降低脆性，增大韧性。针对不饱和聚酯树脂胶黏剂一般选用液体丁腈橡胶、聚乙烯醇缩丁醛、聚醋酸乙烯等，但本发明尝试了上述几种增韧剂，未达到预期效果。
经过大量实验，发明人发现，由甲基乙烯基硅橡胶生胶与天然橡胶生胶混炼后溶于石油醚中形成的糊状物，可以有效地增大本发明环保型石材背筋胶的韧性，使其不易断裂。实验还发现将上述糊状物作为增韧剂加入后，还可明显提升环保型石材背筋胶的抗收缩性能，无需额外添加抗收缩剂即可达到良好的抗收缩效果。
优选地，所述甲基乙烯基硅橡胶生胶与所述天然橡胶生胶的重量比为1:3-3:1。
优选地，混炼后的橡胶生胶与石油醚的重量比为3:2-4:1。
具体地，所述抗收缩增韧剂的制备可采用如下方法：
(1)将甲基乙烯基硅橡胶生胶和天然橡胶生胶按重量比1:3-3:1在双辊筒开炼机混炼2-3h，使橡胶生胶充分混炼均匀，辊筒温度控制在40℃以下；
(2)将混炼后的胶体置于石油醚中，放置24h充分溶解，混炼后的橡胶生胶与石油醚的重量比为3:2-4:1。
另外，本发明采用环保型不饱和聚酯树脂取代了现有需要用苯乙烯进行稀释的不饱和聚酯树脂，避免了结“冰凌”现象，提高了石材背筋胶储存和施工的稳定性，同时改善了胶体的安全性能，减少了对人体和环境造成的危害。
优选地，所述环保型不饱和聚酯树脂由无苯乙烯不饱和聚酯树脂和活性稀释剂以重量比3:2-4:1组成，所述活性稀释剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种。
优选地，所述A组分还包括第一填料和流平剂；所述B组分还包括调和剂和第二填料；所述过氧化物引发剂占所述A组分和B组分总重量的0.5-3.5％。
优选地，所述流平剂为硅烷类流平剂，所述第一填料包括亲油性活性填料和硅粉。
亲油性活性填料与不饱和聚酯树脂的相容性好，分散性能优良，无需添加抗沉降剂如氢化蓖麻油、气相二氧化硅、沉淀法二氧化硅等即可稳定分散于不饱和聚酯树脂中。硅烷类流平剂的表面张力低，可迁移至胶层表面，具有控制胶层表面流动、促进流平的作用。而且实验发现，本发明使用的硅烷类流平剂在有硅粉的存在下，可提高环保型石材背筋胶的综合力学性能。
优选地，所述第一填料的目数为400-1250目。
优选地，所述硅烷类流平剂为聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚醚改性二甲基硅氧烷、聚酯改性二甲基硅氧烷中的一种或多种。
优选地，所述亲油性活性填料为活性碳酸钙、活性硫酸钡、活性氢氧化铝中的一种或多种，所述亲油性活性填料与所述硅粉的重量比为4:1-9:1。
上述技术方案中，所述过氧化物引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化二乙酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、2,4-二氯过氧化苯甲酰、过氧化十二酰中的一种或多种。
所述调和剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、十五碳烷、异十二烷、乙酸乙酯中的一种或多种。
所述第二填料为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸铝中的一种或多种。
具体地，本发明实施例提供的环保型石材背筋胶，包括A组分和B组分，以重量份计，所述A组分包括环保型不饱和聚酯树脂100份、抗收缩增韧剂5-15份、亲油性活性填料40-125份、硅粉10-30份、硅烷类流平剂2-8份；所述B组分包括过氧化物引发剂40-60份、调和剂20-30份和第二填料20-30份；所述过氧化物引发剂占所述A组分和B组分总重量的0.5-3.5％。
在本发明的优选实施方式中，所述环保型石材背筋胶包括A组分和B组分，以重量份计，所述A组分包括环保型不饱和聚酯树脂100份、抗收缩增韧剂8-15份、亲油性活性填料40-125份、硅粉10-15份、硅烷类流平剂2-8份；所述B组分包括过氧化物引发剂40-60份、调和剂20-30份和第二填料20-30份；
所述抗收缩增韧剂由甲基乙烯基硅橡胶生胶与天然橡胶生胶以重量比1:3-3:1混炼后溶于石油醚中形成，其中混炼后的橡胶生胶与石油醚的重量比为3:2-4:1。
本发明实施例还提供上述环保型石材背筋胶的制备方法，包括：
将所述A组分的各原料于负压状态下搅拌混合，并经过双螺杆挤出获得所述A组分；
将所述B组分的各原料于负压状态下搅拌混合获得所述B组分。
具体地，所述环保型石材背筋胶可采用如下制备方法制得：
将A组分的各原料投入搅拌釜中，在真空度为0.08-0.1Mpa、转速不小于1500r/min的负压状态下进行搅拌，搅拌时间为15-25min，再在双螺杆挤出机的管道内将各组分搅拌分散，配合主动螺杆连续挤出，主螺杆转速为不小于100r/min，并采用CO2两相冷却系统，控制放料温度不高于30℃，获得A组分；
将B组分的各原料投入搅拌釜中，在真空度为0.08-0.1Mpa、转速不小于1500r/min的负压状态下进行搅拌，搅拌时间为15-25min，获得B组分。
本发明实施例提供的环保型石材背筋胶以环保型不饱和聚酯树脂作为基体，可以充分给予胶体优良的耐水耐酸性能，加入由甲基乙烯基硅橡胶生胶与天然橡胶生胶混炼后溶于石油醚中形成的糊状物，可大大提高本发明环保型石材背筋胶的韧性，同时还能提升环保型石材背筋胶的抗收缩性能，从而不需要额外添加抗收缩剂，实现了增韧抗收缩一体化，获得了综合力学性能优良的石材背筋胶。本发明环保型石材背筋胶还加入了硅烷类流平剂，使环保型石材背筋胶具有很好的流平性，更易于施工操作，实验发现还能提升环保型石材背筋胶的综合力学性能。而且本发明采用环保型不饱和聚酯树脂取代了现有需要用苯乙烯进行稀释的不饱和聚酯树脂，避免了结“冰凌”现象，提高了石材背筋胶储存和施工的稳定性，同时改善了胶体的安全性能，减少了对人体和环境造成的危害。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中所用材料若无特别说明，均可市售获得。
实施例1
本实施例提供一种环保型石材背筋胶，包括A组分和B组分，以重量份计，所述A组分组成如下：无苯乙烯不饱和聚酯树脂70份、二甲基丙烯酸乙二醇酯10份、1，6-己二醇二丙烯酸酯20份、抗收缩增韧剂10份、活性碳酸钙50份、活性硫酸钡50份、硅粉15份、聚二甲基硅氧烷2份和聚酯改性二甲基硅氧烷3份；所述B组分组成如下：过氧化苯甲酰30份、过氧化苯甲酸叔丁酯10份、邻苯二甲酸二丁酯20份、硬脂酸钙20份和硬脂酸锌10份；
其中，所述抗收缩增韧剂的制备方法如下：(1)将甲基乙烯基硅橡胶生胶和天然橡胶生胶按重量比1:1在双辊筒开炼机混炼2-3h，使橡胶生胶充分混炼均匀，辊筒温度控制在40℃以下；(2)将混炼后的橡胶生胶置入石油醚中，放置24h充分溶解，混炼后胶体与石油醚的重量比为3:2。
本实施例还提供上述环保型石材背筋胶的制备方法，具体如下：
将上述A组分的各原料投入搅拌釜中，在真空度为0.08-0.1Mpa、转速不小于1500r/min的负压状态下进行搅拌，搅拌时间为15-25min，再在双螺杆挤出机的管道内将各组分搅拌分散，配合主动螺杆连续挤出，主螺杆转速为不小于100r/min，并采用CO2两相冷却系统，控制放料温度不高于30℃。
将上述B组分的各原料投入搅拌釜中，在真空度为0.08-0.1Mpa、转速不小于1500r/min的负压状态下进行搅拌，搅拌时间为15-25min。
使用时，将A、B组分混合均匀，并保证混合后过氧化物引发剂的质量占比为0.5～3.5％，填充于石材凹槽内，再植入钢筋，进行保养固化。
实施例2-12及对比例1-7也分别提供了一种环保型石材背筋胶，其组成与实施例1有差异，具体见表1和表2。
表1各实施例的环保型石材背筋胶组成成分
表1各实施例的环保型石材背筋胶组成成分(续)
表2各对比例的环保型石材背筋胶组成成分
表2各对比例的环保型石材背筋胶组成成分(续)
参照中华人民共和国建材行业标准JC/T989-2016测试方法，对各实施例和对比例中环保石材背筋胶固化物的弯曲弹性模量、冲击韧性及压剪粘接强度(标准、浸水)进行测试。同时，参照ISO 3521-1997《塑料不饱和聚酯和环氧树脂总体积收缩率的测定》方法，测试总体积收缩率；测试结果如表3所示。
表3环保型石材背筋胶的性能测试数据
由表3可以看出，本发明实施例提供的环保型石材背筋胶在综合力学性能、抗收缩性能等方面优于对比例，同时还拥有良好的流平性，更易于施工操作。加入了抗收缩增韧剂后，综合力学性能特别是冲击韧性和抗收缩性能得到大大提升(结合实施例11和对比例2)；同时加入抗收缩增韧剂和流平剂，综合力学性能提升更加明显，可能两者之间产生了协同效应(结合实施例11-12和对比例2)；实验发现硅粉可一定程度上提高环保型石材背筋胶的力学性能，本发明使用的硅烷类流平剂在有硅粉的存在下，可进一步提升环保型石材背筋胶的综合力学性能(结合实施例11和对比例1-3)。同时，结合实施例11和对比例4-5，可以发现在同时加入甲基乙烯基硅橡胶生胶和天然橡胶生胶后才能达到抗收缩效果，并且力学性能进一步提高；结合实施例11和对比例6-7，可以发现加入液体丁腈橡胶(增韧剂)的增韧效果明显不及加入本发明抗收缩增韧剂的增韧效果，无法达到抗收缩的作用，且同时加入液体丁腈橡胶(增韧剂)和聚苯乙烯(抗收缩剂)的力学综合性能和抗收缩性能也不及加入本发明抗收缩增韧剂的力学综合性能和抗收缩性能。值得说明的是，发明人采用了诸多增韧剂和抗收缩剂进行实验，效果都类似于对比例6-7。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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