CN107619295B - 一种人造大理石的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人造大理石的制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明将对苯二甲酸丁二酯，填充料，偶联剂，固化剂，硬脂酸锌，滑石粉，乳化剂OP‑10，增稠剂，搅拌混合，得混合浆料，再将混合浆料和沼液，恒温密闭发酵，固化成型，再经真空冷冻干燥，得坯料，再将坯料与多巴胺溶液混合浸泡，再经洗涤后，自然晾干，得改性坯料，将改性坯料依次用载有三甲基铝的氮气和含水氮气进行熏蒸，得熏蒸产物，再进行养护，即得人造大理石。本发明人造大理石具有较佳的结构性能，有效的解决人造大理石出现泛白的问题。
Description
技术领域
本发明公开了一种人造大理石的制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
在建筑装饰市场中，天然大理石以其高雅、美观、装饰性强等特点而成为高档建筑和居民装修的主要装饰材料之一。但是也有其不足和致命的弱点，一是因为天然大理石是一种矿石资源，其产地在世界上并不是很多，产量有限；二是天然大理石刚度有余，强度不足，因此极易破碎、毁坏，造成了运输和日常维护的困难。这些原因使其应用受到了极大的限制。所以，为了创造较大的经济效益和社会效益，人们将研究的方向转为利用废弃资源或其他低价原料，研制成本低、工艺简单的人造板材，即以一定的胶黏剂、外加剂及粗细骨料经一定工艺过程而制成的具有天然大理石纹路的装饰材料。
人造大理石不仅可以达到天然大理石的质感和美感，而且能够克服天然大理石材色泽不均匀和裂缝较多的缺点。另外，它还有便于造型，适合于制作复杂型材和器具的优势。
由于人造大理石具有天然大理石的外观，富有华丽感，装饰性好，广泛用于橱柜、洗面台面、浴盆、建筑物室内外装饰等。它所用树脂基料主要有聚酯和丙烯酸。通常，人造大理石是在树脂中摻人碳酸钙、氢氧化铝、硅酸盐等化合物填充料、聚合引发剂，按需要再添加交联剂、促硬剂、脱模剂、颜料等，制备浆料，注模成形。有时也用SMS、BMS材料，注模压制成形。但人造大理石制成的浴盆、各种台面及内外装饰制品用于与水常接触的场所时，受长期使用和热水的影响而出现泛白现象，损害特有的美观和光泽。此外，为增强人造大理石的表面硬度，提高其耐久性，在表面涂覆0.2～0.8mm的凝胶涂层，可即使涂覆，泛白也不可避免，而且随泛白的加重，凝胶层膨胀，还损害表面平滑性。观察表明，产生泛白的机理是在人造大理石表面，填充料与树脂基料间浸透水分，使填充料中的水溶性成分即碱分溶入水中，侵蚀周围树脂基体，致使填充料与树脂间形成微细间隙（填充料从树脂基体上剥落），引起光散射，造成表面泛白。水浸透引起的填充料剥落通常在离其表面1.0mm以内的范围内产生。为了消除人造大理石的泛白，往往采用研磨表面的工艺。但其效果不充分，通常仍处于泛白状态。因此，对于人造大理石泛白现象的研究仍然十分重要。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对目前人造大理石受长时间使用和热水影响会出现泛白现象的问题，本发明提供了一种人造大理石的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）按重量份数计，依次取70～80份对苯二甲酸丁二酯，60～70份填充料，2～3份偶联剂，2～3份固化剂，2～3份硬脂酸锌，8～10份滑石粉，2～4份乳化剂OP-10，5～6份增稠剂，搅拌混合，得混合浆料；（2）按重量份数计，依次取70～80份混合浆料，8～10份沼液，恒温密闭发酵5～7天后，固化成型，再经真空冷冻干燥，得坯料；（3）将上述坯料与多巴胺溶液按质量比1：50～1：60混合浸泡，再经洗涤后，自然晾干至含水率为5～6%，得改性坯料；（4）将改性坯料依次用载有三甲基铝的氮气和含水氮气进行熏蒸，如此循环熏蒸8～10次，得熏蒸产物，再进行养护，即得人造大理石。
步骤（1）所述填充料为碳酸钙，氢氧化铝或硅酸钠中的任意一种；所述填充料平均粒径为3～300μm。
步骤（1）所述偶联剂为硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的任意一种。
步骤（1）所述固化剂为过氧化苯甲酸或MEKP固化剂的中的任意一种。
步骤（1）所述增稠剂为氧化镁，氢氧化镁，氧化钙或氢氧化钙中的任意一种。
步骤（4）所述载有三甲基铝的氮气中，三甲基铝体积含量为4～6%。
步骤（4）所述含水氮气中含水率为4～6%。
本发明的有益效果是：
（1）本发明技术方案首先利用沼液和混合浆料发酵，利用沼液发酵过程产生的有机酸，使体系处于弱酸性环境下，再配合乳化剂的乳化作用，使空气以微小气泡形式分散于体系中，在真空冷冻干燥过程中，气泡周围的水分凝结成冰晶，凝结过程中发生体积膨胀，使气泡发生破裂，水分升华后，再体系中形成大量通孔结构，再利用多巴胺溶液浸泡，利用多巴胺在水中溶解氧作用下发生氧化自聚，在坯料通孔内部及坯料表面形成具有优异吸附性能的聚合物薄膜，该薄膜的形成，有利于提高后续熏蒸过程中，水解产生的纳米氧化铝吸附填充于通孔及表面，在提高体系的致密度的同时，在产品表面形成纳米乳突疏水结构，一方面可再表面形成疏水层，避免水分进入产品内部，另一方面，致密度的提高，可进一步提高产品防水性能，从而达到避免产品在使用过程中因渗水而出现的泛白现象；
（2）本发明技术方案通过在制备过程中，严格限定采用自然晾干对体系进行干燥处理，因自然晾干为一缓慢干燥过程，且干燥过程为由表及里的一个过程，首先外部水分先挥发，随后内部水分逐渐渗透到表面，本发明技术方案通过严格限定干燥过程中的含水率来控制干燥程度，使体系内部仍具有一定的水分，再利用载有三甲基铝的氮气熏蒸过程中，三甲基铝渗透进入到内部时，与水分相遇，发生水解，生成纳米氧化铝，首先实现对体系内部通孔结构的填充，随后在循环熏蒸过程中，逐渐由内至外进行有效填充，从而达到提高体系致密度，避免渗水泛白的技术目的。
具体实施方式
按重量份数计，在混料机中依次加入70～80份对苯二甲酸丁二酯，60～70份填充料，2～3份偶联剂，2～3份固化剂，2～3份硬脂酸锌，8～10份滑石粉，2～4份乳化剂OP-10，5～6份增稠剂，于转速为1200～1400r/min条件下高速搅拌混合30～50min，得混合料浆；再按重量份数计，依次取70～80份混合浆料，8～10份沼液，将混合料浆和沼液加入发酵釜，于温度为28～32℃，转速为200～300r/min条件下，恒温密闭发酵5～7天后，得发酵料浆，随后将发酵料浆倒入石膏模具中，于温度100～120℃条件下，固化8～12h，得坯料，再将坯料移至真空冷冻干燥箱，干燥40～60min，得干燥坯料，随后将干燥坯料与质量浓度2g/L多巴胺溶液按质量比1：50～1：60混合浸泡30～40min，再将浸泡后的坯料取出，得改性坯料，并将改性坯料用水洗涤3～5次，再将洗涤后的改性坯料于室温条件下，自然晾干至含水率为5～6%，得晾干改性坯料，再将晾干改性坯料用载有三甲基铝的氮气熏蒸1～2h，得一次熏蒸坯料，随后将所得一次熏蒸坯料用含水氮气熏蒸1～2h，如此使用载有三甲基铝的氮气和含水氮气晾干改性坯料循环熏蒸8～10次，得熏蒸坯料，并将所得熏蒸坯料移入蒸养釜中，于温度为170～180℃，压力为20～30MPa条件下，高压蒸汽养护1～2h，即得人造大理石。所述填充料为碳酸钙，氢氧化铝或硅酸钠中的任意一种；所述填充料平均粒径为3～300μm。所述偶联剂为硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的任意一种。所述固化剂为过氧化苯甲酸或MEKP固化剂的中的任意一种。所述增稠剂为氧化镁，氢氧化镁，氧化钙或氢氧化钙中的任意一种。所述载有三甲基铝的氮气中，三甲基铝体积含量为4～6%。所述含水氮气中含水率为4～6%。
实例1
按重量份数计，在混料机中依次加入70份对苯二甲酸丁二酯，60份填充料，2份偶联剂，2份固化剂，2份硬脂酸锌，8份滑石粉，2份乳化剂OP-10，5份增稠剂，于转速为1200r/min条件下高速搅拌混合30min，得混合料浆；再按重量份数计，依次取70份混合浆料，8份沼液，将混合料浆和沼液加入发酵釜，于温度为28℃，转速为200r/min条件下，恒温密闭发酵5天后，得发酵料浆，随后将发酵料浆倒入石膏模具中，于温度100℃条件下，固化8h，得坯料，再将坯料移至真空冷冻干燥箱，干燥40min，得干燥坯料，随后将干燥坯料与质量浓度2g/L多巴胺溶液按质量比1：60混合浸泡30min，再将浸泡后的坯料取出，得改性坯料，并将改性坯料用水洗涤3～5次，再将洗涤后的改性坯料于室温条件下，自然晾干至含水率为5%，得晾干改性坯料，再将晾干改性坯料用载有三甲基铝的氮气熏蒸1h，得一次熏蒸坯料，随后将所得一次熏蒸坯料用含水氮气熏蒸1h，如此使用载有三甲基铝的氮气和含水氮气晾干改性坯料循环熏蒸8次，得熏蒸坯料，并将所得熏蒸坯料移入蒸养釜中，于温度为170℃，压力为20MPa条件下，高压蒸汽养护1h，即得人造大理石。所述填充料为碳酸钙，氢氧化铝或硅酸钠中的任意一种；所述填充料平均粒径为100μm。所述偶联剂为硅烷偶联剂。所述固化剂为过氧化苯甲酸。所述增稠剂为氧化镁。所述载有三甲基铝的氮气中，三甲基铝体积含量为4%。所述含水氮气中含水率为4%。
实例2
按重量份数计，在混料机中依次加入70份对苯二甲酸丁二酯，60份填充料，2份偶联剂，2份固化剂，2份硬脂酸锌，8份滑石粉，5份增稠剂，于转速为1200r/min条件下高速搅拌混合30min，得混合料浆；随后将混合料浆倒入石膏模具中，于温度100℃条件下，固化8h，得坯料，随后将坯料与质量浓度2g/L多巴胺溶液按质量比1：60混合浸泡30min，再将浸泡后的坯料取出，得改性坯料，并将改性坯料用水洗涤3～5次，再将洗涤后的改性坯料于室温条件下，自然晾干至含水率为5%，得晾干改性坯料，再将晾干改性坯料用载有三甲基铝的氮气熏蒸1h，得一次熏蒸坯料，随后将所得一次熏蒸坯料用含水氮气熏蒸1h，如此使用载有三甲基铝的氮气和含水氮气晾干改性坯料循环熏蒸8次，得熏蒸坯料，并将所得熏蒸坯料移入蒸养釜中，于温度为170℃，压力为20MPa条件下，高压蒸汽养护1h，即得人造大理石。所述填充料为碳酸钙，氢氧化铝或硅酸钠中的任意一种；所述填充料平均粒径为100μm。所述偶联剂为硅烷偶联剂。所述固化剂为过氧化苯甲酸。所述增稠剂为氧化镁。所述载有三甲基铝的氮气中，三甲基铝体积含量为4%。所述含水氮气中含水率为4%。
实例3
按重量份数计，在混料机中依次加入70份对苯二甲酸丁二酯，60份填充料，2份偶联剂，2份固化剂，2份硬脂酸锌，8份滑石粉，2份乳化剂OP-10，5份增稠剂，于转速为1200r/min条件下高速搅拌混合30min，得混合料浆；再按重量份数计，依次取70份混合浆料，8份沼液，将混合料浆和沼液加入发酵釜，于温度为28℃，转速为200r/min条件下，恒温密闭发酵5天后，得发酵料浆，随后将发酵料浆倒入石膏模具中，于温度100℃条件下，固化8h，得坯料，再将坯料移至真空冷冻干燥箱，干燥40min，得干燥坯料，随后将干燥坯料用水浸泡30min，再将浸泡后的坯料于室温条件下，自然晾干至含水率为5%，得晾干坯料，再将晾干坯料用载有三甲基铝的氮气熏蒸1h，得一次熏蒸坯料，随后将所得一次熏蒸坯料用含水氮气熏蒸1h，如此使用载有三甲基铝的氮气和含水氮气晾干坯料循环熏蒸8次，得熏蒸坯料，并将所得熏蒸坯料移入蒸养釜中，于温度为170℃，压力为20MPa条件下，高压蒸汽养护1h，即得人造大理石。所述填充料为碳酸钙，氢氧化铝或硅酸钠中的任意一种；所述填充料平均粒径为100μm。所述偶联剂为硅烷偶联剂。所述固化剂为过氧化苯甲酸。所述增稠剂为氧化镁。所述载有三甲基铝的氮气中，三甲基铝体积含量为4%。所述含水氮气中含水率为4%。
实例4
按重量份数计，在混料机中依次加入70份对苯二甲酸丁二酯，60份填充料，2份偶联剂，2份固化剂，2份硬脂酸锌，8份滑石粉，5份增稠剂，于转速为1200r/min条件下高速搅拌混合30min，得混合料浆；随后将混合料浆倒入石膏模具中，于温度100℃条件下，固化8h，得坯料，随后将坯料用水浸泡30min，再将浸泡后的坯料于室温条件下，自然晾干至含水率为5%，得晾干坯料，再将晾干坯料用载有三甲基铝的氮气熏蒸1h，得一次熏蒸坯料，随后将所得一次熏蒸坯料用含水氮气熏蒸1h，如此使用载有三甲基铝的氮气和含水氮气晾干坯料循环熏蒸8次，得熏蒸坯料，并将所得熏蒸坯料移入蒸养釜中，于温度为170℃，压力为20MPa条件下，高压蒸汽养护1h，即得人造大理石。所述填充料为碳酸钙，氢氧化铝或硅酸钠中的任意一种；所述填充料平均粒径为100μm。所述偶联剂为硅烷偶联剂。所述固化剂为过氧化苯甲酸。所述增稠剂为氧化镁。所述载有三甲基铝的氮气中，三甲基铝体积含量为4%。所述含水氮气中含水率为4%。
对比例：日照某石业有限公司制造的人造大理石。
将实例1至实例4所得人造大理石与对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
将人造大理石置于温度为90℃的热水中，观察其有无泛白现象。
具体检测结果如表1所示：
表1
| 检测内容 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 实例4 | 对比例 |
| 检测结果 | 5000小时未泛白 | 3000小时泛白 | 2700小时泛白 | 1200小时泛白 | 700小时泛白 |
由表1检测结果可知，用本发明提供的制备方法制备的人造大理石，经过长时间在热水中浸泡，也无泛白现象产生，有效的解决了目前人造大理石泛白的问题。
Claims (4)
1.一种人造大理石的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按重量份数计，依次取70～80份对苯二甲酸丁二酯，60～70份填充料，2～3份偶联剂，2～3份固化剂，2～3份硬脂酸锌，8～10份滑石粉，2～4份乳化剂OP-10，5～6份增稠剂，搅拌混合，得混合浆料；所述填充料为碳酸钙，氢氧化铝或硅酸钠中的任意一种；所述填充料平均粒径为3～300μm；所述偶联剂为硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的任意一种；所述固化剂为过氧化苯甲酸或MEKP固化剂的中的任意一种；
（2）按重量份数计，依次取70～80份混合浆料，8～10份沼液，恒温密闭发酵5～7天后，固化成型，再经真空冷冻干燥，得坯料；
（3）将上述坯料与多巴胺溶液按质量比1：50～1：60混合浸泡，再经洗涤后，自然晾干至含水率为5～6%，得改性坯料；
（4）将改性坯料依次用载有三甲基铝的氮气和含水氮气进行熏蒸，如此循环熏蒸8～10次，得熏蒸产物，再进行养护，即得人造大理石。
2.根据权利要求1所述的一种人造大理石的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述增稠剂为氧化镁，氢氧化镁，氧化钙或氢氧化钙中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种人造大理石的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述载有三甲基铝的氮气中，三甲基铝体积含量为4～6%。
4.根据权利要求1所述的一种人造大理石的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述含水氮气中含水率为4～6%。
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