CN115819039B - 一种高强度环保艺术微水泥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度环保艺术微水泥及其制备方法，改为水泥包括组分A和组分B，组分A包括如下重量份原料：80‑100份硅酸盐水泥、10‑30份粉煤灰、30‑35份改性树脂、120‑150份增强填料和5‑10份纤维素醚MKX15000PP20；组分B为固化剂；在组分A和组分B共混后，固化剂与改性树脂上的环氧基反应，使得改性树脂交联固化，并赋予改性树脂大量有机硅树脂链段，使得微水泥的防水性能提升，在微水泥未固化时受到紫外光照射，受到紫外光照射的增强填料表面的巯基会与改性树脂分子中的双键接枝，进而使得微水泥固化强度提升。

Description

一种高强度环保艺术微水泥及其制备方法

技术领域

本发明涉及微水泥制备技术领域，具体涉及一种高强度环保艺术微水泥及其制备方法。

背景技术

墙面装饰材料指用于建筑墙面起装饰作用，使建筑墙面美观整洁的材料，通常可分为涂刷涂料类、贴面材料类和新型墙材三种。其中以乳胶漆为代表的涂料类墙面装饰材料具有质地轻、色彩鲜明、施工与维修方便等优点，市场份额最大，但同时也存在纹理固定、耐久性不佳、易脱色褪色等问题。随着人们对建筑装饰风格的要求不断提升，传统的墙面装饰材料已难以满足需求。微水泥是近年兴起的新型表面装饰水泥，其能做到墙面、地面、顶面一体化无缝施工，最大限度实现空间延展，因此需要微水泥具有强度高、耐磨性强、防水性优、光滑耐污、有机挥发物远低于涂料等特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度环保艺术微水泥及其制备方法，解决了现阶段艺术微水泥机械强度低的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高强度环保艺术微水泥，包括组分A和组分B，组分A包括如下重量份原料：80-100份硅酸盐水泥、30-35份改性树脂、120-150份增强填料和5-10份纤维素醚MKX15000PP20；组分B为固化剂。

组分A和组分B的质量比为2-3:1。

该高强度环保艺术微水泥由如下步骤制成：

称取上述重量份原料，将组分A原料与水混合均匀后，再加入组分B原料混合均匀，制得高强度环保艺术微水泥。

进一步，所述的改性树脂由如下步骤制成：

步骤A1：将KH550、浓盐酸和甲醇混合均匀，在转速为200-300r/min，温度为60-70℃的条件下，搅拌6-8天后，过滤去除滤液，将底物分散在乙醇中，加入丙烯酸，在转速为150-200r/min，温度为20-25℃的条件下，进行反应2-3h，制得笼型倍半硅氧烷；

步骤A2：将环氧树脂EP-20、过氧化二苯甲酰和四氢呋喃混合均匀，制得树脂液，将笼型倍半硅氧烷、甲基丙烯酸甲酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯和四氢呋喃混合均匀，在转速为150-200r/min，温度为80-85℃的条件下，搅拌15-30min后，升温至120-130℃，加入树脂液，进行反应3-4h，蒸馏去除四氢呋喃，制得改性树脂。

进一步，步骤A1所述的KH550和浓盐酸的体积比为30:27，浓盐酸的质量分数为36％，底物和丙烯酸的质量比为1:3。

进一步，步骤A2所述的环氧树脂EP-20、过氧化二苯甲酰和四氢呋喃的用量比为15g:1g:25mL，笼型倍半硅氧烷、甲基丙烯酸甲酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、四氢呋喃和树脂液的用量比为2g:5g:3g:50mL:30mL。

进一步，所述的固化剂由如下步骤制成：

将二羟基聚二甲基硅氧烷、氢氧化钠溶液和环氧氯丙烷混合均匀，在转速为300-500r/min，温度为30-40℃的条件下，进行反应6-8h，制得环氧聚二甲基硅氧烷，将环氧聚二甲基硅氧烷和乙二胺混合，在转速为150-200r/min，温度为50-60℃的条件下，搅拌反应5-7h，制得固化剂。

进一步，所述的二羟基聚二甲基硅氧烷上羟基、氢氧化钠和环氧氯丙烷的摩尔比为1:2:2，环氧聚二甲基硅氧烷上的环氧基和乙二胺的摩尔比1:1。

进一步，所述的增强填料由如下步骤制成：

步骤B1：将石英砂分散在乙醇中，加入KH550和去离子水，在转速为200-300r/min，温度为60-70℃的条件下，搅拌3-5h后，过滤去除滤液，将底物、羧甲基纤维素、1-羟基苯并三唑和去离子水混合均匀，在转速为150-200r/min，温度为25-30℃的条件下，反应6-8h后，过滤去除滤液，制得预处理石英砂；

步骤B2：将预处理石英砂分散在氢氧化钠溶液中，在温度为20-25℃的条件下，保温处理1-1.5h后，过滤去除滤液，将底物、甲基丙烯酸缩水甘油酯和二氧六环混合均匀，在转速为200-300r/min，温度为60-80℃的条件下，进行反应7-9h，制得改性石英砂。

步骤B3：将改性石英砂分散在四氢呋喃中，通入过量硫化氢气体，在转速为150-200r/min，温度为45-50℃的条件下，搅拌反应30-40h后，过滤去除滤液，将底物用乙醇洗涤，再干燥制得增强填料。

进一步，步骤B1所述的KH550的用量为石英砂质量的5-8％，底物、羧甲基纤维素和1-羟基苯并三唑的质量比为3:5:2。

进一步，步骤B2所述的氢氧化钠溶液的质量分数为15％，底物和甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量比1:5。

本发明的有益效果：本发明制备的一种高强度环保艺术微水泥，包括组分A和组分B，组分A包括：硅酸盐水泥、改性树脂、增强填料和纤维素醚MKX15000PP20；组分B为固化剂；改性树脂以KH500为原料聚合，在盐酸的作用下，氨基转变为氯化铵基，进而与丙烯酸反应，使得氯化氨基与羧基反应，制得笼型倍半硅氧烷，在过氧化二苯甲酰的作用下环氧树脂EP-20中醚键邻位碳上的α-H形成自由基能够与碳碳双键发生接枝反应，甲基丙烯酸甲酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯和笼型倍半硅氧烷上的部分双键聚合，形成以笼型倍半硅氧烷为核心的聚丙烯酸并接枝在环氧树脂EP-20的分子链上，制得改性树脂，固化剂以二羟基聚二甲基硅氧烷和环氧氯丙烷为原料反应，使得二羟基聚二甲基硅氧烷两端的羟基与环氧氯丙烷上的氯原子位点反应，再与乙二胺反应形成氨基封端，制得固化剂，增强填料以石英砂和KH550为原料，在石英砂表面接枝活性氨基，再加入羧甲基纤维素，使得羧甲基纤维素上的羧基与表面氨基脱水缩合，形成纤维素包覆石英砂的预处理石英砂，将预处理石英砂用氢氧化钠溶液处理，使得表面纤维素中的羟基与氢氧化钠反应，再与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应，甲基丙烯酸缩水甘油酯碱化开环，在表面引入双键，再用硫化氢气体处理，通过迈克尔加成反应，将双键转变为巯基，制得增强填料，在组分A和组分B共混后，固化剂与改性树脂上的环氧基反应，使得改性树脂交联固化，并赋予改性树脂大量有机硅树脂链段，使得微水泥的防水性能提升，在微水泥未固化时受到紫外光照射，受到紫外光照射的增强填料表面的巯基会与改性树脂分子中的双键接枝，进而使得微水泥固化强度提升，同时改性树脂的超支化结构，以及改性石英砂的核壳结构，使得微水泥的机械强度大幅提升，且不需要加入其他有机溶解保证了微水泥的环保性。

具体实施方式

下面将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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种高强度环保艺术微水泥，包括组分A和组分B，组分A包括如下重量份原料：80份硅酸盐水泥、30份改性树脂、10份粉煤灰、120份增强填料和5份纤维素醚MKX15000PP20；组分B为固化剂。

组分A和组分B的质量比为2:1。

该高强度环保艺术微水泥由如下步骤制成：

称取上述重量份原料，将组分A原料与水混合均匀后，再加入组分B原料混合均匀，制得高强度环保艺术微水泥。

水的用量为组分A质量的40％。

所述的改性树脂由如下步骤制成：

步骤A1：将KH550、浓盐酸和甲醇混合均匀，在转速为200r/min，温度为60℃的条件下，搅拌6天后，过滤去除滤液，将底物分散在乙醇中，加入丙烯酸，在转速为150r/min，温度为20℃的条件下，进行反应2h，制得笼型倍半硅氧烷；

步骤A2：将环氧树脂EP-20、过氧化二苯甲酰和四氢呋喃混合均匀，制得树脂液，将笼型倍半硅氧烷、甲基丙烯酸甲酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯和四氢呋喃混合均匀，在转速为150r/min，温度为80℃的条件下，搅拌15min后，升温至120℃，加入树脂液，进行反应3h，蒸馏去除四氢呋喃，制得改性树脂。

步骤A1所述的KH550和浓盐酸的体积比为30:27，浓盐酸的质量分数为36％，底物和丙烯酸的质量比为1:3。

步骤A2所述的环氧树脂EP-20、过氧化二苯甲酰和四氢呋喃的用量比为15g:1g:25mL，笼型倍半硅氧烷、甲基丙烯酸甲酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、四氢呋喃和树脂液的用量比为2g:5g:3g:50mL:30mL。

所述的固化剂由如下步骤制成：

将二羟基聚二甲基硅氧烷、氢氧化钠溶液和环氧氯丙烷混合均匀，在转速为300r/min，温度为30℃的条件下，进行反应6h，制得环氧聚二甲基硅氧烷，将环氧聚二甲基硅氧烷和乙二胺混合，在转速为150r/min，温度为50℃的条件下，搅拌反应5h，制得固化剂。

所述的二羟基聚二甲基硅氧烷上羟基、氢氧化钠和环氧氯丙烷的摩尔比为1:2:2，环氧聚二甲基硅氧烷上的环氧基和乙二胺的摩尔比1:1。

所述的增强填料由如下步骤制成：

步骤B1：将石英砂分散在乙醇中，加入KH550和去离子水，在转速为200r/min，温度为60℃的条件下，搅拌3h后，过滤去除滤液，将底物、羧甲基纤维素、1-羟基苯并三唑和去离子水混合均匀，在转速为150r/min，温度为25℃的条件下，反应6h后，过滤去除滤液，制得预处理石英砂；

步骤B2：将预处理石英砂分散在氢氧化钠溶液中，在温度为20℃的条件下，保温处理1h后，过滤去除滤液，将底物、甲基丙烯酸缩水甘油酯和二氧六环混合均匀，在转速为200r/min，温度为60℃的条件下，进行反应7h，制得改性石英砂。

步骤B3：将改性石英砂分散在四氢呋喃中，通入过量硫化氢气体，在转速为150r/min，温度为45℃的条件下，搅拌反应30h后，过滤去除滤液，将底物用乙醇洗涤，再干燥制得增强填料。

步骤B1所述的KH550的用量为石英砂质量的5％，底物、羧甲基纤维素和1-羟基苯并三唑的质量比为3:5:2。

步骤B2所述的氢氧化钠溶液的质量分数为15％，底物和甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量比1:5。

实施例2

一种高强度环保艺术微水泥，包括组分A和组分B，组分A包括如下重量份原料：90份硅酸盐水泥、20份粉煤灰、33份改性树脂、150份增强填料和8份纤维素醚MKX15000PP20；组分B为固化剂。

组分A和组分B的质量比为2.5:1。

该高强度环保艺术微水泥由如下步骤制成：

称取上述重量份原料，将组分A原料与水混合均匀后，再加入组分B原料混合均匀，制得高强度环保艺术微水泥。

水的用量为组分A质量的40％。

所述的改性树脂由如下步骤制成：

步骤A1：将KH550、浓盐酸和甲醇混合均匀，在转速为200r/min，温度为65℃的条件下，搅拌7天后，过滤去除滤液，将底物分散在乙醇中，加入丙烯酸，在转速为150r/min，温度为20℃的条件下，进行反应2.5h，制得笼型倍半硅氧烷；

步骤A2：将环氧树脂EP-20、过氧化二苯甲酰和四氢呋喃混合均匀，制得树脂液，将笼型倍半硅氧烷、甲基丙烯酸甲酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯和四氢呋喃混合均匀，在转速为150r/min，温度为85℃的条件下，搅拌20min后，升温至125℃，加入树脂液，进行反应3.5h，蒸馏去除四氢呋喃，制得改性树脂。

步骤A1所述的KH550和浓盐酸的体积比为30:27，浓盐酸的质量分数为36％，底物和丙烯酸的质量比为1:3。

步骤A2所述的环氧树脂EP-20、过氧化二苯甲酰和四氢呋喃的用量比为15g:1g:25mL，笼型倍半硅氧烷、甲基丙烯酸甲酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、四氢呋喃和树脂液的用量比为2g:5g:3g:50mL:30mL。

所述的固化剂由如下步骤制成：

将二羟基聚二甲基硅氧烷、氢氧化钠溶液和环氧氯丙烷混合均匀，在转速为300r/min，温度为35℃的条件下，进行反应7h，制得环氧聚二甲基硅氧烷，将环氧聚二甲基硅氧烷和乙二胺混合，在转速为150r/min，温度为55℃的条件下，搅拌反应6h，制得固化剂。

所述的二羟基聚二甲基硅氧烷上羟基、氢氧化钠和环氧氯丙烷的摩尔比为1:2:2，环氧聚二甲基硅氧烷上的环氧基和乙二胺的摩尔比1:1。

所述的增强填料由如下步骤制成：

步骤B1：将石英砂分散在乙醇中，加入KH550和去离子水，在转速为300r/min，温度为65℃的条件下，搅拌4h后，过滤去除滤液，将底物、羧甲基纤维素、1-羟基苯并三唑和去离子水混合均匀，在转速为150r/min，温度为28℃的条件下，反应7h后，过滤去除滤液，制得预处理石英砂；

步骤B2：将预处理石英砂分散在氢氧化钠溶液中，在温度为25℃的条件下，保温处理1h后，过滤去除滤液，将底物、甲基丙烯酸缩水甘油酯和二氧六环混合均匀，在转速为200r/min，温度为70℃的条件下，进行反应8h，制得改性石英砂。

步骤B3：将改性石英砂分散在四氢呋喃中，通入过量硫化氢气体，在转速为150r/min，温度为50℃的条件下，搅拌反应35h后，过滤去除滤液，将底物用乙醇洗涤，再干燥制得增强填料。

步骤B1所述的KH550的用量为石英砂质量的6％，底物、羧甲基纤维素和1-羟基苯并三唑的质量比为3:5:2。

步骤B2所述的氢氧化钠溶液的质量分数为15％，底物和甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量比1:5。

实施例3

一种高强度环保艺术微水泥，包括组分A和组分B，组分A包括如下重量份原料：100份硅酸盐水泥、30份粉煤灰、35份改性树脂、150份增强填料和10份纤维素醚MKX15000PP20；组分B为固化剂。

组分A和组分B的质量比为3:1。

该高强度环保艺术微水泥由如下步骤制成：

称取上述重量份原料，将组分A原料与水混合均匀后，再加入组分B原料混合均匀，制得高强度环保艺术微水泥。

水的用量为组分A质量的40％。

所述的改性树脂由如下步骤制成：

步骤A1：将KH550、浓盐酸和甲醇混合均匀，在转速为300r/min，温度为70℃的条件下，搅拌8天后，过滤去除滤液，将底物分散在乙醇中，加入丙烯酸，在转速为200r/min，温度为25℃的条件下，进行反应3h，制得笼型倍半硅氧烷；

步骤A2：将环氧树脂EP-20、过氧化二苯甲酰和四氢呋喃混合均匀，制得树脂液，将笼型倍半硅氧烷、甲基丙烯酸甲酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯和四氢呋喃混合均匀，在转速为200r/min，温度为85℃的条件下，搅拌30min后，升温至130℃，加入树脂液，进行反应4h，蒸馏去除四氢呋喃，制得改性树脂。

步骤A1所述的KH550和浓盐酸的体积比为30:27，浓盐酸的质量分数为36％，底物和丙烯酸的质量比为1:3。

步骤A2所述的环氧树脂EP-20、过氧化二苯甲酰和四氢呋喃的用量比为15g:1g:25mL，笼型倍半硅氧烷、甲基丙烯酸甲酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、四氢呋喃和树脂液的用量比为2g:5g:3g:50mL:30mL。

所述的固化剂由如下步骤制成：

将二羟基聚二甲基硅氧烷、氢氧化钠溶液和环氧氯丙烷混合均匀，在转速为500r/min，温度为40℃的条件下，进行反应8h，制得环氧聚二甲基硅氧烷，将环氧聚二甲基硅氧烷和乙二胺混合，在转速为200r/min，温度为60℃的条件下，搅拌反应7h，制得固化剂。

所述的二羟基聚二甲基硅氧烷上羟基、氢氧化钠和环氧氯丙烷的摩尔比为1:2:2，环氧聚二甲基硅氧烷上的环氧基和乙二胺的摩尔比1:1。

所述的增强填料由如下步骤制成：

步骤B1：将石英砂分散在乙醇中，加入KH550和去离子水，在转速为300r/min，温度为70℃的条件下，搅拌5h后，过滤去除滤液，将底物、羧甲基纤维素、1-羟基苯并三唑和去离子水混合均匀，在转速为200r/min，温度为30℃的条件下，反应8h后，过滤去除滤液，制得预处理石英砂；

步骤B2：将预处理石英砂分散在氢氧化钠溶液中，在温度为25℃的条件下，保温处理1.5h后，过滤去除滤液，将底物、甲基丙烯酸缩水甘油酯和二氧六环混合均匀，在转速为300r/min，温度为80℃的条件下，进行反应9h，制得改性石英砂。

步骤B3：将改性石英砂分散在四氢呋喃中，通入过量硫化氢气体，在转速为200r/min，温度为50℃的条件下，搅拌反应40h后，过滤去除滤液，将底物用乙醇洗涤，再干燥制得增强填料。

步骤B1所述的KH550的用量为石英砂质量的5-8％，底物、羧甲基纤维素和1-羟基苯并三唑的质量比为3:5:2。

步骤B2所述的氢氧化钠溶液的质量分数为15％，底物和甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量比1:5。

对比例1

本对比例与实施例1相比用石英砂代替增强填料，其余步骤相同。

对比例2

本对比例与实施例1相比用环氧树脂EP-20代替改性树脂，其余步骤相同。

对比例3

本对比例与实施例1相比用环氧树脂EP-20并用石英砂代替增强填料，其余步骤相同。

将实施例1-3和对比例1-3制备的微水泥依照GB/T17671-1999的标准检测抗压强度和抗折强度，结果如下表所示；

由上表可知实施例1-3制得的微水泥具有很好的抗压和抗折强度，保证了微水泥的耐磨效果。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高强度环保艺术微水泥，其特征在于：包括组分A和组分B，组分A包括如下重量份原料：80-100份硅酸盐水泥、10-30份粉煤灰、30-35份改性树脂、120-150份增强填料和5-10份纤维素醚MKX15000PP20；组分B为固化剂；

所述的改性树脂由如下步骤制成：

步骤A1：将KH550、浓盐酸和甲醇混合搅拌后，过滤去除滤液，将底物分散在乙醇中，加入丙烯酸，进行反应，制得笼型倍半硅氧烷；

步骤A2：将环氧树脂EP-20、过氧化二苯甲酰和四氢呋喃混合均匀，制得树脂液，将笼型倍半硅氧烷、甲基丙烯酸甲酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯和四氢呋喃混合搅拌后，升温并加入树脂液，进行反应，制得改性树脂；

所述的增强填料由如下步骤制成：

步骤B1：将石英砂分散在乙醇中，加入KH550和去离子水，搅拌处理后，过滤去除滤液，将底物、羧甲基纤维素、1-羟基苯并三唑和去离子水混合反应制得预处理石英砂；

步骤B2：将预处理石英砂分散在氢氧化钠溶液中，保温处理后，过滤去除滤液，将底物、甲基丙烯酸缩水甘油酯和二氧六环混合反应，制得改性石英砂，

步骤B3：将改性石英砂分散在四氢呋喃中，通入过量硫化氢气体，搅拌反应后，过滤去除滤液，将底物用乙醇洗涤，再干燥制得增强填料。

2.根据权利要求1所述的一种高强度环保艺术微水泥，其特征在于：步骤A1所述的KH550和浓盐酸的体积比为30:27，底物和丙烯酸的质量比为1:3。

3.根据权利要求1所述的一种高强度环保艺术微水泥，其特征在于：步骤A2所述的环氧树脂EP-20、过氧化二苯甲酰和四氢呋喃的用量比为15g:1g:25mL，笼型倍半硅氧烷、甲基丙烯酸甲酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、四氢呋喃和树脂液的用量比为2g:5g:3g:50mL:30mL。

4.根据权利要求1所述的一种高强度环保艺术微水泥，其特征在于：所述的固化剂由如下步骤制成：

将二羟基聚二甲基硅氧烷、氢氧化钠溶液和环氧氯丙烷混合反应，制得环氧聚二甲基硅氧烷，将环氧聚二甲基硅氧烷和乙二胺混合，搅拌反应，制得固化剂。

5.根据权利要求4所述的一种高强度环保艺术微水泥，其特征在于：所述的二羟基聚二甲基硅氧烷上羟基、氢氧化钠和环氧氯丙烷的摩尔比为1:2:2，环氧聚二甲基硅氧烷上的环氧基和乙二胺的摩尔比1:1。

6.根据权利要求1所述的一种高强度环保艺术微水泥，其特征在于：步骤B1所述的KH550的用量为石英砂质量的5-8%，底物、羧甲基纤维素和1-羟基苯并三唑的质量比为3:5:2。

7.根据权利要求1所述的一种高强度环保艺术微水泥，其特征在于：步骤B2所述的底物和甲基丙烯酸缩水甘油酯的质量比1:5。

8.根据权利要求1所述的一种高强度环保艺术微水泥的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

称取上述重量份原料，将组分A原料与水混合均匀后，再加入组分B原料混合均匀，制得高强度环保艺术微水泥。