生物基人造石英石及其生產工藝的製作方法

2023-05-12 01:32:31 1

專利名稱：生物基人造石英石及其生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種人造石英石以及其生產工藝。
背景技術：
人造石英石是用人工方法製造的合成石，人造石英石的成分一般主要是石英砂或石英粉、不飽和樹脂、促進劑、偶聯劑和固化劑和適量的色漿等等。其中不飽和樹脂作為粘結劑，在固化劑和促進劑的作用下與填充物結合在一起硬化後生成緻密的石英石，通過加入不同的色漿，能製造出不同的花紋圖案的石英石，由於石英砂和石英粉有優異的物理和化學性質，因而人造石英石具有極強的耐酸性、耐腐蝕性、耐磨損、耐高溫、抗壓、抗折、抗滲透等優良的性質，成為理想的臺面材料和建築裝潢材料。然而，現有技術中的人造石英石也有其固有的缺點，比如光穩定性和耐候性差等 缺點；人造石英石的大部分原材料採用石英砂，製造成本較高。此外，隨著近年來一些公共衛生事件的爆發，人們對於居住環境和公共場所內的衛生安全需求進一步凸顯，對於家居環境來說，降低建築材料中的有毒有害物質，提供環保、安全的居住環境是人們的主要需求；對於一些公共場所來說需要定期噴灑消毒液來殺菌、消毒，避免致病菌大量繁殖和與人體接觸，也有部分建築材料通過加入一定量的銀離子或鋅離子抗菌劑等，實現抗菌目的，然而其價格普遍較為昂貴。生物基產品(Biobasedproducts)主要指除糧食以外的秸杆等木質纖維素類農林廢棄物。木質素是由四種醇單體(對香豆醇、松柏醇、5-羥基松柏醇、芥子醇)形成的一種複雜酚類聚合物。製漿造紙工業每年要從植物中分離出大約I. 4億噸纖維素，同時得到5000萬噸左右的木質素副產品。近幾年來，人們把木質素應用於燃料、農用薄膜、食物包裝、藥品、可再生一次性用品、衛生保健產品等一系列生物可降解產品上，通過這些領域的應用來解決大量生產纖維素的同時產生大量木質素及其衍生物的汙染問題。但迄今為止，超95%的木質素仍以「黑液」直接排入江河或濃縮後燒掉，很少得到有效利用，然而無論木質素是以「黑液」直接排入江河或濃縮後燒掉都產生環境汙染，如何降低木質素對環境的汙染，使其有效利用，是發明人一直渴望解決的技術問題。

發明內容
本發明目的是提供一種環保、抗菌的人造石英石，並提供一種製造上述人造石英石的方法。為達到上述目的，本發明採用的技術方案是一種生物基人造石英石，它包括如下重量百分比含量的石英砂 O 80%;石英粉 10 70%;固化樹脂3 20%;固化劑O. 05 3%;
木質素 O. 01 40%;交聯劑 O 5%;偶聯劑O. 05 5%;促進劑 O 1%;顏料O 2%;消泡劑 O 3%。本發明更進一步地技術方案是該人造石英石包括如下重量百分比含量的石英砂 25 75% ； 石英粉 15 60%;固化樹脂5 15%;固化劑0.05 1%;木質素O. 01 30% ；交聯劑 O 2%;偶聯劑 O. 05 2%促進劑 O I %顏料 O 2 %消泡劑 O 2%。木質素具有無毒、耐候、優良的熱和光穩定性及抗生物等優點，由於木質素的低密度和低研磨性、低成本和與無機填料相比無毒性和優良的三維尺寸的穩定，可作為無機填料加入在人造石英石中。優選地，所述的石英砂粒徑大小為I 200目，所述的石英粉粒徑在201 3000目。其中如果石英砂的粒徑太細消耗大量的樹脂增加成本，而且樹脂過多會導致人造石英石的硬度下降，並且在生產過程中氣泡難以排出形成小孔，影響人造石英石的質量。優選地，所述的人造石英石中還包含重量百分比含量為O 30%的碎玻璃片、貝殼、纖維中的一種或兩種以上的混合物。所述的固化樹脂起粘結劑的作用，與石英砂、石英粉和木質素結合在一起硬化後生成緻密而強度大的石英石。較佳地，所述的固化樹脂為不飽和樹脂、環氧樹脂、亞克力(PMMA)和聚氨酯樹脂中的一種或兩種以上的混合物。不飽和聚酯樹脂是由二元酸與二元醇縮聚而成的含飽和或不飽和二元酸或二元醇的線型高分子化合物溶解於苯乙烯等單體中而成的粘稠的液體，其中該飽和的二元酸可以是鄰苯型、間苯型、對苯型的；而該二元醇類可以是乙二醇、丙二醇、甲基丙二醇、二甘醇和新戊二醇類。所述的環氧樹脂是泛指分子中含有兩個以上環氧基團的有機高分子化合物。所述的亞克力是把聚甲基丙烯酸甲酯溶解在甲基丙烯酸甲酯單體而形成的亞克力糖漿。所述的聚氨酯樹脂由異氰酸酯(單體)與羥基化合物聚合而成，主鏈含-NHCOO-重複結構單元的一類聚合物。優選地，本發明所述的木質素既包括天然的木質素，也包括經物理與/或化學改性的木質素(既包含單獨經過物理改性的木質素和單獨經過化學改性的木質素,又包含既經過物理改性又經過化學改性的木質素)。所述的經改性的木質素為經過磺化、磺甲基化、共聚、共混、縮合、氧化、醯基化、烷基化、羧基化、烯基化中的一種或兩種以上改性的木質素，所述的木質素為所述的改性的木質素中的一種，或者所述木質素為兩種以上所述改性後的木質素的混合物。所述的經醯基化改性的木質素是通過醯氯或者酸酐與木質素上的酚羥基反應改性的木質素。本發明中的固化劑為能夠加強所述固化樹脂固化和凝固的物質，優選地，所述固化劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異戊腈、過氧化二苯甲醯、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化二異丙苯、叔丁基過氧化氫、過氧化甲乙酮、過氧化環己酮、脂肪多元胺中的一種或兩種以上的混合物。優選地，所述的脂肪多元胺選自乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺、二
丙烯三胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺、三甲基六亞甲基二胺、二己基三胺和己二胺中的一種。所述的偶聯劑是一種能使石英石顆粒表面增粗糙的添加劑，改善合成樹脂與無機填充劑或增強材料的界面性能。優選地，所述的偶聯劑包括有鈦酸酯偶聯劑和機矽烷偶聯·齊U。所述的偶聯劑較佳的是有機矽烷偶聯劑，通式為RSiX3，式中R代表氨基、巰基、乙烯基、環氧基、氰基及甲基丙烯醯氧基等基團，這些基團和不同的基體樹脂均具有較強的反應能力，X代表能夠水解的燒氧基(如甲氧基、乙氧基等)。所述的促進劑能夠提高人造石英石組分的固化速度，優選地，所述的促進劑為鈷系、釩系或錳系金屬的有機鹽、叔胺類、季胺鹽和硫醇中的一種或幾種。優選地，所述的交聯劑具有兩個或兩個以上-C = C雙鍵。所述交聯劑為二乙烯基苯、甲基丙烯酸乙烯酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一種或兩種以上的混合物。優選地，所述的顏料為鈦白粉、雲母氧化鐵、鉻黃、鐵藍、鎘紅、鎘黃、立德粉、炭黑、氧化鐵紅、氧化鐵綠和氧化鐵黃中的一種或兩種以上的混合物。由於木質素本身具有顏色，因此也可以將木質素作為顏料，利用木質素的自然色彩使人造石英石顯現特定色彩。優選地，所述的消泡劑為有機矽氧烷、聚醚、矽和醚接枝、含胺、亞胺和醯胺類的消泡劑中的一種。優選地，所述的消泡劑為乳化矽油、高碳醇脂肪酸酯複合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯中的一種或兩種以上的混合物。本發明提供的另一種技術方案是一種生廣上述生物基人造石英石的生廣工藝，它包括下述步驟(I)、按照配方組份將木質素粉末與各組份混合，在真空或常壓下攪拌混合均勻；(2)、將上述混合後的材料轉移至真空壓機中，在真空條件下將混合物振動壓實，放入烘箱中在一定溫度下進行初步固化，然後再升高溫度進行後固化；(3)、脫模、定厚、拋光、切割製得成品。由於上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點和效果(I)本發明將木質素應用在人造石英石中，將木質素變廢為寶，減少了木質素的環境汙染問題，實現材料的循環利用；(2)木質素是一種多酚型聚合物，具有優良的耐紫外光老化的性能，在人造石英石中加入木質素，會改善人造石英石的耐候性和光穩定性；(3)木質素含有很多的酚羥基，是天然的抗菌劑，具有生物活性，如抗生物活性，抗人體免疫缺陷菌，抗單純疤疹病毒，抗流感病毒等，安全性高，加入人造石英石使人造石英石具有抗菌能力，抗菌人造石英石可以廣泛地應用於廚房臺面、醫院等衛生要求等級高的地方；(4)木質素顆粒細，能很好的吸收液體，可以有效減少人造石英石上的氣泡；(5)木質素成本低，加入到人造石英石可以降低人造石英石的成本；(6)木質素粉的密度遠遠小於石英砂的密度，加入到人造石英石中還可以顯著的降低人造石英石的重量；(7)木質素本身帶有顏色，可以作為顏料使用；(8)木質素無毒性，與無機填料相比更適於居住環境建築裝飾使用，實現綠色環 保，有益於身體健康。
具體實施例方式下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但並不因此將本發明限制在所述的實施例範圍之內。
權利要求
1.一種生物基人造石英石，其特徵是，它包括如下重量百分比含量的 石英砂 O 80% ； 石英粉 10 70%; 固化樹脂3 20%; 固化劑 O. 05 3%; 木質素 O. 01 40% ； 交聯劑 O 5%; 偶聯劑 O. 05 5%; 促進劑 O 1%; 顏料 O 2%; 消泡劑 O 3%。
2.根據權利要求I所述的生物基人造石英石，其特徵在於該人造石英石包括如下重量百分比含量的 石英砂 25 75% ； 石英粉 15 60%; 固化樹脂5 15%; 固化劑 0.05 1%; 木質素 O. 01 30%; 交聯劑 O 2%; 偶聯劑 O. 05 2% 促進劑 O 1%; 顏料 O 2%; 消泡劑 O 2%。
3.根據權利要求I所述的生物基人造石英石，其特徵在於所述的固化樹脂為不飽和樹脂、環氧樹脂、亞克力和聚氨酯樹脂中的一種或兩種以上的混合物。
4.根據權利要求I所述的生物基人造石英石，其特徵在於所述的人造石英石中還包含重量百分比含量為O 30%的碎玻璃片、貝殼、纖維中的一種或兩種以上的混合物。
5.根據權利要求I所述的生物基人造石英石，其特徵在於所述的木質素為天然木質素。
6.根據權利要求I所述的生物基人造石英石，其特徵在於所述的木質素為經物理與/或化學改性的木質素，所述的經改性的木質素為經過磺化、磺甲基化、共聚、共混、縮合、氧化、醯基化、烷基化、羧基化、烯基化中的一種或兩種以上改性的木質素。
7.根據權利要求6所述的生物基人造石英石，其特徵在於所述的經醯基化改性的木質素是通過醯氯或者酸酐與木質素上的酚羥基反應改性的木質素。
8.根據權利要求I所述的生物基人造石英石，其特徵在於所述固化劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異戊腈、過氧化二苯甲醯、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化二異丙苯、叔丁基過氧化氫、過氧化甲乙酮、過氧化環己酮、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺、二丙烯三胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺、三甲基六亞甲基二胺、二己基三胺和己二胺中的一種或兩種以上的混合物。
9.根據權利要求I所述的生物基人造石英石，其特徵在於所述的偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑或有機娃燒偶聯劑。
10.根據權利要求I所述的生物基人造石英石，其特徵在於所述的促進劑為鈷系、釩系或錳系金屬的有機鹽、叔胺類、季胺鹽和硫醇中的一種。
11.根據權利要求I所述的生物基人造石英石，其特徵在於所述交聯劑選自二乙烯基苯、甲基丙烯酸乙烯酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一種或兩種以上。
12.根據權利要求I所述的生物基人造石英石，其特徵在於所述的顏料為鈦白粉、雲母氧化鐵、鉻黃、鐵藍、鎘紅、鎘黃、立德粉、炭黑、氧化鐵紅、氧化鐵綠和氧化鐵黃中的一種或兩種以上的混合物。
13.根據權利要求I所述的生物基人造石英石，其特徵在於所述的消泡劑為有機矽氧烷、聚醚、矽和醚接枝、含胺、亞胺和醯胺類的消泡劑中的一種。
14.根據權利要求13所述的生物基人造石英石，其特徵在於所述的消泡劑為乳化矽油、高碳醇脂肪酸酯複合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯中的一種或兩種以上的混合物。
15.一種如權利要求I 14中任意一項所述的生物基人造石英石的生產工藝，它包括下述步驟 (1)、按照配方組份將木質素粉末與各組份混合，在真空或常壓下攪拌混合均勻； (2)、將上述混合後的材料轉移至真空壓機中，在真空條件下將混合物振動壓實，放入烘箱中在一定溫度下進行初步固化，然後再升高溫度進行後固化； (3)、脫模、定厚、拋光、切割製得成品。
16.如權利要求15所述生產工藝，其特徵在於在初步固化時的環境溫度保持在10 100°C，後固化溫度時的環境溫度保持在60V 150°C。
17.如權利要求15所述的生產工藝，其特徵是在所述的步驟2中，所述的真空度為-O. 03 至-O. I (MPa)。
全文摘要
一種生物基人造石英石及其生產工藝，該生物基人造石英石包括如下重量百分比含量的0～80％石英砂；10～70％石英粉；3～20％固化樹脂；0.05～3％固化劑；0.01～40％木質素；0～5％交聯劑；0.05～5％偶聯劑；0～1％促進劑；0～2％顏料；0～3％消泡劑。本發明將木質素應用在人造石英石中，減少了木質素的環境汙染問題、降低人造石英石的成本，同時也改善了人造石英石的耐候性和光穩定性，並使人造石英石具有抗菌能力，綠色環保，適於居住環境建築裝飾使用。
文檔編號C04B24/24GK102898070SQ20111034178
公開日2013年1月30日 申請日期2011年11月3日 優先權日2011年11月3日
發明者牛豔輝, 王文斌, 趙赬 申請人:蘇州拓博琳新材料科技有限公司