本发明涉及填缝建材技术领域，具体涉及一种抗菌环保水泥基填缝剂。
背景技术
填缝剂是填充接缝的一种建材产品，根据产品特性可应用于室内装修装潢、道路路面接缝、墙体墙面填缝、建筑钢结构填缝等等。现有的填缝剂可以分为水泥基填缝剂、反应型树脂填缝剂和液态混合物或乳液外加剂。
目前市面上填缝剂主要有水泥基填缝剂和反应型树脂型填缝剂。而水泥基填缝剂有两大劣势：(1)防水抗渗能力差，水易渗透进入，导致发霉，使填缝计的物理性能受到损害；(2)表面耐磨性欠佳，且易被污染物玷污，擦洗困难，导致装饰效果差。反应型树脂填缝剂虽能克服以上劣势，但材料、包装成本过高，生产、混料工艺繁琐，加之含有挥发性有机化合物等有毒有害气体，使其应用受到限制。
公开号为cn105174840b的专利申请，公开了一种硅藻土-粉煤灰型填缝剂组合物及其应用，该种填缝剂组合物的组成如下：(1)20至40重量份的硅藻土；(2)10至15重量份的粉煤灰；(3)0.5至2.5重量份的膨润土；(4)4至6重量份的重质碳酸钙；(5)1至2重量份的硅酸钠；(6)10至20重量份的方解石粉；(7)4至8重量份的海泡石粉末；(8)2至4重量份的钛白粉；(9)1至2重量份的纤维素，所述纤维素选自由羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素中至少一种；和(10)30至40重量份的水泥。本发明还提供了所述组合物在填缝作业中的应用。该种填缝剂组合物具有良好的力学强度性能，但是其柔韧性和憎水性较差，应用性受到限制。
公开号为cn104446234a的专利申请，公开了一种无泛碱高防水性干粉瓷砖填缝剂，它的原料组成及重量百分比配比如下：普通硅酸盐水泥28～35％，粉煤灰22～35％，超细活性掺合料22～32％，硅灰石针状粉3～8％，重钙粉3～8％，可再分散乳胶粉0.5～2％，憎水剂0.1～0.6％，纤维素醚0.1～0.6％，泛碱抑制剂0.1～0.6％，木质纤维0.1～0.5％和消泡剂0.1～0.3％。该种填缝剂具有良好的装饰性和憎水性，但是其耐磨性和抗菌性较差，应用性受到限制。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种抗菌环保水泥基填缝剂，该种填缝剂整体性能优良，应用性好。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种抗菌环保水泥基填缝剂，包括以下按重量份数计的原料：
铝酸钙水泥47-55份；
柠檬酸石膏粉30-37份；
钙钛尾矿粉23-31份；
赤石脂10-14份；
青礞石粉16-21份；
古马隆树脂4-5.5份；
聚丙烯酸酯乳液7-10份；
zk-9胶粉母料3-4.5份；
三氯化铁1-1.7份；
增韧短纤维5-6.5份；
复配偶联剂2-3.0份；
复配憎水剂1.5-2.2份；
磁化水24-30份；
上述增韧短纤维制备方法如下：按质量比(2-2.8):(1-1.7)获取蒲葵叶纤维、锦葵茎皮纤维原料，将两种纤维短切至长度为60-75μm混匀得复合纤维；再将复合纤维置于质量浓度为6-7.5％的氢氧化钠溶液中缓慢搅拌浸泡4.5-6h，之后取出冲洗、烘干，再置于ntp发生器中进行低温等离子表面处理80-95s，期间ntp发生器的放电区表面温度为39-42℃，放电电压27-30kv、放电频率6-9khz、空气流量4-7l/min。
优选地，上述复配偶联剂为硅烷偶联剂kh-550、防沉降性铝酸酯asa、稀土偶联剂三种成分按照质量比为(2-3.5):(1-2.5):(1-1.8)合并得到的。
优选地，上述复配憎水剂为异丁基三乙氧基硅烷、p750型有机硅憎水剂两种成分按照质量比为(2-3.5):(3-4.5)合并得到的。
进一步地，上述水泥基填缝剂由以下按重量份数计的原料组成：
铝酸钙水泥47份；
柠檬酸石膏粉30份；
钙钛尾矿粉23份；
赤石脂10份；
青礞石粉16份；
古马隆树脂4份；
聚丙烯酸酯乳液7份；
zk-9胶粉母料3份；
三氯化铁1份；
增韧短纤维5份；
复配偶联剂2份；
复配憎水剂1.5份；
磁化水24份。
进一步地，上述增韧短纤维制备方法如下：按质量比2:1获取蒲葵叶纤维、锦葵茎皮纤维原料，将两种纤维短切至长度为60μm混匀得复合纤维；再将复合纤维置于质量浓度为6％的氢氧化钠溶液中缓慢搅拌浸泡6h，之后取出冲洗、烘干，再置于ntp发生器中进行低温等离子表面处理80s，期间ntp发生器的放电区表面温度为42℃，放电电压30kv、放电频率9khz、空气流量7l/min。
进一步地，上述复配偶联剂为硅烷偶联剂kh-550、防沉降性铝酸酯asa、稀土偶联剂三种成分按照质量比为2:1:1合并得到的。
进一步地，上述复配憎水剂为异丁基三乙氧基硅烷、p750型有机硅憎水剂两种成分按照质量比为2:3合并得到的。
进一步地，上述填缝剂的制备方法如下：
步骤1：按上述重量份称取原料；取柠檬酸石膏粉、钙钛尾矿粉、青礞石粉以及复配偶联剂混匀，倒入聚丙烯酸酯乳液混合球磨10min，得混料a；
步骤2：将制得的混料a和铝酸钙水泥共同输送至搅拌机中搅拌混合32min，期间，搅拌6min时，倒入1/2重量的磁化水；搅拌15min时，倒入古马隆树脂；搅拌26min时，倒入剩余重量的磁化水；搅拌结束得混料b；
步骤3：搅拌条件下，共同加入三氯化铁、增韧短纤维和赤石脂至搅拌机内与混料b混合搅拌充分，随后再依次加入zk-9胶粉母料、复配憎水剂最终混拌2h即可；
上述搅拌机的搅拌转速为80r/min。
优选地，上述zk-9胶粉母料由廊坊市中科节能科技有限公司生产。
上述抗菌环保水泥基填缝剂在瓷砖、地板、建筑墙体、道路中的应用。
本发明具有如下的有益效果：本发明通过对填缝剂生产原料的巧妙选用及其制备工艺的创造性改进，原料中铝酸钙水泥、柠檬酸石膏粉、钙钛尾矿粉、赤石脂、青礞石粉、古马隆树脂、聚丙烯酸酯乳液等成份的协同相互作用，使制得的产品具有以下特性优点：
(1)制备简单方便，原料来源广泛，无毒无害，绿色环保，原料间相容性好，生产效率高，耐污性及抗泛碱性强，无可见泛碱，施工及装饰性好，柔韧性优良，横向变形量≥2.5mm，可以较好地抵御外力产生的变形、脱落与温度较大变化产生的开裂，有效延长了填缝剂的使用寿命；
(2)力学性能好，硬化速度快，能够具备较高的抗折强度、抗压强度以及拉伸粘接强度，收缩值小，结构稳定性优异，且具有低吸水，高耐磨，抗菌性强的特点，防水抗漏，阻燃保温，抗冻耐候，适用场合广泛，应用性能好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例中的所有原料及其制取成份均可通过公开的市售渠道获得；
其中，原料成分中异丁基三乙氧基硅烷由江苏沃佳新材料科技有限公司生产。
p750型有机硅憎水剂由美国道康宁公司生产。
防沉降性铝酸酯asa由石家庄祺丰助剂厂生产。
硅烷偶联剂kh-550由南京荣昊化工有限公司生产。
zk-9胶粉母料由廊坊市中科节能科技有限公司生产。
实施例1
本实施例涉及一种抗菌环保水泥基填缝剂及其制备方法，该填缝剂由以下按重量份数计的原料组成：
铝酸钙水泥47份；
柠檬酸石膏粉30份；
钙钛尾矿粉23份；
赤石脂10份；
青礞石粉16份；
古马隆树脂4份；
聚丙烯酸酯乳液7份；
zk-9胶粉母料3份；
三氯化铁1份；
增韧短纤维5份；
复配偶联剂2份；
复配憎水剂1.5份；
磁化水24份。
本实施例中增韧短纤维、复配偶联剂及复配憎水剂的选用及制取如下表1中所示：表1
本实施例中填缝剂的制备方法大体按照以下步骤进行：
步骤1：按重量份称取原料；取柠檬酸石膏粉、钙钛尾矿粉、青礞石粉以及复配偶联剂混匀，倒入聚丙烯酸酯乳液混合球磨10min，得混料a；
步骤2：将制得的混料a和铝酸钙水泥共同输送至搅拌机中搅拌混合32min，期间，搅拌6min时，倒入1/2重量的磁化水；搅拌15min时，倒入古马隆树脂；搅拌26min时，倒入剩余重量的磁化水；搅拌结束得混料b；
步骤3：搅拌条件下，共同加入三氯化铁、增韧短纤维和赤石脂至搅拌机内与混料b混合搅拌充分，随后再依次加入zk-9胶粉母料、复配憎水剂最终混拌2h即可；
上述搅拌机的搅拌转速控制在80r/min。
实施例2
本实施例涉及一种抗菌环保水泥基填缝剂及其制备方法，该填缝剂由以下按重量份数计的原料组成：
铝酸钙水泥51份；
柠檬酸石膏粉33份；
钙钛尾矿粉27份；
赤石脂12份；
青礞石粉19份；
古马隆树脂4.5份；
聚丙烯酸酯乳液8份；
zk-9胶粉母料3.5份；
三氯化铁1.5份；
增韧短纤维5.5份；
复配偶联剂2.5份；
复配憎水剂1.8份；
磁化水26份。
本实施例中增韧短纤维、复配偶联剂及复配憎水剂的选用及制取如下表2中所示：表2
本实施例中填缝剂的制备方法大体按照以下步骤进行：
步骤1：按重量份称取原料；取柠檬酸石膏粉、钙钛尾矿粉、青礞石粉以及复配偶联剂混匀，倒入聚丙烯酸酯乳液混合球磨12min，得混料a；
步骤2：将制得的混料a和铝酸钙水泥共同输送至搅拌机中搅拌混合34min，期间，搅拌6.5min时，倒入1/2重量的磁化水；搅拌15.5min时，倒入古马隆树脂；搅拌26.5min时，倒入剩余重量的磁化水；搅拌结束得混料b；
步骤3：搅拌条件下，共同加入三氯化铁、增韧短纤维和赤石脂至搅拌机内与混料b混合搅拌充分，随后再依次加入zk-9胶粉母料、复配憎水剂最终混拌2.2h即可；
上述搅拌机的搅拌转速为75r/min。
实施例3
本实施例涉及一种抗菌环保水泥基填缝剂及其制备方法，该填缝剂由以下按重量份数计的原料组成：
铝酸钙水泥53份；
柠檬酸石膏粉35份；
钙钛尾矿粉29份；
赤石脂13份；
青礞石粉20份；
古马隆树脂5份；
聚丙烯酸酯乳液9份；
zk-9胶粉母料4份；
三氯化铁1.6份；
增韧短纤维6份；
复配偶联剂2.8份；
复配憎水剂2份；
磁化水28份。
本实施例中增韧短纤维、复配偶联剂及复配憎水剂的选用及制取如下表3中所示：表3
本实施例中填缝剂的制备方法大体按照以下步骤进行：
步骤1：按重量份称取原料；取柠檬酸石膏粉、钙钛尾矿粉、青礞石粉以及复配偶联剂混匀，倒入聚丙烯酸酯乳液混合球磨13min，得混料a；
步骤2：将制得的混料a和铝酸钙水泥共同输送至搅拌机中搅拌混合35min，期间，搅拌7min时，倒入1/2重量的磁化水；搅拌16min时，倒入古马隆树脂；搅拌27min时，倒入剩余重量的磁化水；搅拌结束得混料b；
步骤3：搅拌条件下，共同加入三氯化铁、增韧短纤维和赤石脂至搅拌机内与混料b混合搅拌充分，随后再依次加入zk-9胶粉母料、复配憎水剂最终混拌2.5h即可；
上述搅拌机的搅拌转速控制在70r/min。
实施例4
本实施例涉及一种抗菌环保水泥基填缝剂及其制备方法，该填缝剂由以下按重量份数计的原料组成：
铝酸钙水泥55份；
柠檬酸石膏粉37份；
钙钛尾矿粉31份；
赤石脂14份；
青礞石粉21份；
古马隆树脂5.5份；
聚丙烯酸酯乳液10份；
zk-9胶粉母料4.5份；
三氯化铁1.7份；
增韧短纤维6.5份；
复配偶联剂3.0份；
复配憎水剂2.2份；
磁化水30份。
本实施例中增韧短纤维、复配偶联剂及复配憎水剂的选用及制取如下表4中所示：表4
本实施例中填缝剂的制备方法大体按照以下步骤进行：
步骤1：按重量份称取原料；取柠檬酸石膏粉、钙钛尾矿粉、青礞石粉以及复配偶联剂混匀，倒入聚丙烯酸酯乳液混合球磨14min，得混料a；
步骤2：将制得的混料a和铝酸钙水泥共同输送至搅拌机中搅拌混合36min，期间，搅拌7.5min时，倒入1/2重量的磁化水；搅拌16.5min时，倒入古马隆树脂；搅拌27.5min时，倒入剩余重量的磁化水；搅拌结束得混料b；
步骤3：搅拌条件下，共同加入三氯化铁、增韧短纤维和赤石脂至搅拌机内与混料b混合搅拌充分，随后再依次加入zk-9胶粉母料、复配憎水剂最终混拌2.8h即可；
上述搅拌机的搅拌转速为65r/min。
实施例5
本实施例涉及一种抗菌环保水泥基填缝剂及其制备方法，该填缝剂由以下按重量份数计的原料组成：
铝酸钙水泥59份；
柠檬酸石膏粉40份；
钙钛尾矿粉35份；
赤石脂15份；
青礞石粉24份；
古马隆树脂6份；
聚丙烯酸酯乳液11份；
zk-9胶粉母料5份；
三氯化铁2份；
增韧短纤维7份；
复配偶联剂3.5份；
复配憎水剂2.5份；
磁化水32份。
本实施例中增韧短纤维、复配偶联剂及复配憎水剂的选用及制取如下表5中所示：表5
本实施例中填缝剂的制备方法大体按照以下步骤进行：
步骤1：按重量份称取原料；取柠檬酸石膏粉、钙钛尾矿粉、青礞石粉以及复配偶联剂混匀，倒入聚丙烯酸酯乳液混合球磨15min，得混料a；
步骤2：将制得的混料a和铝酸钙水泥共同输送至搅拌机中搅拌混合38min，期间，搅拌8min时，倒入1/2重量的磁化水；搅拌17min时，倒入古马隆树脂；搅拌28min时，倒入剩余重量的磁化水；搅拌结束得混料b；
步骤3：搅拌条件下，共同加入三氯化铁、增韧短纤维和赤石脂至搅拌机内与混料b混合搅拌充分，随后再依次加入zk-9胶粉母料、复配憎水剂最终混拌3h即可；
上述搅拌机的搅拌转速控制在60r/min。
对比例组
下表6中“-”表示实施例中某种成分的减少使用；
表6
对比例8
本对比例涉及一种填缝剂，其相对于上述实施例2，复配偶联剂的成分不同；
本对比例偶联剂的成分为：防沉降性铝酸酯asa。
对比例9
本对比例涉及一种填缝剂，其相对于上述实施例2，复配偶联剂的成分不同；
本对比例复配偶联剂的成分为：防沉降性铝酸酯asa、稀土偶联剂按质量比2:1合并得到的。
对比例10
本对比例涉及一种填缝剂，其相对于上述实施例2，复配偶联剂中各成分含量不同；
本对比例复配偶联剂的成分含量为：硅烷偶联剂kh-550、防沉降性铝酸酯asa、稀土偶联剂三种成分按照质量比为1:1:1合并得到的。
对比例11
本对比例涉及一种填缝剂，其相对于上述实施例3，复配憎水剂中的成分不同；
本对比例憎水剂的成分为：p750型有机硅憎水剂。
对比例12
本对比例涉及一种填缝剂，其相对于上述实施例3，复配憎水剂中各成分含量不同；
本对比例复配憎水剂的成分含量为：异丁基三乙氧基硅烷、p750型有机硅憎水剂两种成分按照质量比为1:1合并得到的。
对比例13
本对比例涉及一种填缝剂，其相对于上述实施例4，仅填缝剂的制备方法不同；
本对比例填缝剂的制备方法如下：
步骤1：按重量份称取原料；取柠檬酸石膏粉、钙钛尾矿粉、青礞石粉以及复配偶联剂混匀，倒入聚丙烯酸酯乳液混合球磨14min，得混料a；
步骤2：将制得的混料a和其它原料共同加入到搅拌机中混合搅拌3.5h即可；搅拌机的搅拌转速为65r/min。
对比例14
一种无泛碱高防水性干粉瓷砖填缝剂，它的原料组成及重量百分比配比如下：普通硅酸盐水泥28～35％，粉煤灰22～35％，超细活性掺合料22～32％，硅灰石针状粉3～8％，重钙粉3～8％，可再分散乳胶粉0.5～2％，憎水剂0.1～0.6％，纤维素醚0.1～0.6％，泛碱抑制剂0.1～0.6％，木质纤维0.1～0.5％和消泡剂0.1～0.3％。
性能检测
为验证本发明之有益效果，取上述实施例1-5及对比例1-14中的填缝剂样料进行如下表7的物理性能检测以及抗菌性检测，物理性能检测方法及标准具体参照国家建材行业标准《jgt2242-2014》以及《jgt1004-2017》中的内容。(下表中实施例1-5的样料采用#1-#5表示，对比例1-14的样料采用&1-&14表示。)
具体地，下表中：
抗折强度、抗压强度、收缩值、耐磨性的检测方法及标准参照《jgt1004-2017》；
拉伸粘接强度及吸水量的检测方法及标准参照《jgt2242-2014》。
一：物理性能检测
表7
二、抗菌性能检测
采用《gb/t21866-2008》抗菌性测定法对上述实施例及对比例的填缝剂进行抗菌性能检测，检测结果如下：
实施例中填缝剂样料抗菌性能均≥99.10％；抗细菌耐久性能均≥96.30％；
而对比例中填缝剂样料抗菌性能仅≥78.50％；抗细菌耐久性能仅≥71.20％；
综上所述，本发明的填缝剂在生产原料选用上是有讲究的，原料间的组配协同作用使制得的成品填缝剂在力学强度、憎水性、耐磨性、抗冻性、抗菌性、稳定性等方面上提升显著，整体性能更加优良，应用性更好，使用寿命更加有保障。
结合本发明之有益效果，申请人对本发明的部分组分及制备方法进行如下阐述：
(一)复配偶联剂：用于填缝剂制备中常用的偶联剂有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等等，其目的是用于将有机高分子和无机填料反应融合，为了更好地达到实现上述目的，技术团队经大量实验后发现，硅烷系偶联剂中属kh-550在应用于本发明的材料体系中效果最好，但产生的效果还是不够很满意，因此，申请人尝试合并其它类型的偶联成分来进一步优化，终于意外获得了将防沉降性铝酸酯asa、稀土偶联剂、硅烷偶联剂kh-550三种成分并用得到的复配偶联剂，该种复配偶联剂取得的有益效果非常突出，远远超过其它种类及组配的偶联剂，它能高效地粘合促进原料中柠檬酸石膏粉、钙钛尾矿粉、赤石脂等成分填充至物料体系中，改善了填料的物理性能以及保护材料界面免受环境应力损害的能力，提高了成品填缝剂的整体性能。若是本发明中复配偶联剂的成分或/和含量的改变，均会导致本发明的有益效果不能很好的实现。
(二)复配憎水剂：本发明憎水剂成份的选用并不是随意得出或原本就存在的，其是申请人通过大量实验获得的，研制中，申请人意外发现p750型有机硅憎水剂、异丁基三乙氧基硅烷协同结合使用，非常适宜本发明的填缝剂的制备，其能深度渗透进入水泥基或者矿物性基材表面中，并且能够在基材内形成斥水层，抑制水分子的渗入，进而显著提高了填缝剂的憎水性，而其它种类的憎水剂是达不到上述效果的；若是本发明中复配憎水剂的成分或/和含量的改变，均会导致本发明的有益效果不能很好的实现。
当然，因为本发明填缝剂的设计思路和发明目的之要求，本发明其余组分选择及含量选择显然也是非显而易见的，绝非本领域技术人员结合现有技术即可轻易想到。这在本发明填缝剂的制备方法上有进一步的体现，结合本发明的实施例可以看到，本发明的制备方法采用三个步骤设计，分批分次加入原料，步骤简单而有序，而非采用现有技术常规的一次性加入混制(例如对比例13)，这种工艺是与本发明填缝剂生产原料组分的特殊配比相适应的，只有采用这种工艺，才能保证填缝剂原料反应体系的平稳有序进行，保障最后制备出的填缝剂的优异特性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。