本发明涉及一种人造石用胶黏剂的制备方法，属于胶黏剂
技术领域：
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背景技术：
：天然石和陶瓷砖以及后期出现的人造石，由于其应用面积通常都很大，因而其铺贴所使用的胶粘剂都是使用廉价的水泥和河砂经水拌和而成的砂浆。然而，水泥砂浆在凝结硬化后会产生宏观上的体积收缩，而石材和陶瓷砖等构件在收缩上并不与砂浆混凝土匹配，因而胶粘后时常出现翘角、拱起变形、空鼓及开裂等现象，甚至出现粘结在墙上的构件脱落等危及安全的事件，这使人类在享受装饰的同时，也在着恼这些问题的出现，这逐渐引起人们对这一问题的思考和重视。物体在外力和温度的作用下，其内部各部分间将产生相互平衡的内力，叫应力，物体内部各部之间要产生相对运动，这种运动形态称为变形，既应变。岩石随温度的升高而体积发生膨胀的特性称为岩石的热膨胀性，一般用线膨胀系数α（或体膨胀系数β）来表示。影响岩石线膨胀系数的主要因素取决于岩石的矿物成分，而天然石、陶瓷砖、人造石以及砂浆拌水之后形成的凝胶，由于其矿物成分以及生成过程不一样，因而线膨胀系数不一样，所以当温度发生变化时，这些材料产生的运动形态变形不可能相同，固此，粘贴这些材料时必须考虑粘贴剂的性能，并使之与被铺贴材料相匹配。天然石、陶瓷砖和人造石的铺贴应用，不管是过去，还是现在，空鼓、翘角等现象都时有发生，这除了与施工人员的铺贴技巧有关外，关键原因在于粘贴剂等材料因温度作用而引起的收缩膨胀。可见，如果能研制生产出一款或几款即能抑制温度作用引起的收缩膨胀，又能在凝结硬化后与铺贴材料在缩胀上相匹配的胶粘剂，将会在人造石等装饰材料的应用上做出卓越的贡献。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题：针对传统人造石胶黏剂粘结强度不高的问题，提供了一种人造石用胶黏剂的制备方法。为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：（1）将聚硫橡胶、乙烯基三甲氧基硅烷加入双酚a型环氧树脂中，常温下以200～300r/min转速搅拌20～30min，真空脱泡10～20min，得混合聚合物；（2）将二氧化硅气凝胶置于球磨机中，常温下以100～200r/min转速下球磨30～40min，得二氧化硅气凝胶颗粒；（3）将二氧化硅气凝胶颗粒、轻质碳酸钙和对羟基苯磺酸加入混合聚合物中，常温下以300～400r/min转速下搅拌20～30min，得人造石用胶黏剂。所述的双酚a型环氧树脂、聚硫橡胶、二氧化硅气凝胶、轻质碳酸钙、乙烯基三甲氧基硅烷、对羟基苯磺酸的重量份为30～50份双酚a型环氧树脂、5～10份聚硫橡胶、5～10份二氧化硅气凝胶、60～80份轻质碳酸钙、3～5份乙烯基三甲氧基硅烷、5～10份对羟基苯磺酸。步骤（1）所述的双酚a型环氧树脂的分子量为3500～4500，聚硫橡胶的分子量为1500～3000。步骤（3）所述的轻质碳酸钙的平均粒径为1～5μm。步骤（2）所述的二氧化硅气凝胶的具体制备步骤为：（1）将稻壳灰置于氢氧化钠溶液中，常温下以200～300r/min转速搅拌15～20min，混合密封，得混合物；（2）将混合物置于恒温加热磁力搅拌器中，在85～90℃下以100～150r/min转速搅拌1.5～2h，过滤，取滤液，得硅酸钠溶液；（3）将硅酸钠溶液以5～10ml/min的流速经过阳离子交换树脂柱进行离子交换，得硅酸溶液；（4）将n，n-二甲基甲酰胺置于硅酸溶液中，调节ph至6.5～7.5，静置20～30min，得二氧化硅水凝胶；（5）将二氧化硅水凝胶置于常温下静置老化22～26h，用去离子水洗涤3～5次，每次4～6h，室温下干燥22～26h，再置于60～100℃干燥22～24h，得二氧化硅气凝胶。所述的稻壳灰、氢氧化钠溶液、n，n-二甲基甲酰胺的重量份为40～50份稻壳灰、80～100份质量浓度1%的氢氧化钠溶液、10～20份n，n-二甲基甲酰胺。步骤（4）所述的ph调节采用的是质量浓度1%的氨水。步骤（5）所述的二氧化硅气凝胶的孔洞线度为30～50nm。步骤（1）所述的稻壳灰的具体制备步骤为：（1）将稻壳置于去离子水中浸泡10～12h，取出后再置于浸泡20～24h，用去离子水洗涤3～5次，得处理的稻壳；（2）将处理的稻壳置于干燥箱中，在50～60℃下干燥20～24h，得干燥的稻壳；（3）将干燥的稻壳置于电阻炉中，按10℃/min的加热速度，将温度升至550～600℃煅烧，保温2h，得稻壳灰。所述的稻壳、去离子水、盐酸的重量份为60～80份稻壳、120～160份去离子水、120～160份质量浓度1%的盐酸。本发明与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本发明以双酚a型环氧树脂为原料，制备人造石用胶黏剂，双酚a型环氧树脂，环氧树脂是指分子中含有两个及以上反应性环氧基团的树脂化合物，环氧树脂经固化后有许多突出的优异性能，对各种材料的黏着力很强、有很强的耐化学腐蚀性、力学强度很高、电绝缘性好、耐腐蚀性，此外，环氧树脂可以在相当宽的温度范围内固化，而且固化时体积收缩小，双酚a型环氧树脂是由双酚a、环氧氯丙烷在碱性条件下缩合，经水洗，脱溶剂精制而成的高分子化合物，具有良好的物理机械性能，耐化学药品性，电气绝缘性能，以双酚a型环氧树脂为原料制备的胶黏剂粘接范围广，环氧树脂中氧基、羟基、醚键等极性基团使其具有很好的粘结性能，对金属、混凝土、玻璃、塑料、橡胶等均有良好的粘接性能，即使两种极性相差很大的材料，两者也可以很好的粘接，并且双酚a型环氧树脂胶黏剂加工简单，与传统的加固工艺相比，环氧胶黏剂简单的固化工艺、低成本、高效率使其施工简便，大大降低了劳动强度，通过各组份的合理选择与搭配，可以灵活地调节其加工性能，可以满足不同的施工要求，高强度，环氧树脂与固化剂反应后，固化物具有较强的内聚力，这是因为聚合物内部形成了三维交联网状结构，交联密度大，分子结构致密，双酚a类环氧树脂分子骨架由苯环组成，也赋予它高强度特性，使其具有良好的耐介质性，环氧树脂性能稳定，且与固化剂固化后形成致密的、不溶不熔的三维交联网络结构，其它介质不易破坏，因此具有良好的耐介质性能；（2）本发明采用稻壳灰制备的二氧化硅气凝胶为原料，制备人造石用胶黏剂，与其它昂贵的有毒硅源相比，价格便宜的稻壳灰具有无毒无害的优点，在制备成胶黏剂后对环境无污染，且稻壳灰中二氧化硅含量高达87%～97%，制备出的二氧化硅气凝胶杂质含量比有毒硅源制备出的二氧化硅气凝胶少，能在水泥砂浆中起到很好的增稠、补强作用，由于二氧化硅气凝胶独特的纳米多孔结构，使其具有诸多其他材料所不能比拟的吸附性，水泥砂浆混入二氧化硅气凝胶后，由于二氧化硅气凝胶纳米多孔结构的强吸附性，可以加强水泥砂浆在人造石之间的粘合作用。具体实施方式按重量份数计，分别称量分别称量60～80份稻壳、120～160份去离子水、120～160份质量浓度1%的盐酸，将稻壳置于去离子水中浸泡10～12h，取出后再置于浸泡20～24h，用去离子水洗涤3～5次，得处理的稻壳；将处理的稻壳置于干燥箱中，在50～60℃下干燥20～24h，得干燥的稻壳；将干燥的稻壳置于电阻炉中，按10℃/min的加热速度，将温度升至550～600℃煅烧，保温2h，得稻壳灰，再按重量份数计，分别称量40～50份稻壳灰、80～100份质量浓度1%的氢氧化钠溶液、10～20份n，n-二甲基甲酰胺，将稻壳灰置于氢氧化钠溶液中，常温下以200～300r/min转速搅拌15～20min，混合密封，得混合物，将混合物置于恒温加热磁力搅拌器中，在85～90℃下以100～150r/min转速搅拌1.5～2h，过滤，取滤液，得硅酸钠溶液，将硅酸钠溶液以5～10ml/min的流速经过阳离子交换树脂柱进行离子交换，得硅酸溶液，将n，n-二甲基甲酰胺置于硅酸溶液中，用质量浓度1%的氨水调节硅酸溶液的ph至6.5～7.5，静置20～30min，得二氧化硅水凝胶，将二氧化硅水凝胶置于常温下静置老化22～26h，用去离子水洗涤3～5次，每次4～6h，室温下干燥22～26h，再置于60～100℃干燥22～24h，得二氧化硅气凝胶，再按重量份数计，分别称量30～50份双酚a型环氧树脂、5～10份聚硫橡胶、5～10份二氧化硅气凝胶、60～80份轻质碳酸钙、3～5份乙烯基三甲氧基硅烷、5～10份对羟基苯磺酸，将聚硫橡胶、乙烯基三甲氧基硅烷加入双酚a型环氧树脂中，常温下以200～300r/min转速搅拌20～30min，真空脱泡10～20min，得混合聚合物，将二氧化硅气凝胶置于球磨机中，常温下以100～200r/min转速下球磨30～40min，得二氧化硅气凝胶颗粒，将二氧化硅气凝胶颗粒、轻质碳酸钙和对羟基苯磺酸加入混合聚合物中，常温下以300～400r/min转速下搅拌20～30min，得人造石用胶黏剂。实例1将聚硫橡胶、乙烯基三甲氧基硅烷加入双酚a型环氧树脂中，常温下以200r/min转速搅拌20min，真空脱泡10min，得混合聚合物；将二氧化硅气凝胶置于球磨机中，常温下以100r/min转速下球磨30min，得二氧化硅气凝胶颗粒；将二氧化硅气凝胶颗粒、轻质碳酸钙和对羟基苯磺酸加入混合聚合物中，常温下以300r/min转速下搅拌20min，得人造石用胶黏剂。双酚a型环氧树脂、聚硫橡胶、二氧化硅气凝胶、轻质碳酸钙、乙烯基三甲氧基硅烷、对羟基苯磺酸的重量份为30份双酚a型环氧树脂、5份聚硫橡胶、5份二氧化硅气凝胶、60份轻质碳酸钙、3份乙烯基三甲氧基硅烷、5份对羟基苯磺酸。双酚a型环氧树脂的分子量为3500，聚硫橡胶的分子量为1500。轻质碳酸钙的平均粒径为1μm。二氧化硅气凝胶的具体制备步骤为：将稻壳灰置于氢氧化钠溶液中，常温下以200r/min转速搅拌15min，混合密封，得混合物；将混合物置于恒温加热磁力搅拌器中，在85℃下以100r/min转速搅拌1.5h，过滤，取滤液，得硅酸钠溶液；将硅酸钠溶液以5ml/min的流速经过阳离子交换树脂柱进行离子交换，得硅酸溶液；将n，n-二甲基甲酰胺置于硅酸溶液中，调节ph至6.5，静置20min，得二氧化硅水凝胶；将二氧化硅水凝胶置于常温下静置老化22h，用去离子水洗涤3次，每次4h，室温下干燥22h，再置于60℃干燥22h，得二氧化硅气凝胶。稻壳灰、氢氧化钠溶液、n，n-二甲基甲酰胺的重量份为40份稻壳灰、80份质量浓度1%的氢氧化钠溶液、10份n，n-二甲基甲酰胺。ph调节采用的是质量浓度1%的氨水。二氧化硅气凝胶的孔洞线度为30nm。稻壳灰的具体制备步骤为：将稻壳置于去离子水中浸泡10h，取出后再置于浸泡20h，用去离子水洗涤3次，得处理的稻壳；将处理的稻壳置于干燥箱中，在50℃下干燥20h，得干燥的稻壳；将干燥的稻壳置于电阻炉中，按10℃/min的加热速度，将温度升至550℃煅烧，保温2h，得稻壳灰。稻壳、去离子水、盐酸的重量份为60份稻壳、120份去离子水、120份质量浓度1%的盐酸。实例2将聚硫橡胶、乙烯基三甲氧基硅烷加入双酚a型环氧树脂中，常温下以230r/min转速搅拌23min，真空脱泡13min，得混合聚合物；将二氧化硅气凝胶置于球磨机中，常温下以130r/min转速下球磨33min，得二氧化硅气凝胶颗粒；将二氧化硅气凝胶颗粒、轻质碳酸钙和对羟基苯磺酸加入混合聚合物中，常温下以330r/min转速下搅拌23min，得人造石用胶黏剂。双酚a型环氧树脂、聚硫橡胶、二氧化硅气凝胶、轻质碳酸钙、乙烯基三甲氧基硅烷、对羟基苯磺酸的重量份为37份双酚a型环氧树脂、6份聚硫橡胶、6份二氧化硅气凝胶、66份轻质碳酸钙、4份乙烯基三甲氧基硅烷、6份对羟基苯磺酸。双酚a型环氧树脂的分子量为3600，聚硫橡胶的分子量为2000。轻质碳酸钙的平均粒径为2μm。二氧化硅气凝胶的具体制备步骤为：将稻壳灰置于氢氧化钠溶液中，常温下以230r/min转速搅拌16min，混合密封，得混合物；将混合物置于恒温加热磁力搅拌器中，在86℃下以110r/min转速搅拌1.6h，过滤，取滤液，得硅酸钠溶液；将硅酸钠溶液以6ml/min的流速经过阳离子交换树脂柱进行离子交换，得硅酸溶液；将n，n-二甲基甲酰胺置于硅酸溶液中，调节ph至6.8，静置23min，得二氧化硅水凝胶；将二氧化硅水凝胶置于常温下静置老化23h，用去离子水洗涤4次，每次5h，室温下干燥23h，再置于70℃干燥23h，得二氧化硅气凝胶。稻壳灰、氢氧化钠溶液、n，n-二甲基甲酰胺的重量份为43份稻壳灰、87份质量浓度1%的氢氧化钠溶液、13份n，n-二甲基甲酰胺。ph调节采用的是质量浓度1%的氨水。二氧化硅气凝胶的孔洞线度为7nm。稻壳灰的具体制备步骤为：将稻壳置于去离子水中浸泡11h，取出后再置于浸泡21h，用去离子水洗涤4次，得处理的稻壳；将处理的稻壳置于干燥箱中，在53℃下干燥21h，得干燥的稻壳；将干燥的稻壳置于电阻炉中，按10℃/min的加热速度，将温度升至560℃煅烧，保温2h，得稻壳灰。稻壳、去离子水、盐酸的重量份为68份稻壳、130份去离子水、130份质量浓度1%的盐酸。实例3将聚硫橡胶、乙烯基三甲氧基硅烷加入双酚a型环氧树脂中，常温下以260r/min转速搅拌26min，真空脱泡16min，得混合聚合物；将二氧化硅气凝胶置于球磨机中，常温下以160r/min转速下球磨36min，得二氧化硅气凝胶颗粒；将二氧化硅气凝胶颗粒、轻质碳酸钙和对羟基苯磺酸加入混合聚合物中，常温下以360r/min转速下搅拌26min，得人造石用胶黏剂。双酚a型环氧树脂、聚硫橡胶、二氧化硅气凝胶、轻质碳酸钙、乙烯基三甲氧基硅烷、对羟基苯磺酸的重量份为46份双酚a型环氧树脂、8份聚硫橡胶、8份二氧化硅气凝胶、75份轻质碳酸钙、4份乙烯基三甲氧基硅烷、8份对羟基苯磺酸。双酚a型环氧树脂的分子量为4200，聚硫橡胶的分子量为2800。轻质碳酸钙的平均粒径为3μm。二氧化硅气凝胶的具体制备步骤为：将稻壳灰置于氢氧化钠溶液中，常温下以260r/min转速搅拌18min，混合密封，得混合物；将混合物置于恒温加热磁力搅拌器中，在88℃下以135r/min转速搅拌1.8h，过滤，取滤液，得硅酸钠溶液；将硅酸钠溶液以8ml/min的流速经过阳离子交换树脂柱进行离子交换，得硅酸溶液；将n，n-二甲基甲酰胺置于硅酸溶液中，调节ph至7.2，静置26min，得二氧化硅水凝胶；将二氧化硅水凝胶置于常温下静置老化25h，用去离子水洗涤4次，每次5h，室温下干燥25h，再置于90℃干燥23h，得二氧化硅气凝胶。稻壳灰、氢氧化钠溶液、n，n-二甲基甲酰胺的重量份为46份稻壳灰、96份质量浓度1%的氢氧化钠溶液、16份n，n-二甲基甲酰胺。ph调节采用的是质量浓度1%的氨水。二氧化硅气凝胶的孔洞线度为47nm。稻壳灰的具体制备步骤为：将稻壳置于去离子水中浸泡11h，取出后再置于浸泡23h，用去离子水洗涤4次，得处理的稻壳；将处理的稻壳置于干燥箱中，在56℃下干燥23h，得干燥的稻壳；将干燥的稻壳置于电阻炉中，按10℃/min的加热速度，将温度升至590℃煅烧，保温2h，得稻壳灰。稻壳、去离子水、盐酸的重量份为76份稻壳、150份去离子水、150份质量浓度1%的盐酸。实例4将聚硫橡胶、乙烯基三甲氧基硅烷加入双酚a型环氧树脂中，常温下以300r/min转速搅拌30min，真空脱泡20min，得混合聚合物；将二氧化硅气凝胶置于球磨机中，常温下以200r/min转速下球磨40min，得二氧化硅气凝胶颗粒；将二氧化硅气凝胶颗粒、轻质碳酸钙和对羟基苯磺酸加入混合聚合物中，常温下以400r/min转速下搅拌30min，得人造石用胶黏剂。双酚a型环氧树脂、聚硫橡胶、二氧化硅气凝胶、轻质碳酸钙、乙烯基三甲氧基硅烷、对羟基苯磺酸的重量份为50份双酚a型环氧树脂、10份聚硫橡胶、10份二氧化硅气凝胶、80份轻质碳酸钙、5份乙烯基三甲氧基硅烷、10份对羟基苯磺酸。双酚a型环氧树脂的分子量为4500，聚硫橡胶的分子量为3000。轻质碳酸钙的平均粒径为5μm。二氧化硅气凝胶的具体制备步骤为：将稻壳灰置于氢氧化钠溶液中，常温下以300r/min转速搅拌20min，混合密封，得混合物；将混合物置于恒温加热磁力搅拌器中，在90℃下以150r/min转速搅拌2h，过滤，取滤液，得硅酸钠溶液；将硅酸钠溶液以10ml/min的流速经过阳离子交换树脂柱进行离子交换，得硅酸溶液；将n，n-二甲基甲酰胺置于硅酸溶液中，调节ph至7.5，静置30min，得二氧化硅水凝胶；将二氧化硅水凝胶置于常温下静置老化26h，用去离子水洗涤5次，每次6h，室温下干燥26h，再置于100℃干燥24h，得二氧化硅气凝胶。稻壳灰、氢氧化钠溶液、n，n-二甲基甲酰胺的重量份为50份稻壳灰、100份质量浓度1%的氢氧化钠溶液、20份n，n-二甲基甲酰胺。ph调节采用的是质量浓度1%的氨水。二氧化硅气凝胶的孔洞线度为50nm。稻壳灰的具体制备步骤为：将稻壳置于去离子水中浸泡12h，取出后再置于浸泡24h，用去离子水洗涤5次，得处理的稻壳；将处理的稻壳置于干燥箱中，在60℃下干燥24h，得干燥的稻壳；将干燥的稻壳置于电阻炉中，按10℃/min的加热速度，将温度升至600℃煅烧，保温2h，得稻壳灰。稻壳、去离子水、盐酸的重量份为80份稻壳、160份去离子水、160份质量浓度1%的盐酸。对照例：合肥某公司生产的人造石胶粘剂。将实例及对照例的人造石胶粘剂进行检测，具体检测如下：含水率：参照jcj/t70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》施行。拉伸粘结强度：参照gb24264-2009《饰面石材用胶粘剂》施行。抗折、抗压强度：参照dl/t5126-2001《聚合物改性水泥砂浆试验规程》施行。弹性模量：参照jcj/t70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》施行。具体检测结果如表1。表1性能表征对比表检测项目实例1实例2实例3实例4对照例含水率/%3.533.433.333.327.12拉伸粘结强度/mpa3.083.073.153.221.16抗折强度/mpa4.564.664.264.672.46抗压强度/mpa10.0011.2310.5611.514.71弹性模量/mpa5.555.435.225.2118.66由表1可知，本发明制备的人造石胶粘剂具有良好的粘结强度和防水效果。当前第1页12