本发明涉及一种改良的环氧树脂复合人造石板材制造工艺。
技术背景
随着对生态环境保护的加强，无节制地开采自然资源用于建筑材料被严格控制，人造石作为绿色建材，可以补上因矿山开采限制所造成的石材板材短缺，因而人造石在过去的十几年里发展迅猛。
不饱和聚酯树脂因为成本低，使用方便，所以被广泛用作人造石的粘合剂。用不饱和聚酯树脂作为粘合剂制造的人造石可以满足作为台面板及墙面装饰用。但是，不饱和聚酯树脂，特别是邻苯不饱和聚酯树脂人造石用于地面安装时，由于聚酯树脂本身耐化学性能较差，当长时间被渗过混凝土的高碱性水汽侵蚀时，聚酯发生水解降解，因而导致人造石地面出现板面翘曲、空鼓、开裂等问题。此外，不饱和聚酯树脂中15-30％的可挥发性活性稀释剂苯乙烯在生产过程，特别是在搅料及布料过程中的挥发，严重污染工作环境及自然环境，影响施工工人的身体健康，已成为目前不饱和聚酯树脂人造石污染环境的主要因素。
用硅酸盐水泥或铝酸盐水泥为粘合剂生产的无机人造石尺寸稳定性好，耐碱性强，用于地面安装时，解决了板面翘曲、空鼓、开裂等问题。但是，无机人造石的原料特性及固有的吸水率偏高使得无机人造石抗污及抗酸能力差。没有纤维增强的无机人造石抗折强度也较低，所以无机人造石用于地面安装，特别是抗污要求高的台面、地面安装也受限制。
环氧树脂人造石不仅具有很好的机械性能、物理性能及优良的化学稳定性，由于环氧树脂含有可挥发性有机化合物(vocs)极低，生产过程基本上没有可挥发性的气体逸出。美国在翻新其机场航站楼建筑地面时，曾将环氧树脂人造石与其它地面材料比较评估，最后得出结论：虽然环氧树脂人造石地面初始安装成本高于其它地面材料，但由于其使用寿命长达，维护成本低，环保、设计多样化，所以其结果是环氧树脂人造石的生命周期成本最低。目前美国飞机场航站楼建筑的硬质地面材料已广泛使用环氧树脂人造石，新建的政府大楼也开始普遍使用环氧树脂人造石地面。
目前环氧树脂人造石地面主要是现场浇注打磨，所以也称为环氧树脂水磨石。现场浇注打磨对水泥混凝土基层要求很高，除了基层必须相当平整、结实外，对基层的防裂、防水及其它预处理都有很高的要求。因此现场浇注环氧树脂水磨石初始成本很高，初始安装达350-450美元/每平方米。在中国，个别承接现场浇注环氧树脂水磨石的工程报价也在1500-2000元人民币/平方米。即使这样高的初始造价成本，现场浇注仍存在巨大的质量隐患，主要是水泥混凝土基层表面预处理达不到要求。
寻找新的工艺以降低环氧树脂水磨石的初始安装成本，以工厂模块化生产代替现场浇注以降低对水泥混凝土基层要求，降低生产成本与安装成本将能有效地使环氧树脂人造石/水磨石这一高性能材料得到广泛应用。
本发明专利申请者在专利申请号为cn108424067a的专利申请中提出一种性能优良的复合人造石的制备方法。在该专利申请中，发明者提出用硅酸盐水泥无机粘合剂与各种石材加工废料、建筑废料或矿山废料混合作为复合板材的底板料，用有机高分子树脂混凝土，包括环氧树脂混凝土作为面板料，经压制成型并固化后得到面饰性能优良的有机-无机复合人造石。申请的专利降低了性能优良的环氧树脂人造石的造价，解决了废料的再利用。该专利的另一个重要特点是，由于复合板的底层是水泥基材料，与常用的水泥基安装材料兼容性好因而简化了安装工艺，进一步降低了性能优良的环氧树脂人造石的使用成本。
申请号为cn108424067a的专利申请通过材料复合的方法解决了环氧树脂人造石成本高的问题，通过用水泥基材料作为复合板材的底层充分利用各种石材加工废料、建筑废料或矿山废料做填料，不仅降低了成本，变废为宝，还简化了安装工艺，进一步降低了成本。
本专利发明申请者在进一步研究及反复实验的基础上，发现申请号cn108424067a的专利申请最大的缺陷是，由于底层与面层间没有阻水隔层，当安装于地面时，底层不能有效地阻止混凝土基层的水汽逸出。当水泥混凝土基层的水汽逸出率长期超出环氧树脂混凝土层所能承受的范围时，引起复合界面开裂分离，造成严重质量问题。除此以外，申请号cn108424067a的专利申请所述的复合材料仍有如下几点不足之处。第一，由于其底层与面层都是半干的湿料，底层需要预压制成可涂刷界面剂的平面，然后才布面料层。二次布料二次压制耗时较长，半干湿料布料厚薄均匀控制难度较大；第二，由于底层是水性集料，面层是树脂集料，使底层与面层有效粘合的界面剂选择有限；第三，由于底层与面层材料不同，固化方式及条件差异大，同时满足底层与面层固化条件的可选择妥协条件不多；第四，由于底层与面层材料不同但需要同时固化，必须考虑不同材料固化时产生的不同收缩率，并由此产生应力所造成的板材变形、面层与底层粘结力下降等。
此专利提出了解决以上几个问题的方法，特别是解决水泥混凝土基层水汽逸出率对复合界面层结合的影响问题。此专利提出的工艺可保证质量、简化工序、降低成本、安装简易、废料循环利用。用此发明可以将环氧树脂水磨石的地面初始安装成本降至现场浇注安装成本的35-40％。
技术实现要素：
一种改良的环氧树脂复合人造石板材制造工艺，所述复合人造石板至少包括复合板底层阻水隔层、界面胶层和环氧树脂砂浆混凝土面层。
复合板底层：复合底板可选用水泥基混凝土薄板、价格低容易获得的天然石材板、陶瓷板。优选地，复合底板选用物理性能稳定、便于地面安装、价格低的硅酸盐水泥、铝酸盐水泥制成的人造无机石板材。其组成除了硅酸盐水泥、铝酸盐水泥无机粘合剂外，可选择包括但不限于石英砂/粉、碳酸钙砂/粉、各种石材加工废料或建筑废料或其它无机矿物作骨料/填料。
水泥基混凝土薄板底板可以用直接浇注法、普通静压法、及真空振动压制法生产。
阻水隔层：阻水隔层由水性阻水隔层及树脂载体阻水隔层组成。水性阻水隔层由聚丙烯酸(酯)树脂(acrylic)、聚苯丙树脂(styreneacrylic)、聚醋酸乙烯酯树脂(pva)、聚醋酸乙烯酯-乙烯共聚树脂(vae)、聚苯乙烯-丁二烯共聚树脂(sbr)水性乳液的其中一种或一种以上聚合物的混合乳液与及助膜剂、润湿剂、消泡剂、早强剂、缓凝剂构成水性阻水隔层的液体组分。水性阻水隔层的粉体组分选用硅酸盐水泥、石英砂/粉、轻/重质碳酸钙砂/粉等无机填料组成。
树脂载体阻水隔层由树脂载体与片状填料、纳米二氧化硅、其它无机矿物粉体填料组成。载体树脂包括环氧树脂、聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、聚氨酯树脂与各种助剂组成。载体树脂优选环氧树脂。片状填料包括云母片、陶瓷片、玻璃鳞片、塑料片、其它片状矿物原料的其中一种或多种混合。纳米二氧化硅包括气相二氧化硅、沉淀法二氧化硅、微硅粉。其它无机矿物粉体包括钛白粉、滑石粉、重晶石粉(硫酸钡粉)、硅灰粉。
界面胶层：界面胶层由环氧树脂、硅烷偶联剂、活性稀释剂、非活性稀释剂、润湿剂、消泡剂、固化剂、固化助剂组成。环氧树脂优选双酚a环氧树脂。硅烷偶联剂优选3-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。活性稀释剂优选c12-c14age，非活性溶剂优选苯甲醇与四氢糠醇。固化剂优选环烷胺与直链胺混合胺，如70份异佛尔酮二胺(ipda)与30份聚醚胺(jeffamine)混合。
树脂砂浆混凝土面层：树脂砂浆混凝土面层由环氧树脂、偶联剂、活性稀释剂、非活性稀释剂、润湿剂、颜料与多元胺固化剂组成。环氧树脂优选双酚a环氧树脂。首先将环氧树脂、偶联剂、活性稀释剂、非活性稀释剂、润湿剂、颜料按一定比例调制成粘度为500-1000cps的胶粘液组分a。将300目以上细粉与胶粘液组分a充分混合均匀并存放至少30分钟后再将胶粘液多元胺b组分加入，搅拌均匀后加入到100目以下砂料并搅拌得到坍落度为40-50mm的环氧树脂砂浆。
制备程序如下：
采用直接浇注振动法、普通静压法或真空振动压制法制备复合物底板。再在底板面上涂刷一层0.2-2.0mm，优选地0.6-1.0mm水性阻水隔层。当采用直接浇注法或普通静压法制备复合板底板时，水性阻水隔层可以在基层成型后施放，与基层同步固化。如采用真空振动压制法制备复合板底板时，水性阻水隔层须在底板固化后才施放。水性阻水隔层固化后再在水性阻水隔层上涂刷一层0.2-2.0mm，优选地0.5-1.0mm树脂载体阻水隔层。树脂载体阻水隔层涂刷后24小时内，优选地，2-5小时内在树脂载体阻水隔层上涂刷一层0.2-1.0mm，优选地，0.4-0.6mm界面胶层。界面胶层涂刷后24小时内，优选地，2-5小时内施布3-15mm，优选地6-10mm树脂砂浆面层。将复合板底层、阻水隔层、界面胶层、树脂砂浆层构成的复合物集料送入真空振动箱，真空箱可备有加热装置，维持真空振动箱的温度在30-45℃。整个模具集料处于负压状态，砂浆中的空气被抽出。经过真空振动后出来的模具集料复合物，其树脂砂浆表面层平整、密致，没有气孔。经固化后打磨抛光，即得到用于地面或墙面装饰的板材。
用此发明生产的复合人造石板材其底层与面层间的阻水隔层能在复合板安装使用时有效地降低混凝土基层的水汽逸出率从而避免因过量水汽逸出引起的复合界面开裂分离问题。此外，用此发明生产复合人造石板材底层与面层不需压制步骤，底层为模具板材，不需要脱模，底层为已完全固化定形的板材，因而树脂砂浆面层与底层的结合更牢固。此发明的这些特点使此发明生产复合人造石工艺更简单、效率更高、成本更低，性能更好，质量更稳定。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的权利要求书做进一步说明，但不构成对本发明的任何限制，任何以本发明的技术方案为基础所作出的有限次修改仍然属于本发明所要保护的内容。
一种改良的环氧树脂复合人造石板材制造工艺，复合人造石至少包括复合板底层、双重阻水隔层、界面胶层和树脂砂浆混凝土面层。在复合板的底层与面层间依次涂布有水性防水隔层、树脂载体防水隔层、界面胶层。
水性防水隔层由聚丙烯酸树脂、聚苯丙树脂、聚醋酸乙烯酯树脂、聚醋酸乙烯酯-乙烯共聚树脂、苯乙烯-丁二烯共聚树脂其中的一种或一种以上聚合物的混合聚合物水性乳液及成膜助剂、润湿剂、消泡剂、早强剂、混凝剂与硅酸盐水泥、石英砂、轻重质碳酸钙等无机填料所组成。
树脂载体防水隔层由树脂载体与片状填料、纳米二氧化硅、其他粉体填料组成。片状填料为云母片、陶瓷片、玻璃鳞片、塑料片、其它片状矿物原料的其中一种或多种混合。纳米二氧化硅选择气相二氧化硅、沉淀二氧化硅、或微硅粉。载体树脂可选环氧树脂、聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、聚氨酯树脂。载体树脂选环氧树脂与多元胺作为固化剂。树脂载体防水隔层含有硅烷偶联剂。
界面胶层由环氧树脂、硅烷偶联剂、活性稀释剂、非活性稀释剂、润湿剂、消泡剂、固化剂、固化助剂组成。环氧树脂选用双酚a环氧树脂。硅烷偶联剂选用3-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。活性稀释剂优选c12-c14age，非活性溶剂选用苯甲醇与四氢糠醇。固化剂选用环烷胺与脂肪胺混合胺。
树脂砂浆混凝土面层选用环氧树脂砂浆混凝土，复合板的底板选用水泥基薄板。
树脂砂浆混凝土面层由环氧树脂、偶联剂、活性稀释剂、非活性稀释剂、润湿剂与多元胺固化剂及骨料/填料组成。先将环氧树脂、偶联剂、活性稀释剂、非活性稀释剂、润湿剂按一定比例调制成粘度为500-1000cps的胶粘液组分a。再将300目以上细粉与胶粘液组分a充分混合均匀并存放至少30分钟后再将胶粘液多元胺b组分加入，搅拌均匀后加入到100目以上砂料并搅拌得到坍落度为40-50mm的砂浆。
复合板底层、双重阻水隔层、界面胶层和树脂砂浆混凝土面层构成完整复合物结构，将复合整体结构送入真空箱振动。真空箱装有加热元件维持真空箱内温度40-45摄氏度，协助真空将低沸点溶剂从树脂砂浆中抽出。加热元件优选红外加热管。
复合人造石经真空振动密致并固化定形后加工成最终产品。
一、复合板底层制备
1、直接浇注法制备复合物底板组成(质量％)：
将以上原料混合均匀后浇注入模具，将模具置于振动平台上，将模具内的砂浆振动密致平整后。在已振平的砂浆面上涂布水性阻水隔层。
2、普通静压法制备复合物底板组成(质量％)：
将以上原料混合均匀后布入模具，用800-2000吨静压机将模具内的砂浆压制成型。优选地模具为浅盆形状，以致压出的形状其周边高出盆底10-15mm。在压制成型的盆状底板板面上涂布阻水隔层。
3、真空振动压制法制备复合物底板组成(质量％)：
将以上原料在真空状态下搅拌成半干集料，在真空状态下将半干集料布入模具，模具压头在真空状态下振动将集料压制。如模具是板状，压制得到的板经脱模固化后可以直接用作复合板底板；如模具是方料，压制得到的方料经脱模固化后被锯成一定厚度的板材用于复合板底板，在底板板面上涂布水性阻水隔层。
二、阻水隔层制备
1、水性阻水隔层组成(质量％)
液体组分
粉体组分
将液体组分与粉体组分按1:1.5-2.5的比例混合均匀，涂布在复合底板层面上。
2、树脂载体阻水隔层(质量％)
a组分
b组分
环烷多元胺固化剂55-65％
脂肪族多元胺固化剂25-30％
稀释剂4-10％
将a组分与b组分按环氧当量:活泼氢当量＝1:1混合均匀后涂布在已固化的水性阻水隔层上。
三、界面胶层组成(质量％)：
将界面胶层各组分搅拌均匀后涂布在阻水隔层面上。
四、树脂砂浆层组成(质量％)
1、粘合剂组分
2、骨料/填料组分(质量％)
将粘合剂搅拌均匀后，在将预混好的骨料/填料加入搅拌好的粘合剂混合搅拌，直至得到均匀的、具有一定流动性的砂浆料。将砂浆料布入已涂布有防水隔层及界面胶层的底板。
工艺步骤总结：
1、制备水泥基底层板；
2、将阻水隔层涂布在底层板面；
3、将界面胶层涂布于阻水隔层上；
4、将石英砂/粉填料与环氧树脂粘合剂砂浆布料于涂布有阻水隔层与界面胶层的底板上，形成复合物层集料；
5、将复合物层集料送入真空/振动箱里，抽真空并振动；
6、将复合物层集料固化；
7、加工成品。
由此发明工艺制成的环氧树脂-水泥基复合人造石板材的性能检测结果如下表：
上述实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质和原理下所作的改变、装饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。