专利名称：一种具有负离子功能的无机人造石及其制备方法
技术领域：
本发明涉及水泥人造石，特别是涉及一种具有负离子功能的无机人造石及其制备方法，属于人造石材加工领域。
背景技术：
目前，在环境评价中，空气中负离子浓度被列为衡量空气质量的一个重要参数。然而现代生活、工业污染在不断影响着周围环境，空气中的正负离子平衡严重失调，负离子数目锐减，影响到了环境的空气质量，进而影响人们的身体健康。因此，研究制备具有释放负离子功能的人造石，用于绿色环保建筑装饰材料中，将会对环境的协调保护有重要意义。但是具有释放负离子功能的有机涂料涂覆于基体材料特别是建筑装饰材料时存在附着力差、表面硬度低、耐热耐火性能差等缺陷，电气石粉在有机涂料中分散性差造成制备工艺复杂，影响负离子数释放量。一些国内外学者在释放负离子功能涂料改进氯氧镁水泥人造石方面也做了些研究。Liang J.S.等用电气石超细粉体制备复合薄膜，在负离子粉分散性处理工艺较为复杂，负离子释放效果不好(Liang J.S., Meng J.P, Liang G.C..Preparation andphotocatalytic activity of composite films containing clustered Ti02pa rticlesand mineral tou rmaline powders[J].Nonferrous Met.S0C.China,2006(16):542_546)。徐霞和汪世平等在有机负离子整理剂及其运用研究中应用与居室装饰涂料都有表面硬度低、耐热耐火性能差等缺点(徐霞，邢铁玲，钟天凯等，纳米负离子整理剂的研制及其在汽车内装饰上的应用[J].染印助剂，2010(27):39-42;汪世平.水性负离子涂料的制备及其应用[J].上海涂料，2011:52-53)。氯氧镁水泥本身耐水性差，严重影响到氯氧镁水泥及其人造石的性能及使用寿命。为此，已有氯氧镁水泥改性研 究(人造石力学性能评定标准为软化系数，即氯氧镁水泥制品浸水28天前后的抗折强度比例)。Dehua Deng等以磷酸、可溶性磷酸盐改性氯氧镁水泥耐水性的研究，抗折强度软化系数可达0.75(The mechanism for solublephosphates to improve the water resistance of magnesium oxychloride cement[J].Cement and Concrete Research, 2003(33):1311_1317)。Jianquan Li 与 BA Hengjing等也有类似的以磷酸盐改性氯氧镁水泥耐水性的研究(BA Hengjing, GUAN Hu1.1nfluenceof MgO/MgCI2MoIar Ratio on Phase Stability of Magnesium Oxychloride Cement[J].Journal of Wuhan University of Technolotgy-Mater.2009(12):476-481 ；JianquanLi, Guozhong Li, Yanzhen Yu.The influence of compound additive on magnesiumoxychloridecement/urban refuse floor tiIe[J].Construction and BuildingMaterials, 2008 (22) =521-525)另外，还有以粉煤灰改性氯氧镁水泥耐水性的研究(闻振甲.镁水泥改性及制品生产实用技术[M].北京:化学工业出版社，2006:142-233)。上述改性方法虽可在一定程度上提高氯氧镁水泥的耐水性，但其抗折强度软化系数最高仅达0.75，仍未能很好满足实际应用的需要。以硅酸盐水泥、高铝水泥为基体的无机人造石耐水性能好，但抗折强度偏低，高铝水泥制品还存在后期强度倒缩的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺点，提供一种具有释放负离子功能，耐水性好，涂层与基材结合力好，表面硬度高的具有负离子功能的无机人造石及其制备方法。本发明在改性氯氧镁水泥基体材料上，涂覆掺入改性电气石负离子粉改性氯氧镁水泥浆料，制备得到一种具有释放负离子功能氯氧镁水泥基人造石的方法。本发明负离子功能无机人造石，具有凝结硬化快、强度高、耐水性好、制备工艺简单，制品具不燃性、可加工性能较好等优点，且具有高负离子释放量功能，是一种释放负离子功能型氯氧镁水泥基人造石的新制备方法。本发明目的通过如下技术方案实现:一种具有负离子功能的无机人造石的制备方法，包括如下步骤和工艺条件:(I)将MgO与波美度为25 32° Β 的MgCl2溶液，按质量比为1: 0.8 1.2配制成氯氧镁水泥浆料；氯氧镁水泥浆料与偏高岭土及浓度为4mol/L lOmol/L磷酸的质量比为:1: 0.02 0.15: 0.01 0.08，制备改性氯氧镁水泥浆料；(2)改性氯氧镁水泥浆料与负离子粉按质量比为1: 0.05 0.3均匀混合，制备得到负离子功能浆料；所述负离子粉通过如下方法制备:400 1280目铁镁电气石粉体经过800°C 900°C煅烧0.5-1小时后，与400 800目硝酸铈粉体按质量比为1: 0.1
0.4均匀混合；(3)改性氯氧镁水泥浆料、石粒和抛光石粉按质量比计为1: 0.5 4.0: 0.05
0.1，混合搅拌均勻后，注模·成型IOmm 30mm无机人造石板材基体；30 40min后,将负离子功能浆料均匀涂覆于无机人造石板材基体上，厚度为I 3_，置于常温中养护7天后，即可制得具有负离子功能的无机人造石。进一步地，所述偏高岭土为高岭土经过600°C 900°C煅烧0.5-2.5小时制得。所述石粒为粒径5mm 20mm大理石或花岗岩碎粒,按质量百分比计,含水率均低于 10%。所述抛光石粉为加工大理石或花岗岩抛光过程产生的废石料粉浆，按质量百分比计，含水率均低于20%。具有负离子功能的改性氯氧镁水泥人造石，由上述制备方法制得；该改性氯氧镁水泥人造石的离子释放为510个/cm3 1050个/cm3，干燥弯曲强度为18MPa 20MPa，28天软化系数为0.86 0.90 ;莫氏硬度为4 5 ;吸水率为0.19 0.24 ;抛光的负离子功能的改性氯氧镁水泥人造石镜向光泽度为65.8GS 70.2GS。本发明方法以偏高岭土和磷酸复合改性氯氧镁水泥，利用偏高岭土和磷酸的共同作用，效抑制氯氧镁水泥中Mg2+、Cl—在水中的溶出，浸水后仍能够保持原5.I.8晶相结构存在，使氯氧镁水泥的水化物能在水中更稳定存在，从而提高了氯氧镁水泥人造石基体材料的耐水性，使其弯曲强度软化系数达0.86以上。然后再利用负离子粉与氯氧镁水泥制备释放负离子功能无机涂料，将无机涂料均匀涂覆于上述改性后的人造石基体材料表面，经养护硬化后即制备得释放负离子功能人造石，负离子释放量大于500个/cm3。本发明利用负离子功能氯氧镁水泥无机涂料涂覆于改进氯氧镁水泥耐水性制备人造石基体材料表面，制备得到的释放负离子功能人造石，既提高了氯氧镁基人造石的耐水性，延长人造石的使用寿命，又具有释放负离子功能以达到保健的功效。一举达到保护环境、有利身体健康的目的。本发明具有如下优点和有益效果:(I)本发明以负离子粉体掺入到氯氧镁水泥浆料中，两种无机之间的混合使负离子粉体能在水泥浆料中有好的分散性；(2)本发明以改性氯氧镁水泥人造石为基体材料，面层为负离子功能氯氧镁水泥基浆料，具有好的结合力和表面硬度；(3)本发明以偏高岭土和磷酸作为复合改性剂，使氯氧镁水泥在水中可有效地抑制Mg2+、Cl—溶出，浸水后水化物能够很好的保持5.I.8晶相结构，水泥硬化体结构在水中稳定存在，使氯氧镁水泥基人造石基体材料浸水后有好的耐水性，延长了使用寿命；(4)本发明利用了石材切割、抛光加工产生的废料制备氯氧镁水泥基人造石基体材料，有利于环境保护，变废为宝；(5)本发明的功能人造石具有释放负离子能力，负离子释放量高于500个/cm3，达到净化周围环境空气、对人体有保健的功效。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。实施例1
一种具有负离子功 能的无机人造石的制备方法，包括如下步骤和工艺条件:(I)将高岭土在600°C下煅烧2.5小时制得偏高岭土。(2)将MgO与波美度为32° Β 的MgCl2溶液，按质量比为1: 0.8配制成氯氧镁水泥浆料；将氯氧镁水泥浆料、偏高岭土和浓度为lOmol/L磷酸按质量比为:I: 0.02: 0.01混合制备改性氯氧镁水泥浆料6kg。(3) 1280目铁镁电气石粉体经过900°C煅烧0.5小时后，与800目硝酸铈粉体按质量比为1: 0.3均匀混合制得改性铁镁电气石负离子粉。(4)改性氯氧镁水泥浆料与改性铁镁电气石负离子粉按质量比为1: 0.05均匀混合，制备得到负离子功能浆料4kg。 (5)改性氯氧镁水泥浆料6kg，粒径为5mm 20mm大理石粒18kg，大理石抛光石粉
0.3kg混合搅拌均匀，大理石粒质量含水率8 %，大理石抛光石粉质量含水率18 %，注模成型得长1000mm、宽1000mm、厚IOmm的人造石基体材料,40min后,将负离子功能衆料4kg均匀涂覆于基体板材面层上，厚度约2_，自然养护7天后对面层抛光，即可制得具有负离子功能的无机人造石。该具有具有负离子功能的无机人造石以JC/T1016-2006材料负离子法发生量测试方法检验，负离子释放量1050个/cm3 ；以GB/T9966.2天然饰面石材试验方法第2部分检验，干燥弯曲强度为20MPa，28天软化系数为0.88，且在弯曲强度检测中，试件折断后其基体材料与面层仍紧密相连为一体，没有分层剥落；以GB/T9966.3天然饰面石材试验方法第3部分检验，吸水率为0.19 ;以DB44/T768-2010附录B莫氏硬度试验方法检验，其表面硬度为莫氏硬度4 ;以GB/T13891建筑饰面材料镜向光泽度测定方法检验，镜向光泽度为 65.8GS。实施例2一种具有负离子功能的无机人造石的制备方法，包括如下步骤和工艺条件:(I)将高岭土在800°C下煅烧I小时制得偏高岭土。⑵将MgO与波美度为25° Β 的MgCl2溶液，按质量比为1: 1.2配制成氯氧镁水泥浆料；将氯氧镁水泥浆料、偏高岭土和浓度为4mol/L磷酸按质量比为:1: 0.15: 0.08混合制得改性氯氧镁水泥浆料3kg。(3) 4000目铁镁电气石粉体经过900°C煅烧0.5小时后，与400目硝酸铈粉体按质量比为1: 0.1均匀混合制得改性铁镁电气石负离子粉。(4)改性氯氧镁水泥浆料与改性铁镁电气石负离子粉按质量比为1: 0.1均匀混合，制备得到负离子功能浆料2kg。(5)将改性氯氧镁水泥浆料2.5kg，粒径为5mm 20mm花岗岩粒10kg，花岗岩抛光石粉0.12kg混合搅拌均匀，花岗岩粒质量含水率为8%，花岗岩抛光石粉质量含水率为18 %,注模成型长500mm、宽500mm、厚IOmm的人造石基体材料,30min后,将负离子功能衆料2kg均匀涂覆于基体板材面层上，厚度为约2_，自然养护7天后对面层抛光，即可制得具有负离子功能的无机人造石。 该具有负离子功能的无机人造石以JC/T1016-2006材料负离子法发生量测试方法检验，负离子释放量650个/cm3 ；以GB/T9966.2天然饰面石材试验方法第2部分检验，干燥弯曲强度18MPa，28天软化系数0.86，且在弯曲强度检测中，试件折断后其基体材料与面层仍紧密相连为一体，没有分层剥落；以GB/T9966.3天然饰面石材试验方法第3部分检验，吸水率为0.24 ;以DB44/T768-2010附录B莫氏硬度试验方法检验，其表面硬度为莫氏硬度4 ;以GB/T13891建筑饰面材料镜向光泽度测定方法检验，镜向光泽度为70.2GS。实施例3一种具有负离子功能的无机人造石的制备方法，包括如下步骤和工艺条件:(I)将高岭土在900°C下煅烧0.5小时制得偏高岭土。(2)将MgO与波美度为30° Β 的MgCl2溶液，按质量比为1:1配制成氯氧镁水泥浆料；将氯氧镁水泥浆料、偏高岭土和浓度为6mol/L磷酸按质量比为1: 0.1: 0.05混合制得改性氯氧镁水泥浆料3kg。(3) 4000目铁镁电气石粉体经过900°C煅烧0.5小时后，与400目硝酸铈粉体按质量比为1: 0.4均匀混合制得改性铁镁电气石负离子粉。(4)改性氯氧镁水泥浆料与改性铁镁电气石负离子粉按质量比为1: 0.3均匀混合，制备得到负离子功能浆料2kg。(5)将改性氯氧镁水泥衆料8kg,粒径为5mm 20mm花岗岩粒4kg,大理石抛光石粉0.3kg混合搅拌均匀，花岗岩粒质量含水率为9%，大理石抛光石粉质量含水率18%，注模成型长500mm、宽500mm、厚IOmm的人造石基体材料,35min后,将负离子功能衆料2kg均匀涂覆于基体板材面层上，厚度为约2_，自然养护7天后，即可制得具有负离子功能的无机人造石。该具有负离子功能的无机人造石以JC/T1016-2006材料负离子法发生量测试方法检验，负离子释放量850个/cm3 ；以GB/T9966.2天然饰面石材试验方法第2部分检验，干燥弯曲强度为21MPa，28天软化系数为0.90，且在弯曲强度检测中，试件折断后其基体材料与面层仍紧密相连为一体，没有分层剥落；以GB/T9966.3天然饰面石材试验方法第3部分检验，吸水率为0.19 ;&DB44/T768-2010附录B莫氏硬度试验方法检验，其表面硬度为莫氏 硬度5。
权利要求
1.一种具有负离子功能的无机人造石的制备方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件: (1)将MgO与波美度为25 32°Β 的MgCl2溶液，按质量比为1: 0.8 1.2配制成氯氧镁水泥浆料；氯氧镁水泥浆料与偏高岭土及浓度为4mol/L 10mol/L磷酸的质量比为:1: 0.02 0.15: 0.01 0.08，制备改性氯氧镁水泥浆料； (2)改性氯氧镁水泥浆料与负离子粉按质量比为1: 0.05 0.3均匀混合，制备得到负离子功能浆料；所述负离子粉通过如下方法制备:400 1280目铁镁电气石粉体经过800°C 900°C煅烧0.5-1小时后，与400 800目硝酸铈粉体按质量比为1: 0.1 0.4均勻混合； (3)改性氯氧镁水泥浆料、石粒和抛光石粉按质量比计为1: 0.5 4.0: 0.05 0.1，混合搅拌均勻后，注模成型IOmm 30mm无机人造石板材基体；30 40min后,将负离子功能浆料均匀涂覆于无机人造石板材基体上，厚度为I 3_，置于常温中养护7天后，即可制得具有负离子功能的无机人造石。
2.根据权利要求1所述具有负离子功能的无机人造石的制备法，其特征在于:所述偏高岭土为高岭土经过600°C 900°C煅烧0.5-2.5小时制得。
3.根据权利要求1所述具有负离子功能的无机人造石的制备方法，其特征在于:所述石粒为粒径5mm 20mm大理石或花岗岩碎粒,按质量百分比计,含水率均低于10%。
4.根据权利要求1所述具有负离子功能的无机人造石的制备方法，其特征在于:所述抛光石粉为加工大理石或花岗岩抛光过程产生的废石料粉浆，按质量百分比计，含水率均低于20%。
5.具有负离子功能的无机人造石，其特征在于其由权利要求1-4任一项所述制备方法制得；该具有负离子功能的无机人造石的离子释放为510个/cm3 1050个/cm3，干燥弯曲强度为18MPa 20MPa，28天软化系数为0.86 0.90 ;莫氏硬度为4 5 ;吸水率为0.19 0.24 ;抛光的具有负离子功能的无机人造石镜向光泽度为65.8GS 70.2GS。
全文摘要
本发明公开了一种具有负离子功能的无机人造石及其制备方法。该方法先将MgO与MgCl2溶液按比例配制成氯氧镁水泥浆料，再以偏高岭土和磷酸作为复合改性剂掺入到氯氧镁水泥浆料中制备改性氯氧镁水泥浆料；搅拌均匀后，注模成型为无机人造石板材基体。将负离子粉与改性氯氧镁水泥浆均匀混合，制备得到负离子功能浆料，均匀涂覆于基体板材面层上，常温养护7天后，根据需要抛光或不抛光，即制得具有负离子功能的无机人造石。该负离子功能无机人造石的负离子释放高于500个/cm3，干燥弯曲强度高于18MPa，弯曲强度28天软化系数达0.86以上。本发明不仅能利用石材废料，而且具有释放负离子功能的人造石有利于环保。
文档编号C04B41/65GK103232219SQ20131014647
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月24日 优先权日2013年4月24日
发明者苏达根, 李鸿棵, 钟明峰 申请人:华南理工大学