专利名称：一种透水砖及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种透水砖及其制备方法。
背景技术：
目前城市广场、商业街、人行道、社区活动地、停车场等的地面主要用花岗岩、大理石、釉面砖、水泥和柏油等不透水的材质铺设，不透水的地面对城市环境的危害非常大。下雨时，不透水地面完全阻止了雨水直接渗透入地，满地积水使人们的出行变得很不方便；宝贵的水资源最后随着排水管道流走，加重了城市排水设施的负担；雨水的大量流失导致地下水位难以回升，直接影响到城市植被的健康，使得城市中的地表植物难以正常生长，加重市政绿化负担；雨水的大量流失进一步加重城市的干旱、缺水问题。目前市场上的一些透水砖主要原料采用陶瓷或混凝土，陶瓷透水砖要采用大量的矿土资源，原料的开采造成对环境的破坏，陶瓷型透水砖生产工艺复杂，而且陶瓷基砖在成型烧结时需要耗费大量的能源，成本高，生产效率低，环保投入大，一次性投资规模大；混凝土透水砖虽然成本低，但现有的混凝土透水砖表面的颗粒粗大(一般骨料颗粒粒径为3mm-6mm)，靠表面的大孔隙透水，空隙率在20 %以上，容易被灰尘堵死，因此不能持续保持高的透水性能；而且由于空隙较大，其用于水过滤效果也较差。而目前出现的高分子材料透水砖，由于树脂等原料成本较高，很难大面积推广。另一方面，目前市场上的花岗岩、大理石和透水砖易渗污，如果沾上污溃不容易清理，影响美观，而釉面砖虽然耐沾污性好，但是不防滑，尤其在雨天或雪天，因路面湿滑而造成危险。
发明内容
本发明的目的在于克服现有地砖存在的透水性差、生产能耗较高、不耐沾污或不防滑的缺点，提供一种新的透水砖及其制备方法。因此，为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种透水砖，其特征在于，该透水砖包括透水砖主体和耐沾污涂料层，所述透水砖主体含有硅砂和固化后的粘结剂，所述透水砖主体的至少一个表面包括凹陷，该包括凹陷的表面上覆盖有所述耐沾污涂料层，且至少所述凹陷的一部分不被所述耐沾污涂料层所覆盖。另一方面，本发明提供了一种透水砖的制备方法，其特征在于，所述方法包括:(I)将粘结剂和硅砂的混合物固化形成至少一个表面包括凹陷的透水砖主体；(2)在步骤(I)得到的透水砖主体的包括凹陷的表面涂覆耐沾污涂料，进行干燥，形成耐沾污涂料层，并至少使所述凹陷的一部分不被所述耐沾污涂料覆盖。本发明提供的透水砖，由于至少一个表面包括凹陷，且至少凹陷的一部分不被耐沾污涂料层所覆盖，使得本发明提供的透水砖既具有优异的透水性，又具有良好的耐沾污性；本发明的透水砖主体由硅砂和粘结剂的混合物固化形成，通过毛细管渗水，不容易被灰尘堵死；耐沾污涂料层对透水砖主体的粗糙度影响不大，使透水砖具有防滑的特点；本发明的透水砖的耐沾污涂料层耐磨损，经耐磨性检测，磨坑长度可低至26.5 ;本发明的透水砖的制造方法简单，与瓷砖制造工艺相比，免除了烧结等工艺步骤，节约能源。本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式
部分予以详细说明。
具体实施例方式以下对本发明的具体实施方式
进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式
仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。一方面，本发明提供了一种透水砖，该透水砖包括透水砖主体和耐沾污涂料层，透水砖主体含有硅砂和固化后的粘结剂，透水砖主体的至少一个表面包括凹陷，该包括凹陷的表面上覆盖有耐沾污涂料层，且至少凹陷的一部分不被耐沾污涂料层所覆盖。优选地，凹陷为多个。优选地，凹陷位于透水砖主体的一个表面上，即作为路面的表面即可。本发明中，至少凹陷的一部分不被耐沾污涂料层所覆盖，即凹陷中存在不被耐沾污涂料层覆盖的部分，使水能够从不被耐沾污涂料层覆盖的部分透过该透水砖，达到透水砖透水的目的。该不被耐沾污涂料层所覆盖的部分可以是凹陷的任意一部分或凹陷的全部，从涂覆耐沾污涂料时操作方便的方面考虑，优选为凹陷的最低处不被耐沾污涂料层所覆盖，进一步优选为凹陷全部不被耐沾污涂料层所覆盖。本发明中，在一个包括凹陷的表面上的凹陷的表面积之和与该表面的表面积之比优选为1: 2-8，进一步优选为1: 2-5。凹陷的开口的圆当量直径优选为50-300mm，进一步优选为100-200mm。凹陷的深度优选为2-10mm,进一步优选为4_8mm。本发明中，凹陷的开口的圆当量直径是指与凹陷在包括凹陷的表面上所形成的开口的面积相等的圆的直径，采用精度为0.1mm的尺子测定。本发明中，所述凹陷的深度是指凹陷的最低处到包括凹陷的表面的距离。采用精度为0.1mm的尺子测定。本发明中，所述表面积采用精度为0.1mm的尺子测定并计算。本发明中，如果耐沾污涂料的附着过多，会影响透水砖主体的粗糙度，使透水砖的防滑性能降低，而耐沾污涂料的附着过少，会降低透水砖的耐沾污性。在本发明中，相对于包括凹陷的表面的表面积，耐沾污涂料层的附着量优选为20-200g/m2，进一步优选为50-150g/m2。本发明中，所述耐沾污涂料层由氟碳涂料形成。氟碳涂料是指以氟树脂为主要成膜物质的涂料；又称氟碳漆、氟涂料、氟树脂涂料等。所述氟碳涂料可以使用市售的水性氟碳涂料和/或溶剂型氟碳涂料，作为市售的水性氟碳涂料，例如有北京之途化工的水性氟碳乳液ZT-302，作为市售的溶剂型氟碳涂料，例如有北京百慕新材的881-Y11。为了进一步提高本发明的透水砖的耐沾污、防滑、耐磨等性能，优选使用溶剂型氟碳涂料。另外，所述耐沾污涂料层中还可以含有有机硅防污剂，此时，有机硅防污剂与氟碳涂料的重量比优选为1: 40-80ο所述有机娃防污剂可以使用市售商品，例如可以使用道康宁IE-6683、道康宁520。由于同一粒径的硅砂，随粘结剂用量的增加可以提高硅砂间的结合力，从而提高透水砖的抗压强度，但过多的粘结剂用量，会填充到硅砂的间隙，使透水砖的透水性能有所降低，因此，所述透水砖主体中的粘结剂和硅砂的质量比优选为1-20: 100，更优选
2-10: 100。在本发明中，对所述硅砂的来源没有任何限制，可以使用选自海砂、潮砂、河砂、风积砂、人工砂和再生砂中的一种或几种。硅砂的粒径优选为0.05-2mm，进一步优选为0.1-0.8mm。在本发明中，粘结剂优选为选自环氧树脂胶粘剂、聚氨酯胶粘剂和丙烯酸树脂胶粘剂中的一种或几种。所述环氧树脂胶粘剂一般含有环氧树脂主体材料和环氧树脂的固化齐 。所述聚氨酯胶粘剂一般含有聚氨酯主体材料和催化剂。在本发明中，对所述环氧树脂的固化剂没有特别的限定，本领域技术人员可以根据所选用的环氧树脂，选用固化剂的种类和用量。并且，可以根据需要选择适当的固化条件。在本发明中，上述环氧树脂优选使用环氧当量为35-55mol/100g的环氧树脂，进一步优选使用选自脂环族型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、有机硅改性双酚A型环氧树月旨、饱和缩水甘油酯型环氧树脂、杂环型和混合型环氧树脂中的一种或几种，更优选使用氢化双酚A型环氧树脂。在本发明中，所述环氧树脂的固化剂优选为脂肪族多胺或脂环族多胺型固化剂；所述环氧树脂的固化剂的用量与环氧树脂的质量比优选为5-60: 100。上述聚氨酯胶粘剂的聚氨酯主体材料优选使用多异氰酸酯和脂肪族多元醇的混合物，其中作为多异氰酸酯可以举出1，6_己二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、甲基环己基二异氰酸酯(HTDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)、1，6-己二异氰酸酯缩二脲、I，6-己二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体、甲苯二异氰酸酯(TDI)和1，6_己二异氰酸酯(HDI)的混合三聚体或预聚体中的一种或几种；作为脂肪族多元醇可以举出聚酯多元醇、四氢呋喃为基的聚醚多元 醇、含羟基的丙烯酸树脂或有机硅树脂中的一种或几种。在本发明中，所述聚氨酯胶粘剂的催化剂优选为有机锡系或铅系催化剂中的一种或几种；所述的有机锡系催化剂可以为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸亚锡；所述的铅系催化剂可以为环烷酸铅或异辛酸铅。在本发明中，对所述聚氨酯胶粘剂的催化剂的用量没有特别的限定。在本发明的聚氨酯胶粘剂中还可以添加扩链剂与交联剂，所述扩链剂优选为1，4- 丁二醇、1，6-己二醇、3，3’ -二氯-4，4’ - 二氨基-二苯基甲烷(MOCA)，所述交联剂优选
为三羟甲基丙烷。而且，本发明的聚氨酯胶粘剂中还可以添加有氨酯级溶剂，所述氨酯级溶剂优选为醋酸乙酯、醋酸甲酯、丁二酸二甲酯、丁二酸二乙酯中的一种或几种。为了增强硅砂之间的粘结强度，透水砖主体中还可以含有含硅、钛或磷元素的偶联剂，所述偶联剂的质量为所述粘结剂质量的0-10%，优选0.5-5%。偶联剂可以举出例如乙稀基二乙氧基娃烧、Y ~缩水甘油酿氧丙氧基丙基二甲氧基娃烧等中的一种或多种。透水砖主体中还可以含有光稳定剂和/或抗氧化剂，光稳定剂和/或抗氧化剂的质量可以为粘结剂质量的0.1-5%。光稳定剂可以使用二苯甲酮类、水杨酸酯类、苯并三唑类、受阻胺类、光稳定剂HPT和光稳定剂EPU中的任一种或几种。二苯甲酮类例如有UV-207、UV-9、UV-531、UV-A、MA、D49和光稳定剂-50等；水杨酸酯类例如有光稳定剂TBS、光稳定剂BAD等；苯并三唑类例如有UV-P、UV-320、UV-326、UV-327、UV-328和UV-5411等；受阻胺类例如有光稳定剂744、光稳定剂144、受阻胺770、光稳定剂292等。抗氧化剂可以使用抗氧化剂1222、AT-76、抗氧化剂2246_S、AT_59、抗氧化剂1035、抗氧化剂1098、抗氧化剂3125、TPP、TNPP、AT-168、抗氧化剂245、GA-80、抗氧化剂858、抗氧化剂1010中的一种或几种。为了提高透水砖的透水性，透水砖主体中还可以含有亲水性无机材料，亲水性无机材料优选为硅藻土、膨润土、珍珠岩中的一种或几种，亲水性无机材料的质量为硅砂质量的 4-99%。本发明通过粘结剂将硅砂粘结在一起固化成型后，硅砂之间形成无数相互贯通的亲水性毛细管。根据本发明的透水砖的透水系数优选大于等于0.0lcm/s，进一步优选为0.03-0.07cm/s。另一方面，本发明还提供了一种透水砖的制备方法，该方法包括:(I)将粘结剂和硅砂的混合物固化形成至少一个表面包括凹陷的透水砖主体；(2)在步骤(I)得到的透水砖主体的包括凹陷的表面涂覆耐沾污涂料，进行干燥，形成耐沾污涂料层，并至少使所述凹陷的一部分不被所述耐沾污涂料覆盖。形成至少一个表面包括凹陷的透水砖主体的方法无特殊要求，可以采用本领域技术人员所能想到的各种方法，从方便透水砖主体制备的方面考虑，优选为将粘结剂和硅砂的混合物倒入制作透水砖主体的模具的腔体中并固化成型，腔体的底面包括凸起。本发明中，为了满足透水砖主体表面的凹陷的需求，相应地，凸起的表面积之和与腔体的底面的表面积之比优选为1: 2-8，进一步优选为1: 2-5 ;凸起的基底的圆当量直径优选为50-300mm，进一步优选为100-200mm ;凸起的高度优选为2_10mm，进一步优选为4-8mm。本发明中，至少使凹陷的一部分不被耐沾污涂料覆盖的方法无特殊要求，可以采用本领域技术人员所能想到的各种方法，从方便操作的方面考虑，优选使用一种掩盖剂将凹陷的至少一部分覆盖，然后在该包括凹陷的表面涂覆耐沾污涂料，之后除去掩盖剂。对于掩盖剂无特殊要求，可以采用本领域技术人员所能想到的各种掩盖剂。如前所述，至少使凹陷的一部分不被耐沾污涂料覆盖优选为使凹陷的最低处不被耐沾污涂料覆盖，进一步优选为使凹陷全部不被耐沾污涂料覆盖。在上述优选情况下，即凹陷的最低处不被耐沾污涂料覆盖，或者凹陷全部不被耐沾污涂料覆盖，掩盖剂可以采用砂子，即用砂子填充凹陷的最低处或全部，然后在包括凹陷的表面涂覆耐沾污涂料，之后将砂子除去。本发明中，优选地，将粘结剂和硅砂的混合物固化形成一个表面包括凹陷的透水砖主体，即作为路面的表面即可。本发明中，为了使耐沾污涂料不堵塞透水砖主体的空隙，并且使耐沾污涂料涂覆均匀，优选通过喷涂或刷涂的方式涂覆耐沾污涂料。耐沾污涂料优选为氟碳涂料，由于在前面已经对耐沾污涂料的涂覆量、氟碳涂料进行了详细说明，在此不再赘述。本发明中，为了有利于表面涂层的稳定，干燥的方法优选为在20-80°C下放置
2-24小时。以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式
中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。实施例以下的实施例将对本发明作进一步的说明，但并不因此限制本发明。在以下实施例中:采用GB/T9780-2005评定制得的透水砖的耐沾污性等级，评价标准如下表I所示。表I
权利要求
1.一种透水砖，其特征在于，该透水砖包括透水砖主体和耐沾污涂料层，所述透水砖主体含有硅砂和固化后的粘结剂，所述透水砖主体的至少一个表面包括凹陷，该包括凹陷的表面上覆盖有所述耐沾污涂料层，且至少所述凹陷的一部分不被所述耐沾污涂料层所覆至JHL ο
2.根据权利要求1所述的透水砖，其中，所述凹陷为多个，且优选多个所述凹陷位于透水砖主体的一个表面上。
3.根据权利要求1或2所述的透水砖，其中，所述凹陷的最低处不被所述耐沾污涂料层所覆盖，优选地，所述凹陷全部不被所述耐沾污涂料层所覆盖。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的透水砖，其中，在一个所述包括凹陷的表面上的所述凹陷的表面积之和与该表面的表面积之比为1: 2-8。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的透水砖，其中，所述凹陷的开口的圆当量直径为50-300mm,所述凹陷的深度为2_10mm。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的透水砖，其中，相对于所述包括凹陷的表面的表面积，所述耐沾污涂料层的附着量为20-200g/m2，优选为50-150g/m2。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的透水砖，其中，所述耐沾污涂料层由氟碳涂料形成。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的透水砖，其中，所述透水砖的透水系数大于等于 0.0Icm/s。
9.一种透水砖的制备方法，其特征在于，所述方法包括: (1)将粘结剂和硅砂的混合物固化形成至少一个表面包括凹陷的透水砖主体； (2)在步骤(I)得到的透水砖主体的包括凹陷的表面涂覆耐沾污涂料，进行干燥，形成耐沾污涂料层，并至少使所述凹陷的一部分不被所述耐沾污涂料覆盖。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，将粘结剂和硅砂的混合物固化形成一个表面包括凹陷的透水砖主体。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述形成一个表面包括凹陷的透水砖主体的方法包括将粘结剂和硅砂的混合物倒入制作透水砖主体的模具的腔体中并固化成型，其中，所述腔体的底面包括凸起。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述凸起的表面积之和与所述腔体的底面的表面积之比为1: 2-8。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述凸起的基底的圆当量直径为50-300mm,所述凸起的高度为2_10mm。
14.根据权利要求9-13中任意一项所述的方法，其中，所述至少使所述凹陷的一部分不被所述耐沾污涂料覆盖的方法包括使用一种掩盖剂将所述凹陷的至少一部分覆盖，然后在该包括凹陷的表面涂覆所述耐沾污涂料，之后除去所述掩盖剂。
15.根据权利要求9-14中任意一项所述的方法，其中，使所述凹陷的最低处不被所述耐沾污涂料覆盖，优选地，使所述凹陷全部不被所述耐沾污涂料覆盖。
16.根据权利要求9-15中任意一项所述的方法，其中，相对于所述包括凹陷的表面的表面积，所述耐沾污涂料的涂覆量为20-200g/m2，优选为50-150g/m2。
17.根据权利要求9-16中任意一项所述的方法，其中，所述耐沾污涂料为氟碳涂料。
全文摘要
本发明公开了一种透水砖，其特征在于，该透水砖包括透水砖主体和耐沾污涂料层，所述透水砖主体含有硅砂和固化后的粘结剂，所述透水砖主体的至少一个表面包括凹陷，该包括凹陷的表面上覆盖有所述耐沾污涂料层，且至少所述凹陷的一部分不被所述耐沾污涂料层所覆盖。本发明还公开了一种透水砖的制备方法，其特征在于，所述方法包括(1)将粘结剂和硅砂的混合物固化形成至少一个表面包括凹陷的透水砖主体；(2)在步骤(1)得到的透水砖主体的包括凹陷的表面涂覆耐沾污涂料，形成耐沾污涂料层，并至少使所述凹陷的一部分不被所述耐沾污涂料覆盖。本发明的透水砖具有优异的耐沾污性、抗压强度、透水性、耐磨性及防滑性，适合铺设在各种地面。
文档编号E01C15/00GK103088742SQ20111034797
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月7日 优先权日2011年11月7日
发明者秦升益 申请人:北京仁创科技集团有限公司