本发明涉及人造板材技术领域，特别涉及一种硬度和韧度可调的人造石板材及其制备方法。
背景技术：
随着人们生活水平提高和审美观点的发展，对高端建筑材料、居家装饰、汽车装备等设施的要求越来越高。特别是，石英石、硅钙板、防护板、隔离板等人造硬质板材作为一种新兴的台柜面材料，可望完全取代具有放射危险性以及较差耐污性的花岗石和大理石，在欧美越来越多地进入到了消费者家庭和酒店、医院、实验室等公共设施。特别是2006年的米兰国际橱柜展，世界各国名牌橱柜推出的新品都可以明显感觉到这种趋势。行业专家预计，未来5年人造硬质板材产品发展规模将以每年500%的速度递增，具有巨大的市场空间。我国人造硬质材料的研究起步较晚。人造硬质材料由于色彩鲜艳，表面光滑、柔润，易加工成成型，进入社会马上被消费者接受，被广泛应用于整体厨房、酒店吧台、卫生间、医院和实验室台面等领域。人造硬质板材虽拥有如此吸引人的用途时，但是一直存在强度低、重量大、易老化、以及耐久、耐污与耐候性差等缺陷。特别是，普通人造硬质板材在极冷极热的条件下易炸裂，如东北地区寒冷的环境使得人造硬质材料变得更加硬脆，在运输过程中容易损坏。在厨房里，普通人造硬质板材在遇到高温加热与低温冷冻交替变化时，易产生裂缝，甚至炸裂，危害到用户的财产和生命安全。另外，这些产品生产也存在工艺复杂、原料成本高、生产工艺复杂等局限性，极大地影响着企业的生产效益。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种硬度和韧度可调的人造石板材及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明提供了一种硬度和韧度可调的人造石板材，其中，包括以下组分：不饱和混合树脂6% - 12%、色浆2.5% - 4%、硬质材料80%-90%、促进剂0.3% - 0.6%、偶联剂0.3% - 0.7%和固化剂0.5% - 1%。
其中，所述不饱和混合树脂包括纳米二氧化硅掺杂的柔性不饱和聚酯树脂和普通树脂，其质量配比为1:0-5。
其中，所述纳米二氧化硅掺杂的柔性不饱和聚酯树脂（例如，亚邦80F）中，纳米二氧化硅与柔性不饱和树脂的质量份数比为：1:25-150。
其中，所述硬质材料为不同粒径的石英砂、矿渣或碎石，其质量份数为：6-8mm5-7份，8-16mm15-17份，16-26mm5-9份，26-40mm5-9份，40-70mm10-13份和325粉20-23份。
其中，所述的促进剂为环烷酸钴。
其中，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH570。
其中，所述的固化剂为过氧化甲乙酮。
其中，所述掺杂用的纳米二氧化硅的尺寸为10-20 nm。
其中，所述柔性不饱和聚酯树脂，其制备方法是将二元醇与二元酸或酸酐按照1:2-3的比例在200℃左右缩聚反应8-12小时，至酸值40-50mgKOH/g，降温，进而加入油酸（一元酸）缩聚反应2-3小时至反应完全，经过减压真空处理，至酸值25-35mgKOH/g，再加入反应物重量百分比0.01 %-0.05%的添加剂；冷却，最后加入余量的稀释剂；添加剂可以为聚醋酸乙烯酯(PVAC)、聚苯乙烯(PST)、热塑性聚氨酯、热塑性聚酯，其中的一种或几种；稀释剂可以为苯乙烯、邻苯二甲酸二烯丙酯或者邻苯二甲酸二烯丙酯。例如，亚邦80F。
普通树脂可以选用不饱和聚酯树脂7937、7940或者7982，其主要原材料是邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、新戊二醇、甲基丙烯酸甲酯、二甘醇；其制备方法是将二元醇、二元酸酐依次投入反应釜中，通入氮气，在1-2h内升温至160-165℃，进行第一次保温，再用2.5-3h升温至205-208℃，进行第二次保温；在第二次保温开始时，每隔0.5h进行一次酸值取样分析，当取样酸值达到50-65时，开始抽真空，在20-30min内将反应釜内压力降至-90—-85KPa，当酸值达到30-33时开始降温；当反应釜温度降至180-190℃时，向反应釜中加入对苯二酚，继续降温到110-130℃，并用苯乙烯混合液稀释，之后继续降温至55-65℃，向反应釜内加入MMA（甲基丙烯酸甲酯），搅拌15-25min，冷却。可以有效的解决传统的不饱和聚酯树脂的加工过程中，有毒苯乙烯的挥发量较大的问题。
另外，本发明还公开了所述的硬度和韧度可调的人造石板材的制备方法，包括以下步骤：
第一步、将色浆，加入到不饱和混合树脂中充分搅拌均匀，分别加入促进剂和偶联剂充分搅拌，保持搅拌温度在20-25℃；进而加入固化剂搅拌，2分钟后，迅速加入到装有硬质材料的搅拌器中，顺时针搅拌5 min，逆时针搅拌5 min，待物料搅拌均匀后下料；
第二步、将第一步的物料从搅拌器中下料过筛到铺边条和纸的模具中，根据不同板材厚度下料到相应的重量，铺平后盖上纸；
第三步、将载有物料的模具转入压机中，经过抽真空压制成型；
第四步、将成型后的板材去除上层纸和边条转入到窑炉中，窑炉温度在100-120℃，2h后板材固化，将板材从模具中起板，再放置24-48h进行后固化；
第五步、将完全固化后的板材转入抛光线，首先是将板材定厚抛光，其次将板材切边，最后进行打磨抛光；
第六步、将制备得到板材产品，经过检验、分级、包装，入库。
本发明的有益效果是：充分利用了柔性不饱和聚酯树脂的独特化学成分，以增加聚酯链中δ键，进而借助掺杂的纳米SiO2所具有的尺寸效应、高比表面积等纳米功能材料特性，经与普通树脂按不同配比形成高性能的不饱和混合树脂，进而结合色浆、苯乙烯、固化剂过氧化甲乙酮(MBKP)、促进剂环烷酸钴等配料，籍以生成大量的纤维化物质，实现对板材的基体强度、柔韧性、和抗冲击性能的调控；经测试，由此制得的人造硬质板材（人造石英石、硅钙板、防护板、隔离板等），其强度和韧性可调（最大承重弯曲60度后可自恢复），抗冲击能力是同类产品的500多倍，并具有无毒、抗炸裂、无辐射、绿色、环保、刮不花、易清洁、防火耐热、性价比高、耐酸碱、抗褪色和老化、表面平整、光亮、色彩艳丽丰富等特点；特别是，能普遍适用于东北地区极寒天气以及厨房台面的骤热骤冷环境，可广泛应用于制作橱柜台、窗台、餐台、商业台、写字台、电脑台、酒吧台、以及医院和实验室台面等。此外，生产工艺简单，所用原料均属工业废弃物，减少了对自然的损耗，节约了大量自然资源，降低了产品成本，有助于促进绿色循环经济的发展。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步说明，但不以任何形式限制本发明。
实施例1
本发明的组分中，不饱和混合树脂8kg、色浆4kg、硬质材料86kg、促进剂0.3kg、偶联剂0.7kg和固化剂1kg。不饱和混合树脂由4kg掺杂纳米二氧化硅的柔性不饱和树脂和4kg普通树脂配合。0.15kg纳米二氧化硅与3.85kg柔性不饱和树脂（例如，亚邦80F）掺杂。普通树脂选用不饱和聚酯树脂7937。
硬质材料为不同粒径的石英砂、矿渣或碎石，其中成分：6-8mm7.72kg，8-16mm18.7kg，16-26mm9.9kg，26-40mm9.9kg，40-70mm14.3kg和325粉25.48kg。促进剂为环烷酸钴。偶联剂为硅烷偶联剂KH570。固化剂为过氧化甲乙酮。掺杂用的纳米二氧化硅的尺寸为10-20 nm。
制备方法包括以下步骤：
第一步、将色浆，加入到不饱和混合树脂中充分搅拌均匀，分别加入促进剂和偶联剂充分搅拌，保持搅拌温度在20-25℃；进而加入固化剂搅拌，2分钟后，迅速加入到装有硬质材料的搅拌器中，顺时针搅拌5 min，逆时针搅拌5 min，待物料搅拌均匀后下料；
第二步、将第一步的物料从搅拌器中下料过筛到铺边条和纸的模具中，根据不同板材厚度下料到相应的重量，铺平后盖上纸；
第三步、将载有物料的模具转入压机中，经过抽真空压制成型；
第四步、将成型后的板材去除上层纸和边条转入到窑炉中，窑炉温度在100-120℃，2h后板材固化，将板材从模具中起板，再放置24-48h进行后固化；
第五步、将完全固化后的板材转入抛光线，首先是将板材定厚抛光，其次将板材切边，最后进行打磨抛光；
第六步、将制备得到板材产品，经过检验、分级、包装，入库。
实施例2
本发明的组分中，不饱和混合树脂12kg、色浆4kg、硬质材料82kg、促进剂0.6kg、偶联剂0.4kg和固化剂1kg。不饱和混合树脂由2kg掺杂纳米二氧化硅的柔性不饱和树脂和10kg普通树脂配合。0.01kg纳米二氧化硅与1.99kg柔性不饱和树脂亚邦80F掺杂。普通树脂选用不饱和聚酯树脂7940。
硬质材料为不同粒径的石英砂、矿渣或碎石，其中成分：6-8mm7.36kg，8-16mm17.87kg，16-26mm9.46kg，26-40mm9.46kg，40-70mm13.67kg和325粉24.18kg。促进剂为环烷酸钴。偶联剂为硅烷偶联剂KH570。固化剂为过氧化甲乙酮。掺杂用的纳米二氧化硅的尺寸为10-20 nm。
制备方法包括以下步骤：
第一步、将色浆，加入到不饱和混合树脂中充分搅拌均匀，分别加入促进剂和偶联剂充分搅拌，保持搅拌温度在20-25℃；进而加入固化剂搅拌，2分钟后，迅速加入到装有硬质材料的搅拌器中，顺时针搅拌5 min，逆时针搅拌5 min，待物料搅拌均匀后下料；
第二步、将第一步的物料从搅拌器中下料过筛到铺边条和纸的模具中，根据不同板材厚度下料到相应的重量，铺平后盖上纸；
第三步、将载有物料的模具转入压机中，经过抽真空压制成型；
第四步、将成型后的板材去除上层纸和边条转入到窑炉中，窑炉温度在100-120℃，2h后板材固化，将板材从模具中起板，再放置24-48h进行后固化；
第五步、将完全固化后的板材转入抛光线，首先是将板材定厚抛光，其次将板材切边，最后进行打磨抛光；
第六步、将制备得到板材产品，经过检验、分级、包装，入库。
实施例3
本发明的组分中，不饱和混合树脂8kg、色浆3kg、硬质材料87kg、促进剂0.5kg、偶联剂0.5kg和固化剂1kg。树脂由4kg掺杂纳米二氧化硅的柔性不饱和树脂和4kg普通树脂配合。0.04kg纳米二氧化硅与3.96kg柔性不饱和树脂亚邦80F掺杂。普通树脂选用不饱和聚酯树脂7982。
硬质材料为不同粒径的石英砂、矿渣或碎石，其中成分：6-8mm7.8kg，8-16mm19kg，16-26mm10kg，26-40mm10kg，40-70mm14.5kg和325粉25.7kg。促进剂为环烷酸钴。偶联剂为硅烷偶联剂KH570。固化剂为过氧化甲乙酮。掺杂用的纳米二氧化硅的尺寸为10-20 nm。
制备方法包括以下步骤：
第一步、将色浆，加入到不饱和混合树脂中充分搅拌均匀，分别加入促进剂和偶联剂充分搅拌，保持搅拌温度在20-25℃；进而加入固化剂搅拌，2分钟后，迅速加入到装有硬质材料的搅拌器中，顺时针搅拌5 min，逆时针搅拌5 min，待物料搅拌均匀后下料；
第二步、将第一步的物料从搅拌器中下料过筛到铺边条和纸的模具中，根据不同板材厚度下料到相应的重量，铺平后盖上纸；
第三步、将载有物料的模具转入压机中，经过抽真空压制成型；
第四步、将成型后的板材去除上层纸和边条转入到窑炉中，窑炉温度在100-120℃，2h后板材固化，将板材从模具中起板，再放置24-48h进行后固化；
第五步、将完全固化后的板材转入抛光线，首先是将板材定厚抛光，其次将板材切边，最后进行打磨抛光；
第六步、将制备得到板材产品，经过检验、分级、包装，入库。
实施例4
本发明的组分中，不饱和混合树脂10kg、色浆3kg、硬质材料85kg、促进剂0.5kg、偶联剂0.5kg和固化剂1kg。树脂由5kg掺杂纳米二氧化硅的柔性不饱和树脂和5kg普通树脂7937配合。0.05kg纳米二氧化硅与4.95kg柔性不饱和树脂掺杂。
硬质材料为不同粒径的石英砂、矿渣或碎石，其中成分：6-8mm7.63kg，8-16mm18.53kg，16-26mm9.8kg，26-40mm9.8kg，40-70mm14.17kg和325粉25.07kg。促进剂为环烷酸钴。偶联剂为硅烷偶联剂KH570。固化剂为过氧化甲乙酮。掺杂用的纳米二氧化硅的尺寸为10-20 nm。
制备方法包括以下步骤：
第一步、将色浆，加入到不饱和混合树脂中充分搅拌均匀，分别加入促进剂和偶联剂充分搅拌，保持搅拌温度在20-25℃；进而加入固化剂搅拌，2分钟后，迅速加入到装有硬质材料的搅拌器中，顺时针搅拌5 min，逆时针搅拌5 min，待物料搅拌均匀后下料；
第二步、将第一步的物料从搅拌器中下料过筛到铺边条和纸的模具中，根据不同板材厚度下料到相应的重量，铺平后盖上纸；
第三步、将载有物料的模具转入压机中，经过抽真空压制成型；
第四步、将成型后的板材去除上层纸和边条转入到窑炉中，窑炉温度在100-120℃，2h后板材固化，将板材从模具中起板，再放置24-48h进行后固化；
第五步、将完全固化后的板材转入抛光线，首先是将板材定厚抛光，其次将板材切边，最后进行打磨抛光；
第六步、将制备得到板材产品，经过检验、分级、包装，入库。
板材的性能测试
对上述实施实例中制得的人造石英石、硅钙板、防护板、隔离板等人造硬质板材产品进行性能测试，所得结果如表1所示，并与普通板材进行比较。
表1 强度和韧性可调的人造硬质板材的性能参数
结果表明，经参考行业相应标准，以本配方制备的板材，其各项指标均明示优于行业标准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。