本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种绿色环保型瓷砖粘接剂及其制备方法。
背景技术
瓷砖粘接剂，是一种高品质环保型聚合物水泥基复合粘结材料，属于面砖材料中的一种，它是以优质的水泥及优质的石英砂及聚合物胶粘剂为主料，加上配比准确的各种添加剂经混合机搅拌均混而成的粉状粘结材料，该产品具有一定的柔韧性，从根本上解决建筑装饰装修中所存在的开裂、空鼓、脱落以及渗漏等弊病。
现有瓷砖粘接剂中的原料采用有机原料进行组配，有机原料易释放出有害物质，不符合绿色环保要求，中国专利文献(公告号：cn106010388b)公开了一种瓷砖粘结剂，它包括了如下重量百分比的组分：去离子水16-17％；母液73-75％；丁苯乳胶7-9％；杀菌剂0.2％；丙二醇1.5-2.0％；其中，所述的母液包括如下重量百分比的组分：去离子水43-48％；软单体46-51％；硬单体0.55-0.75％；功能性单体1.4-2.0％；引发剂0.20-0.30％；保护胶体1.1-1.3％；乳化剂0.7-1.0％；有机氨ph调节剂0.6-0.8％；缓冲剂0.2-0.3％，该粘接剂中母液、丁苯乳胶等原料多为有机材料，环保性较差。
此外，现有粘接剂中采用有机无机原料进行混配，或全采用无机原料组配，环保性上得到了很大改善，但未考虑到原料之间界面粘接强度、化学粘接力，继而导致整体配料粘接强度下降。中国专利文献(公开号：cn107162523a)公开了一种瓷砖粘接剂及其制备方法，其中，该瓷砖粘接剂按重量份比，石英砂55～70份；硅酸盐水泥18～23份；超细水泥7～9份；粉煤灰4～6份；微硅粉1.0～2.0份；膨胀剂1.0～2.0份；引气剂0.045～0.055份；减水剂0.2～0.3份；聚丙烯纤维0.08～1.0份；硅酸铝镁触变剂0.09～0.11份；所述微硅粉的粒径为0.1～0.3um；所述超细水泥的粒径为600～800目，该粘接剂全采用无机材料组配，虽绿色环保，但原料中添加的聚丙烯纤维强度等性能虽好，但其表面亲水性差，不易与其他原料组配，反而降低了材料的整体强度；基于此，本发明经过进一步研究，制备出绿色环保且性能更完善的瓷砖粘接剂。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种绿色环保型瓷砖粘接剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种绿色环保型瓷砖粘接剂，包括以下重量份的原料：
硅酸盐水泥22-28份、集料复混物44-52份、聚丙烯纤维复配改性八面沸石12-16份、改性稻壳灰5-9份、叶腊石粉1.2-1.8份、纳米组合物1-3份、纳米石墨烯粉0.5-0.9份、无机触变剂0.1-0.3份、减水剂0.2-0.5份、去离子水12-20份；
所述聚丙烯纤维复配改性八面沸石的制备方法为：
步骤一，制备改性八面沸石：将八面沸石先进行酸化，再碱化，随后加入到去离子水中进行搅拌清洗，至洗涤液为中性，将清洗后的八面沸石进行研磨，过240-300目筛，随后加入到磁力搅拌器中，备用，再向其中加入八面沸石总质量6-10％的十二烷基硫酸钠进行搅拌，搅拌转速升至65-75r/min，搅拌15-25min，随后加入纳米纤维粉，进行超声分散15-25min，随后再抽滤、干燥，研磨过30-70目筛，备用；
步骤二，聚丙烯纤维复配改性八面沸石的制备：将聚丙烯、步骤一制备的改性八面沸石，按照重量比85:15进行混合，随后进行共混挤出，挤出温度为165-175℃，随后再干燥，再送入多功能熔融纺丝机中，形成出生纤维，其中，纺丝温度220-230℃，卷绕速度为152-154m/min；出生纤维后拉伸4倍，拉伸温度123-125℃，定型温度为130℃，即得备用纤维，随后将备用纤维再进行电晕处理，电晕处理功率为5kw，处理温度为25℃，处理时间为10min，即得聚丙烯纤维复配改性八面沸石。
作为本发明的进一步方案是：所述绿色环保型瓷砖粘接剂包括以下重量份的原料：
硅酸盐水泥24-27份、集料复混物45-51份、聚丙烯纤维复配改性八面沸石13-15份、改性稻壳灰6-9份、叶腊石粉1.4-1.8份、纳米组合物2-3份、纳米石墨烯粉0.6-0.8份、无机触变剂0.2-0.3份、减水剂0.3-0.5份、去离子水14-18份。
作为本发明的进一步方案是：所述绿色环保型瓷砖粘接剂包括以下重量份的原料：
硅酸盐水泥25份、集料复混物48份、聚丙烯纤维复配改性八面沸石14份、改性稻壳灰7份、叶腊石粉1.5份、纳米组合物2份、纳米石墨烯粉0.7份、无机触变剂0.2份、减水剂0.35份、去离子水16份。
作为本发明的进一步方案是：所述集料复混物为粗骨料、细骨料按照重量比1:9组成的复混物，其中粗骨料为花岗岩碎石，细骨料为石英砂。
作为本发明的进一步方案是：所述聚丙烯纤维复配改性八面沸石的制备方法中纳米纤维粉为纳米纤维粉r51。
作为本发明的进一步方案是：所述稻壳灰制备方法为将稻壳进行高温灼烧，灼烧温度为750-850℃形成稻壳灰，随后将稻壳灰加入到去离子水中，边搅拌边加入，随后再加入稻壳灰总量12-18％的木质素，继续搅拌6-12min，随后再抽滤、干燥，再送入蒸汽爆破机物料仓中，通入饱和蒸汽，压力为1.1-1.5mpa，时间为20-30s，随后进行泄压，即得稻壳灰。
作为本发明的进一步方案是：所述纳米组合物为纳米碳酸钙、纳米陶瓷粉按照重量比4:1组成，其中纳米碳酸钙的粒径为40nm，纳米陶瓷粉粒径为60nm。
作为本发明的进一步方案是：所述无机触变剂为气相二氧化硅，减水剂为聚羧酸减水剂。
本发明还提供了一种制备绿色环保型瓷砖粘接剂的方法，包括以下步骤：
步骤一，将硅酸盐水泥、聚丙烯纤维复配改性八面沸石、改性稻壳灰、纳米组合物、纳米石墨烯粉，进行干混低速搅拌，得到预混料a；
步骤二，将步骤一得到的预混料a、叶腊石粉、集料复混物进行高速搅拌，得到预混料b；
步骤三，将步骤二中的预混料b、无机触变剂、减水剂、去离子水进行二次低速搅拌，即得本发明的瓷砖粘接剂。
作为本发明的进一步方案是：所述步骤一干混低速搅拌中搅拌转速为55-65r/min，搅拌时间为25min；步骤二高速搅拌中搅拌转速为105-115r/min，搅拌时间为10min；步骤三中二次低速搅拌的搅拌转速为35-45r/min，搅拌时间为35min。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明以硅酸盐水泥、集料复混物作为主要基体，再搭配其他无机材料，原料均采用无机原料，绿色环保，且粘接强度大，本发明中改性稻壳灰，稻壳灰比表面积大，木质素在混凝土中具有分散性，采用稻壳灰与木质素经过混合，再蒸汽爆破处理，可增强粘接剂原料之间的紧密度，提高各原料之间的化学作用力，同时与纳米组合物起到协同作用，可进一步增强胶黏剂粘接强度，添加的叶腊石粉为层状结构，降低纳米微粒在混凝土中团聚，同时增强改性稻壳灰、聚丙烯纤维复配改性八面沸石在基体中分散性。
(2)本发明采用改性八面沸石与聚丙烯进行共混挤出，再拉丝，改性八面沸石将八面沸石先进行活化处理，随后与纳米纤维粉混合，纳米纤维粉具有表面积大特点，而八面沸石为硅氧四面体及铝氧四面体基本结构单元所构成，经纳米纤维改性后，应用在聚丙烯中提高聚丙烯纤维的亲水性，以及增强与混凝土基体的界面粘接性。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的实施例中所用的原料及制造商如下：
本发明的实施例中所用的原料如下：
硅酸盐水泥，绵竹白川特种水泥有限公司；花岗岩碎石，日照万山石业有限公司，24-28mm，压碎指标8.8％；石英砂，灵寿县汇茂矿产品加工厂，细度模数2.8；八面沸石，厦门宏净环保科技有限公司；十二烷基硫酸钠，苏州融泉化工有限公司；纳米纤维粉，玖川科技有限公司；聚丙烯，济南鑫资源化工有限公司，木质素，山东鑫桌化工有限公司；叶腊石，灵寿县汇茂矿产品加工厂，稻壳为市场上水稻脱去米粒而成；纳米碳酸钙、纳米陶瓷粉、气相二氧化硅，济南鑫奇剑化工科技有限公司；聚羧酸减水剂，寿光松川工业助剂有限公司。
实施例1：
本实施例的一种制备绿色环保型瓷砖粘接剂的方法，包括以下步骤：
步骤一，将22份硅酸盐水泥、12份聚丙烯纤维复配改性八面沸石、5份改性稻壳灰、1份纳米组合物、0.5份纳米石墨烯粉，进行干混低速搅拌，搅拌转速为55r/min，搅拌时间为25min，得到预混料a，其中纳米组合物为纳米碳酸钙、纳米陶瓷粉按照重量比4:1组成，纳米碳酸钙的粒径为40nm，纳米陶瓷粉粒径为60nm；
应当说明，目前可使用的硅酸盐水泥有多种，例如传统硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥或粉煤灰硅酸盐水泥，其制备的瓷砖粘接剂均达到较好的粘接强度，且彼此之间的性能差距不大，因此，在此将不具体限定硅酸盐水泥的类型与型号，其均属于本申请的保护范围。
步骤二，将步骤一得到的预混料a、1.2份叶腊石粉、44份集料复混物进行高速搅拌，搅拌转速为105r/min，搅拌时间为10min，得到预混料b，其中集料复混物为粗骨料、细骨料按照重量比1:9组成的复混物，粗骨料为花岗岩碎石，细骨料为石英砂；
步骤三，将步骤二中的预混料b、0.1份气相二氧化硅、0.2份聚羧酸减水剂、12份去离子水进行二次低速搅拌，搅拌转速为35r/min，搅拌时间为35min，即得本发明的瓷砖粘接剂。
本实施例的聚丙烯纤维复配改性八面沸石的制备方法为：
步骤一，制备改性八面沸石：将八面沸石先进行酸化，再碱化，随后加入到去离子水中进行搅拌清洗，至洗涤液为中性，将清洗后的八面沸石进行研磨，过240目筛，随后加入到磁力搅拌器中，备用，再向其中加入八面沸石总质量6％的十二烷基硫酸钠进行搅拌，搅拌转速升至65r/min，搅拌15min，随后加入纳米纤维粉r51，进行超声分散15min，随后再抽滤、干燥，研磨过30目筛，备用；
步骤二，聚丙烯纤维复配改性八面沸石的制备：将聚丙烯、步骤一制备的改性八面沸石，按照重量比85:15进行混合，随后进行共混挤出，挤出温度为16℃，随后再干燥，再送入多功能熔融纺丝机中，形成出生纤维，其中，纺丝温度220℃，卷绕速度为152m/min；出生纤维后拉伸4倍，拉伸温度123℃，定型温度为130℃，即得备用纤维，随后将备用纤维再进行电晕处理，电晕处理功率为5kw，处理温度为25℃，处理时间为10min，即得聚丙烯纤维复配改性八面沸石。
本实施例的稻壳灰制备方法为将稻壳进行高温灼烧，灼烧温度为750℃形成稻壳灰，随后将稻壳灰加入到去离子水中，边搅拌边加入，随后再加入稻壳灰总量12％的木质素，继续搅拌6min，随后再抽滤、干燥，再送入蒸汽爆破机物料仓中，通入饱和蒸汽，压力为1.1mpa，时间为20s，随后进行泄压，即得稻壳灰。
实施例2：
本实施例的一种制备绿色环保型瓷砖粘接剂的方法，包括以下步骤：
步骤一，将28份硅酸盐水泥、16份聚丙烯纤维复配改性八面沸石、5-9份改性稻壳灰、3份纳米组合物、0.9份纳米石墨烯粉，进行干混低速搅拌，搅拌转速为65r/min，搅拌时间为25min，得到预混料a，其中纳米组合物为纳米碳酸钙、纳米陶瓷粉按照重量比4:1组成，纳米碳酸钙的粒径为40nm，纳米陶瓷粉粒径为60nm；
步骤二，将步骤一得到的预混料a、1.8份叶腊石粉、52份集料复混物进行高速搅拌，搅拌转速为115r/min，搅拌时间为10min，得到预混料b，其中集料复混物为粗骨料、细骨料按照重量比1:9组成的复混物，粗骨料为花岗岩碎石，细骨料为石英砂；
步骤三，将步骤二中的预混料b、0.3份气相二氧化硅、0.5份聚羧酸减水剂、20份去离子水进行二次低速搅拌，搅拌转速为45r/min，搅拌时间为35min，即得本发明的瓷砖粘接剂。
本实施例的聚丙烯纤维复配改性八面沸石的制备方法为：
步骤一，制备改性八面沸石：将八面沸石先进行酸化，再碱化，随后加入到去离子水中进行搅拌清洗，至洗涤液为中性，将清洗后的八面沸石进行研磨，过300目筛，随后加入到磁力搅拌器中，备用，再向其中加入八面沸石总质量10％的十二烷基硫酸钠进行搅拌，搅拌转速升至75r/min，搅拌25min，随后加入纳米纤维粉r51，进行超声分散25min，随后再抽滤、干燥，研磨过70目筛，备用；
步骤二，聚丙烯纤维复配改性八面沸石的制备：将聚丙烯、步骤一制备的改性八面沸石，按照重量比85:15进行混合，随后进行共混挤出，挤出温度为175℃，随后再干燥，再送入多功能熔融纺丝机中，形成出生纤维，其中，纺丝温度230℃，卷绕速度为154m/min；出生纤维后拉伸4倍，拉伸温度125℃，定型温度为130℃，即得备用纤维，随后将备用纤维再进行电晕处理，电晕处理功率为5kw，处理温度为25℃，处理时间为10min，即得聚丙烯纤维复配改性八面沸石。
本实施例的稻壳灰制备方法为将稻壳进行高温灼烧，灼烧温度为850℃形成稻壳灰，随后将稻壳灰加入到去离子水中，边搅拌边加入，随后再加入稻壳灰总量18％的木质素，继续搅拌12min，随后再抽滤、干燥，再送入蒸汽爆破机物料仓中，通入饱和蒸汽，压力为1.5mpa，时间为30s，随后进行泄压，即得稻壳灰。
实施例3：
本实施例的一种制备绿色环保型瓷砖粘接剂的方法，包括以下步骤：
步骤一，将25份硅酸盐水泥、14份聚丙烯纤维复配改性八面沸石、7份改性稻壳灰、2份纳米组合物、0.7份纳米石墨烯粉，进行干混低速搅拌，搅拌转速为60r/min，搅拌时间为25min，得到预混料a，其中纳米组合物为纳米碳酸钙、纳米陶瓷粉按照重量比4:1组成，纳米碳酸钙的粒径为40nm，纳米陶瓷粉粒径为60nm；
步骤二，将步骤一得到的预混料a、1.5份叶腊石粉、48份集料复混物进行高速搅拌，搅拌转速为110r/min，搅拌时间为10min，得到预混料b，其中集料复混物为粗骨料、细骨料按照重量比1:9组成的复混物，粗骨料为花岗岩碎石，细骨料为石英砂；
步骤三，将步骤二中的预混料b、0.2份气相二氧化硅、0.35份聚羧酸减水剂、16份去离子水进行二次低速搅拌，搅拌转速为40r/min，搅拌时间为35min，即得本发明的瓷砖粘接剂。
本实施例的聚丙烯纤维复配改性八面沸石的制备方法为：
步骤一，制备改性八面沸石：将八面沸石先进行酸化，再碱化，随后加入到去离子水中进行搅拌清洗，至洗涤液为中性，将清洗后的八面沸石进行研磨，过270目筛，随后加入到磁力搅拌器中，备用，再向其中加入八面沸石总质量8％的十二烷基硫酸钠进行搅拌，搅拌转速升至70r/min，搅拌20min，随后加入纳米纤维粉r51，进行超声分散20min，随后再抽滤、干燥，研磨过50目筛，备用；
步骤二，聚丙烯纤维复配改性八面沸石的制备：将聚丙烯、步骤一制备的改性八面沸石，按照重量比85:15进行混合，随后进行共混挤出，挤出温度为170℃，随后再干燥，再送入多功能熔融纺丝机中，形成出生纤维，其中，纺丝温度225℃，卷绕速度为153m/min；出生纤维后拉伸4倍，拉伸温度124℃，定型温度为130℃，即得备用纤维，随后将备用纤维再进行电晕处理，电晕处理功率为5kw，处理温度为25℃，处理时间为10min，即得聚丙烯纤维复配改性八面沸石。
本实施例的稻壳灰制备方法为将稻壳进行高温灼烧，灼烧温度为800℃形成稻壳灰，随后将稻壳灰加入到去离子水中，边搅拌边加入，随后再加入稻壳灰总量15％的木质素，继续搅拌9min，随后再抽滤、干燥，再送入蒸汽爆破机物料仓中，通入饱和蒸汽，压力为1.3mpa，时间为25s，随后进行泄压，即得稻壳灰。
对比例1：
采用中国专利文献(公开号：cn107162523a)公开了一种瓷砖粘接剂及其制备方法中的聚丙烯纤维。
对比例2：
与实施例3聚丙烯纤维复配改性八面沸石的制备方法中材料及制备方法基本相同，不同是未采用改性八面沸石复配。
对比例3：
与实施例3聚丙烯纤维复配改性八面沸石的制备方法中材料及制备方法基本相同，不同的是改性八面沸石中未添加纳米纤维粉r51。
对比例4：
与实施例3聚丙烯纤维复配改性八面沸石的制备方法中材料及制备方法基本相同，不同的是未经过电晕处理。
聚丙烯纤维复配改性八面沸石接触角测试
采用全自动单一纤维接触角测量仪进行测试
接触角测试结果如下：
从实施例3及对比例1-4中得出，采用改性八面沸石与聚丙烯纤维复配可有效的降低纤维的接触角，提高其与在粘接剂中的分散性，增强与基体界面粘接性，继而本发明接下来对剪切强度进一步测试。
按照国家规范《胶黏剂拉伸剪切强度的测定》(gb/t7124-2008)测试标准对聚丙烯纤维复配改性八面沸石与基体之间的剪切强度进行性能测试
剪切强度测试结果如下：
从本发明的剪切强度性能测试中得出，本发明的聚丙烯纤维复配改性八面沸石与基体间的剪切强度为23mpa，对比例1为7mpa，提高了16mpa，具有显著改善，同时本发明的八面沸石中添加纳米纤维粉r51，以及电晕处理均有效的增强了剪切强度。
对比例5：
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未添加稻壳灰。
对比例6：
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未添加叶腊石粉。
对比例7：
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是在制备胶黏剂中，未采用本发明设计的干混低速搅拌、高速搅拌、二次低速搅拌，而采用常规的搅拌条件。
对比例8：
采用中国专利文献(公开号：cn107162523a)公开了一种瓷砖粘接剂及其制备方法中实施例1的原料及方法。
按照jc/t547-2005《陶瓷墙低砖粘接剂》测试标准进行测试
实施例1-3及对比例1-8得到瓷砖粘接剂性能测试结果如下
从对比例3及对比例1-8中得出，实施例3相对于采用中国专利文献(公开号：cn107162523a)公开了一种瓷砖粘接剂及其制备方法中的聚丙烯纤维，拉伸胶粘原强度提高了0.6mpa，提高率为30.7％，粘接原强度具有显著改善，添加的聚丙烯纤维复配改性八面沸石、稻壳灰、叶腊石粉对粘接原强度均有改善效果，同时热老化后的拉伸胶粘强度、冻融循环后的拉伸胶粘强度、浸水后的拉伸胶粘强度均比对比例8中的强度高，此外，在浸水后的拉伸胶粘强度中，稻壳灰、叶腊石对胶粘强度稳定性影响很大。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。