本发明公开了一种低收缩高强度美缝剂的制备方法，属于装饰材料制备
技术领域：
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背景技术：
美缝剂是勾缝剂的升级产品，美缝剂的装饰性实用性明显优于彩色填缝剂。解决了瓷砖缝不美观和脏黑问题等。传统的美缝剂是涂在填缝剂的表面，新型美缝剂不需要填缝剂做底层，可以在瓷砖粘接后直接填加到瓷砖缝隙中。适合2mm以上的缝隙填充，施工比普通型方便，是填缝剂的升级换代产品。随着社会的发展，瓷砖、马赛克或石材等已经成为建筑装饰领域最常用的材料之一。为了便于运输和存放，成品的瓷砖、马赛克或石材的规格尺寸一般不宜太大，因此，要形成整幅的墙面或地面，需要一块一块进行拼贴，考虑到热胀冷缩的因素，在铺设瓷砖、马赛克或石材的过程中，块与块之间都需要预留一定的缝隙，这些缝隙就需要采用填缝剂进行填充。目前，用于填充瓷砖、马赛克或石材缝隙的填缝剂有普通水泥基填缝剂和反应型树脂填缝剂，普通水泥基填缝剂一般采用白水泥，而白水泥使用一段时间后，易受灰尘、油烟等物的沾染而由白变黑，不仅影响美观，而且易滋生霉菌、产生异味，进而影响家居环境；反应型树脂填缝剂虽能克服以上劣势，但材料、包装成本过高，生产、混料工序复杂，加之含有voc等有毒有害气体，使其应用受到限制。美缝剂是填缝剂的升级版，主要由水性聚合物乳液和高档颜料组成，其施工容易、且装饰性和实用性明显优于彩色填缝剂，因而越来越得到装饰领域的青睐。但目前市面上销售的美缝剂固含量均较低，而瓷砖缝隙一般有5～10mm深，使用美缝剂进行填缝时，常存在漆膜实干后收缩严重、需要进行二次填缝的缺点，又存在填料会遮盖颜料光泽度，胶液稠度较大，形成的胶膜在使用一段时间后易老化开裂，这也是目前固含量不高的原因之一。还有市面上常见的美缝剂，主要由水性聚合物乳液、高档颜料和助剂组成，这种美缝剂固化后的胶膜较软，导致强度低。因此，发明一种低收缩高强度美缝剂对装饰材料制备
技术领域：
具有积极意义。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题，针对目前市面上常见的美缝剂由于固含量较低，施工后固化收缩较大，而添加填料提高美缝剂固含量后，美缝剂胶液稠度较大，形成的胶膜在使用一段时间后易开裂，水性聚合物乳液制备的美缝剂固化后胶膜较软，导致强度低的缺陷，提供了一种低收缩高强度美缝剂的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种低收缩高强度美缝剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将200～230g秸秆渣、400～450ml氢氧化钠溶液放入带有搅拌器的水浴反应釜中，水浴加热升温，启动搅拌器，搅拌3～5h，过滤，去除滤渣后用氯乙酸中和滤液至中性，得到木质素悬浮液，高速离心12～15min，去除上层清液，分离得到下层沉淀，用水洗涤沉淀2～3次后，置于烘箱中，干燥得到羧甲基化木质素；（2）向烧杯中加入70～75gβ-环糊精和100～130ml氢氧化钠溶液，室温下搅拌10～15min后，再加入5～10g氯化缩水甘油三甲基铵，将烧杯置于水浴锅中，加热升温，保温反应，过滤去除滤液得到固体粗产品；（3）将固体粗产品用200～250ml热水溶解，用稀盐酸调节ph，得到中和液，将中和液置于真空干燥箱中，干燥3～4h后，置于研钵中研磨3～4h，得到干燥粉末，将50～55g干燥粉末用200～220mln,n-二甲基甲酰胺溶解，得到n,n-二甲基甲酰胺溶解液，向n,n-二甲基甲酰胺溶解液加入150～170ml丙酮，得到白色粉浆；（4）将上述白色粉浆抽滤去除滤液分离得到产物，将产物置于设真空干燥箱中，干燥4～5h，得到改性环糊精，将木质纤维置于煅烧炉中，将煅烧炉抽真空，加热升温，高温炭化，得到炭化木质纤维，将膨胀珍珠岩与石英砂按混合，得到混合填料；（5）按重量份数计，向干燥的带有冷凝装置的三口烧瓶中加入30～40份聚醚二醇、20～30份松香，在氮气保护下，程序升温，搅拌分散后，向三口烧瓶中加入80～90份己二异氰酸酯，继续反应，得到预反应液，待三口烧瓶降温至一定温度后，依次向三口烧瓶中加入10～15份二羟甲基丙酸、20～30份甘油和20～25份马来酸酐，将3～5份二月桂酸二丁基锡溶于35～40份丙酮后，用恒压滴液漏斗滴入三口烧瓶中，边滴加边升温，继续反应，得到聚氨酯乳液；（6）按重量份数计，将70～80份聚氨酯乳液置于拌料机中，向聚氨酯乳液中加入12～15份炭化木质纤维、30～40份混合填料、30～35份羧甲基化木质素、4～5份亚硫酸钠，10～15份珍珠白花岗岩，20～25份硅酸盐水泥在一定转速搅拌条件下，继续向聚氨酯乳液中加入0.8～1.0份三乙胺，搅拌反应后提高搅拌转速，继续搅拌分散，得到低收缩高强度美缝剂。步骤（1）所述的氢氧化钠溶液的质量分数为45%，水浴加热升温后温度为90～95℃，氯乙酸的质量分数为20%，离心转速为3500～3700r/min，烘箱设定温度为70～80℃，干燥时间为4～5h。步骤（2）所述的氢氧化钠溶液的质量分数为90%，加热升温后温度为50～55℃，保温反应时间为3～4h。步骤（3）所述的热水溶解时温度为60～65℃，稀盐酸的质量分数为10%，调节ph为6～7，空干燥箱设定温度为80～90℃。步骤（4）所述的真空干燥箱设定温度为80～90℃，煅烧炉加热升温后温度为600～650℃，高温炭化时间为3～4h，膨胀珍珠岩与的石英砂混合质量比为1︰3，粒径分别为200目、100目。步骤（5）所述的升温速率为3～5℃/min，程序升温后温度为90～100℃，继续反应时间为2～3h，三口烧瓶降温后温度为45～50℃，恒压滴液漏斗滴加速率为2～3ml/min，再次升温后温度为80～82℃，继续反应时间为3～4h。步骤（6）所述的开始搅拌转速为300～400r/min，加入三乙胺后搅拌反应时间为10～15min，提高搅拌转速为600～800r/min，继续搅拌分散时间为20～30min。发明的有益效果是：（1）本发明以废弃的秸秆为原料，经过加热碱煮，用氯乙酸中和改性，经高速离心、洗涤、干燥得到羧甲基化木质素末，将β-环糊精碱化后加入氯化缩水甘油三甲基铵加热反应后过滤得到固体粗产品，将固体粗产品用热水溶解，经过中和、研磨、重结晶提纯后干燥得到改性环糊精，将膨胀珍珠岩与石英砂混合得到混合填料，将聚醚二醇与松香置于三口烧瓶中，在氮气保护下升温搅拌分散，再加入已二异氰酸酯、羟甲基丙酸、甘油和马来酸酐等原料，反应得到聚氨酯乳液，向聚氨酯乳液中掺入炭化木质纤维、混合填料、羧甲基化木质素、羟甲基纤维素、三乙胺，经过反应、搅拌分散得到低收缩美缝剂，本发明的美缝剂以聚氨酯乳液为主，通过添加少量的硅酸盐水泥和膨胀珍珠岩及石英砂作为提高美缝剂固含量的填料，制备而成，其中改性环糊精为季铵型阳离子环糊精，美缝剂中少量的季铵型阳离子环糊精会在水中以胶体形式将硅酸盐水泥包覆，季铵型阳离子环糊精会对水泥中的硅酸金属盐表面的阳离子发生排斥作用，环糊精快速粘结于混合填料表面，从而使凝固后期混合填料与水泥颗粒相互排斥，减少美缝剂的收缩量和避免美缝剂出现开裂；（2）本发明从秸秆渣中回收的木质素一方面作为环糊精的改性物质，利用木质素本身具有较大空间结构的性质，在环糊精中会产生较大的空间位阻，有利于提高环糊精的分散性能，本发明的木质素经过羧甲基化改性，对二价的金属盐离子络合作用明显，能够避免混凝土和瓷砖中钙、镁离子在美缝剂中发生盐析，最后混浆过程中亚硫酸钠与羧甲基化木质素发生磺化反应，在木质素分子中引入磺酸基团，可以提高美缝剂的亲水性能，保持固体填料的高度分散，使浆体保持均匀的密度，减少凝固后期的收缩量，提高强度，并且羧甲基化木质素可增大环糊精的平均分子量，提高环糊精在施工表面粘结时的沉积密度，炭化木质纤维使美缝剂固化后胶膜韧性和抗压性增强，具有广阔的应用前景。具体实施方式将200～230g秸秆渣、400～450ml质量分数为45%的氢氧化钠溶液放入带有搅拌器的水浴反应釜中，水浴加热升温至90～95℃，启动搅拌器，搅拌3～5h，过滤，去除滤渣后用质量分数为20%的氯乙酸中和滤液至中性，得到木质素悬浮液，以3500～3700r/min的转速，高速离心12～15min，去除上层清液，分离得到下层沉淀，用水洗涤沉淀2～3次后，置于设定温度为70～80℃的烘箱中，干燥4～5h，得到羧甲基化木质素；向烧杯中加入70～75gβ-环糊精和100～130ml质量分数为90%的氢氧化钠溶液，室温下搅拌10～15min后，再加入5～10g氯化缩水甘油三甲基铵，将烧杯置于水浴锅中，加热升温至50～55℃，保温反应3～4h，过滤去除滤液得到固体粗产品；将固体粗产品用200～250ml温度为60～65℃的热水溶解，用质量分数为10%的稀盐酸调节ph至6～7，得到中和液，将中和液置于设定温度为80～90℃的真空干燥箱中，干燥3～4h后，置于研钵中研磨3～4h，得到干燥粉末，将50～55g干燥粉末用200～220mln,n-二甲基甲酰胺溶解，得到n,n-二甲基甲酰胺溶解液，向n,n-二甲基甲酰胺溶解液加入150～170ml丙酮，得到白色粉浆；将上述白色粉浆抽滤去除滤液分离得到产物，将产物置于设定温度为80～90℃的真空干燥箱中，干燥4～5h，得到改性环糊精，将木质纤维置于煅烧炉中，将煅烧炉抽真空，加热升温至600～650℃，高温炭化3～4h，得到炭化木质纤维，将200目的膨胀珍珠岩与100目的石英砂按质量比为1︰3混合，得到混合填料；按重量份数计，向干燥的带有冷凝装置的三口烧瓶中加入30～40份聚醚二醇、20～30份松香，在氮气保护下，以3～5℃/min的升温速率程序升温至90～100℃，搅拌分散后，向三口烧瓶中加入80～90份己二异氰酸酯，继续反应2～3h，得到预反应液，待三口烧瓶降温至45～50℃，依次向三口烧瓶中加入10～15份二羟甲基丙酸、20～30份甘油和20～25份马来酸酐，将3～5份二月桂酸二丁基锡溶于35～40份丙酮后，用恒压滴液漏斗以2～3ml/min的滴加速率滴入三口烧瓶中，边滴加边升温，控制升温速率为3～5℃/min，升温至80～82℃，继续反应3～4h，得到聚氨酯乳液；按重量份数计，将70～80份聚氨酯乳液置于拌料机中，向聚氨酯乳液中加入12～15份炭化木质纤维、30～40份混合填料、30～35份羧甲基化木质素、4～5份亚硫酸钠，10～15份珍珠白花岗岩，20～25份硅酸盐水泥在300～400r/min的转速搅拌条件下，继续向聚氨酯乳液中加入0.8～1.0份三乙胺，搅拌反应10～15min后提高搅拌转速至600～800r/min，继续搅拌分散20～30min，得到低收缩高强度美缝剂。将200g秸秆渣、400ml质量分数为45%的氢氧化钠溶液放入带有搅拌器的水浴反应釜中，水浴加热升温至90℃，启动搅拌器，搅拌3h，过滤，去除滤渣后用质量分数为20%的氯乙酸中和滤液至中性，得到木质素悬浮液，以3500r/min的转速，高速离心12min，去除上层清液，分离得到下层沉淀，用水洗涤沉淀2次后，置于设定温度为70℃的烘箱中，干燥4h，得到羧甲基化木质素；向烧杯中加入70gβ-环糊精和100ml质量分数为90%的氢氧化钠溶液，室温下搅拌10min后，再加入5g氯化缩水甘油三甲基铵，将烧杯置于水浴锅中，加热升温至50℃，保温反应3h，过滤去除滤液得到固体粗产品；将固体粗产品用200ml温度为60℃的热水溶解，用质量分数为10%的稀盐酸调节ph至6，得到中和液，将中和液置于设定温度为80℃的真空干燥箱中，干燥3h后，置于研钵中研磨3h，得到干燥粉末，将50g干燥粉末用200mln,n-二甲基甲酰胺溶解，得到n,n-二甲基甲酰胺溶解液，向n,n-二甲基甲酰胺溶解液加入150ml丙酮，得到白色粉浆；将上述白色粉浆抽滤去除滤液分离得到产物，将产物置于设定温度为80℃的真空干燥箱中，干燥4h，得到改性环糊精，将木质纤维置于煅烧炉中，将煅烧炉抽真空，加热升温至600℃，高温炭化3h，得到炭化木质纤维，将200目的膨胀珍珠岩与100目的石英砂按质量比为1︰3混合，得到混合填料；按重量份数计，向干燥的带有冷凝装置的三口烧瓶中加入30份聚醚二醇、20份松香，在氮气保护下，以3℃/min的升温速率程序升温至90℃，搅拌分散后，向三口烧瓶中加入80份己二异氰酸酯，继续反应2h，得到预反应液，待三口烧瓶降温至45℃，依次向三口烧瓶中加入10份二羟甲基丙酸、20份甘油和20份马来酸酐，将3份二月桂酸二丁基锡溶于35份丙酮后，用恒压滴液漏斗以2ml/min的滴加速率滴入三口烧瓶中，边滴加边升温，控制升温速率为3℃/min，升温至80℃，继续反应3h，得到聚氨酯乳液；按重量份数计，将70份聚氨酯乳液置于拌料机中，向聚氨酯乳液中加入12份炭化木质纤维、30份混合填料、30份羧甲基化木质素、4份亚硫酸钠，10份珍珠白花岗岩，20份硅酸盐水泥在300r/min的转速搅拌条件下，继续向聚氨酯乳液中加入0.8份三乙胺，搅拌反应10min后提高搅拌转速至600r/min，继续搅拌分散20min，得到低收缩高强度美缝剂。将215g秸秆渣、420ml质量分数为45%的氢氧化钠溶液放入带有搅拌器的水浴反应釜中，水浴加热升温至92℃，启动搅拌器，搅拌4h，过滤，去除滤渣后用质量分数为20%的氯乙酸中和滤液至中性，得到木质素悬浮液，以3600r/min的转速，高速离心14min，去除上层清液，分离得到下层沉淀，用水洗涤沉淀2次后，置于设定温度为75℃的烘箱中，干燥4.5h，得到羧甲基化木质素；向烧杯中加入72gβ-环糊精和110ml质量分数为90%的氢氧化钠溶液，室温下搅拌12min后，再加入7g氯化缩水甘油三甲基铵，将烧杯置于水浴锅中，加热升温至52℃，保温反应3.5h，过滤去除滤液得到固体粗产品；将固体粗产品用220ml温度为62℃的热水溶解，用质量分数为10%的稀盐酸调节ph至6，得到中和液，将中和液置于设定温度为85℃的真空干燥箱中，干燥3.5h后，置于研钵中研磨3.5h，得到干燥粉末，将52g干燥粉末用210mln,n-二甲基甲酰胺溶解，得到n,n-二甲基甲酰胺溶解液，向n,n-二甲基甲酰胺溶解液加入160ml丙酮，得到白色粉浆；将上述白色粉浆抽滤去除滤液分离得到产物，将产物置于设定温度为85℃的真空干燥箱中，干燥4.5h，得到改性环糊精，将木质纤维置于煅烧炉中，将煅烧炉抽真空，加热升温至620℃，高温炭化3.5h，得到炭化木质纤维，将200目的膨胀珍珠岩与100目的石英砂按质量比为1︰3混合，得到混合填料；按重量份数计，向干燥的带有冷凝装置的三口烧瓶中加入35份聚醚二醇、25份松香，在氮气保护下，以4℃/min的升温速率程序升温至95℃，搅拌分散后，向三口烧瓶中加入85份己二异氰酸酯，继续反应2.5h，得到预反应液，待三口烧瓶降温至47℃，依次向三口烧瓶中加入12份二羟甲基丙酸、25份甘油和22份马来酸酐，将4份二月桂酸二丁基锡溶于37份丙酮后，用恒压滴液漏斗以2ml/min的滴加速率滴入三口烧瓶中，边滴加边升温，控制升温速率为4℃/min，升温至81℃，继续反应3.5h，得到聚氨酯乳液；按重量份数计，将75份聚氨酯乳液置于拌料机中，向聚氨酯乳液中加入14份炭化木质纤维、35份混合填料、32份羧甲基化木质素、4份亚硫酸钠，12份珍珠白花岗岩，22份硅酸盐水泥在350r/min的转速搅拌条件下，继续向聚氨酯乳液中加入0.9份三乙胺，搅拌反应12min后提高搅拌转速至700r/min，继续搅拌分散25min，得到低收缩高强度美缝剂。将230g秸秆渣、450ml质量分数为45%的氢氧化钠溶液放入带有搅拌器的水浴反应釜中，水浴加热升温至95℃，启动搅拌器，搅拌5h，过滤，去除滤渣后用质量分数为20%的氯乙酸中和滤液至中性，得到木质素悬浮液，以3700r/min的转速，高速离心15min，去除上层清液，分离得到下层沉淀，用水洗涤沉淀3次后，置于设定温度为80℃的烘箱中，干燥5h，得到羧甲基化木质素；向烧杯中加入75gβ-环糊精和130ml质量分数为90%的氢氧化钠溶液，室温下搅拌15min后，再加入10g氯化缩水甘油三甲基铵，将烧杯置于水浴锅中，加热升温至55℃，保温反应4h，过滤去除滤液得到固体粗产品；将固体粗产品用250ml温度为65℃的热水溶解，用质量分数为10%的稀盐酸调节ph至7，得到中和液，将中和液置于设定温度为90℃的真空干燥箱中，干燥4h后，置于研钵中研磨4h，得到干燥粉末，将55g干燥粉末用220mln,n-二甲基甲酰胺溶解，得到n,n-二甲基甲酰胺溶解液，向n,n-二甲基甲酰胺溶解液加入170ml丙酮，得到白色粉浆；将上述白色粉浆抽滤去除滤液分离得到产物，将产物置于设定温度为90℃的真空干燥箱中，干燥5h，得到改性环糊精，将木质纤维置于煅烧炉中，将煅烧炉抽真空，加热升温至650℃，高温炭化4h，得到炭化木质纤维，将200目的膨胀珍珠岩与100目的石英砂按质量比为1︰3混合，得到混合填料；按重量份数计，向干燥的带有冷凝装置的三口烧瓶中加入40份聚醚二醇、30份松香，在氮气保护下，以5℃/min的升温速率程序升温至100℃，搅拌分散后，向三口烧瓶中加入90份己二异氰酸酯，继续反应3h，得到预反应液，待三口烧瓶降温至50℃，依次向三口烧瓶中加入15份二羟甲基丙酸、30份甘油和25份马来酸酐，将5份二月桂酸二丁基锡溶于40份丙酮后，用恒压滴液漏斗以3ml/min的滴加速率滴入三口烧瓶中，边滴加边升温，控制升温速率为5℃/min，升温至82℃，继续反应4h，得到聚氨酯乳液；按重量份数计，将80份聚氨酯乳液置于拌料机中，向聚氨酯乳液中加入15份炭化木质纤维、40份混合填料、35份羧甲基化木质素、5份亚硫酸钠，15份珍珠白花岗岩，25份硅酸盐水泥在400r/min的转速搅拌条件下，继续向聚氨酯乳液中加入1.0份三乙胺，搅拌反应15min后提高搅拌转速至800r/min，继续搅拌分散30min，得到低收缩高强度美缝剂。对比例以徐州某公司生产的低收缩高强度美缝剂作为对比例对本发明制得的低收缩高强度美缝剂和对比例中的低收缩高强度美缝剂进行性能检测，检测结果如表1所示：测试方法：不挥发物含量测试：按照gb/t2793《胶粘剂不挥发物含量的测定》进行测试；初期干燥抗裂性、动态抗开裂性测试：按照jg/t157-2004《建筑外墙用腻子》进行测试；拉伸强度测试：按照gb/t528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》进行测试；光泽度测试：按照gb/t4893.6-2013《家具表面漆膜理化性能试验》进行测试。表1美缝剂性能测定结果测试项目实例1实例2实例3对比例不挥发物含量（%）84.885.786.546.5初期干燥抗裂性（6h）不开裂不开裂不开裂轻微开裂动态抗开裂性（mm）3.33.43.50.5拉伸强度（mpa）3.83.94.02.2光泽度（%）12个月光亮，36月后稍有变暗36个月后光亮36个月后光亮1个月后失去光泽根据上述中数据可知本发明的低收缩高强度美缝剂不挥发物含量高，收缩小，动态抗开裂性优异，不易开裂，拉伸强度高，可有效抵抗位移引起的断裂变形，具有广阔的应用前景。当前第1页12