一种建筑固废仿大理石砖及其制备工艺的制作方法

本技术涉及固废利用，尤其是涉及一种建筑固废仿大理石砖及其制备工艺。

背景技术：

1、建筑固废是指施工单位在新建、改造、改建和拆迁各种建筑物、构筑物、管网的过程中，以及居民在装饰装修房子的过程中所形成的弃土、弃料及其它的废弃物，建筑固废主要包括泥土、石块、混凝土块、碎石子、木材、金属材料、管道及电器等废料。

2、当前，建筑固废处理的主要方式有填埋、焚烧和资源化利用，其中，填埋和焚烧的处理方式会占用大量的土地资源，还会对大气和土壤环境造成污染，因此资源化利用是一种处理建筑固废的较为环保和可持续的方式。

3、仿大理石砖是一种模仿大理石的图案、色泽、纹理、外形的陶瓷砖，用作外墙砖、内墙砖、地砖等。在仿大理石砖的制备中，对于其外观的相似度和力学性能具有较高的要求。而目前利用建筑固废所生产出的仿大理石砖的力学性能较差，虽然降低了生产成本，但是其与常规生产的仿大理石砖相比更易产生裂纹。由此，如何改善利用建筑固废生产的仿大理石砖的力学性能是一个亟需解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决利用建筑固废生产的仿大理石砖易产生裂纹的问题，本技术提供一种建筑固废仿大理石砖及其制备工艺。本技术中以混凝土碎块作为粗骨料，砂子作为细骨料，经过环氧树脂的粘合，使二者在仿大理石砖内部起到主要的支撑作用；另外，玻璃碎片的主要成分为二氧化硅，在二亚乙基三胺的作用下能与环氧树脂充分交联，提升环氧树脂的韧性和机械强度，进而改善仿大理石砖的力学性能，使其能够承受更强的外力，延长其使用寿命。

2、第一方面，本技术提供一种建筑固废仿大理石砖，采用如下技术方案：

3、一种建筑固废仿大理石砖，所述仿大理石砖包括坯体和釉面，其中，所述坯体的制备原料按重量份计包括如下组分：建筑固废100-150份、改性环氧树脂20-50份、双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物6-10份、二亚乙基三胺2-5份、聚酰胺固化剂4-9份和水30-70份；

4、所述建筑固废包括混凝土碎块30wt％-50wt％、砂子45wt％-65wt％和玻璃碎片5wt％-15wt％；所述改性环氧树脂为由端羟基超支化聚酯、碳纤维和氮化硼纳米管改性的环氧树脂。

5、通过采用上述技术方案，以混凝土碎块为粗骨料，砂子为细骨料，改性环氧树脂作为粘合剂，共同形成仿大理石砖的支撑骨架。另外，玻璃碎片的主要成分为二氧化硅，二氧化硅和改性环氧树脂能够在二亚乙基三胺的作用下充分交联，使环氧树脂固化体系形成的三维空间网络结构中含有大量si-o键，增强了改性环氧树脂的韧性和耐磨性，从而改善了仿大理石砖的力学性能。

6、端羟基超支化聚酯中含有大量的活性端羟基，会参与到环氧树脂的固化反应中，通过化学键与环氧树脂连接，由于端羟基超支化聚酯分子内存在空腔，在仿大理石砖收到外力冲击时能够吸收部分能量，起到缓冲作用，减少裂纹的产生，增强环氧树脂的韧性。而碳纤维和氮化硼纳米管强度高，摩擦系数小，二者协同对环氧树脂进行改性能够提升其机械强度和耐磨性能，因此本技术中经过端羟基超支化聚酯、碳纤维和氮化硼纳米管改性的环氧树脂具有韧性强、强度高和耐磨性强的特点。将其应用于仿大理石砖的制备中，能够提升仿大理石砖的硬度、韧性和耐磨性能，改善仿大理石砖易产生裂纹的情况。

7、本技术中仿大理石砖的主要制备原料来自建筑固废，不仅对建筑固废进行了合理有效的回收利用，而且降低了仿大理石砖的生产成本。

8、本技术中，环氧树脂为双酚a型环氧树脂，购自济南扬兰新材料科技有限公司；聚酰胺固化剂为聚酰胺固化剂650，购自苏州市森菲达化工有限公司。

9、在一些具体的实施例中，所述建筑固废包括混凝土碎块40wt％、砂子50wt％和玻璃碎片10wt％。

10、作为优选：所述改性环氧树脂与所述玻璃碎片的质量比为(2-4):1。

11、通过采用上述技术方案，进一步调整改性环氧树脂和玻璃碎片的质量比，也就是调整改性环氧树脂和二氧化硅的质量比，有助于二氧化硅与改性环氧树脂充分交联，提升仿大理石砖的力学性能。

12、在一些优选的实施方式中，所述改性环氧树脂与所述玻璃碎片的质量比可以为2:1、3:1或4:1等。

13、作为优选：所述改性环氧树脂通过如下制备步骤制得：

14、s1、将环氧树脂、端羟基超支化聚酯、六氢邻苯二甲酸酐和2-乙基-4-甲基咪唑加入二甲基甲酰胺溶液中混合均匀，制得超支化处理环氧树脂溶液；

15、s2、将碳纤维、氮化硼纳米管、月桂醇聚醚磺基琥珀酸酯二钠和六甲基磷酸钠加入水中混合均匀，制得预处理溶液；

16、s3、将所述超支化处理环氧树脂溶液和所述预处理溶液混合均匀后，去除二甲基甲酰胺，制得改性环氧树脂。

17、通过采用上述技术方案，端羟基超支化聚酯分子内存在微小空腔，并且能够通过化学键与环氧树脂连接，当仿大理石砖收到外力冲击时，能够吸收部分能量，起到缓冲作用，从而增加仿大理石砖的韧性和抗冲击性能。碳纤维和氮化硼纳米管的强度高，摩擦系数低，对环氧树脂进行改性能够提升其机械强度，改善其耐磨性能，从而进一步改善仿大理石砖的力学性能。

18、由于碳纤维和氮化硼纳米管以发生纠缠团聚，因此加入了月桂醇聚醚磺基琥珀酸酯二钠，月桂醇聚醚磺基琥珀酸酯二钠能够赋予碳纤维和氮化硼纳米管表面电荷，使其之间相互产生斥力，分散于水中，月桂醇聚醚磺基琥珀酸酯二钠还能提高碳纤维和氮化硼纳米管表面的润湿性能，降低碳纤维之间和氮化硼纳米管之间粘着纠缠的几率，提高二者的分散性。六甲基磷酸钠的加入会增加碳纤维和氮化硼纳米管表面的电荷，增强碳纤维之间和氮化硼纳米管之间的斥力，二者复配能够显著提升碳纤维和氮化硼纳米管的分散稳定性。

19、在一些具体的实施例中，碳纤维的长度为3mm，直径为7μm；氮化硼纳米管的长度为20μm，直径为30nm。

20、作为优选：所述端羟基超支化聚酯的质量为所述环氧树脂质量的3％-10％。

21、通过采用上述技术方案，若端羟基超支化聚酯的掺量过多，会对环氧树脂的强度造成影响，若端羟基超支化聚酯的掺量过少，则无法充分改善环氧树脂的韧性，在仿大理石砖受到外力冲击时产生的缓冲效果较弱，二者的质量比控制在上述范围内时，端羟基超支化聚酯对环氧树脂的改善效果更优。

22、在一些优选的实施方式中，所述端羟基超支化聚酯的质量为所述环氧树脂质量的5％、7％或9％等。

23、作为优选：所述碳纤维和氮化硼纳米管的总质量为所述环氧树脂质量的1％-5％，其中，所述碳纤维和氮化硼纳米管的质量比为(2-5):1。

24、通过采用上述技术方案，进一步调整碳纤维和氮化硼纳米管的总掺量，二者的过量加入会导致环氧树脂的玻璃化转变温度降低，耐磨损性能下降；二者的总掺量过少则会导致环氧树脂的强度和耐磨损性能提升不明显。氮化硼纳米管的过量加入会使环氧树脂的交联密度和固化程度下降，因此将碳纤维和氮化硼纳米管的质量比控制在上述范围内有助于环氧树脂机械强度的提升。

25、在一些优选的实施方式中，所述碳纤维和氮化硼纳米管的总质量为所述环氧树脂质量的3％，其中，所述碳纤维和氮化硼纳米管的质量比可以为3:1、4:1或5:1等。

26、作为优选：所述月桂醇聚醚磺基琥珀酸酯二钠和六甲基磷酸钠的质量比为(1-4):1。

27、通过采用上述技术方案，对月桂醇聚醚磺基琥珀酸酯二钠和六甲基磷酸钠的质量比进行调整，有助于提升碳纤维和氮化硼纳米管的分散稳定性，从而提升环氧树脂的改性效果。

28、在一些优选的实施方式中，所述月桂醇聚醚磺基琥珀酸酯二钠和六甲基磷酸钠的质量比可以为2:1、3:1或4:1等。

29、作为优选：所述坯体的制备原料还包括n，n二甲基对甲苯胺1-5份。

30、通过采用上述技术方案，聚酰胺固化剂能够提升改性环氧树脂的粘结力和韧性，但是固化速度较慢，易产生固化不完全的现象，影响环氧树脂的机械性能，n，n二甲基对甲苯胺能够提升聚酰胺固化剂的固化速度，二者复配能够提升环氧树脂的固化速度和固化效果，有助于仿大理石砖力学性能的改善。

31、作为优选：所述聚酰胺固化剂与所述n，n二甲基对甲苯胺的质量比为(1-3):1。

32、通过采用上述技术方案，进一步调整聚酰胺固化剂与n，n二甲基对甲苯胺的质量比，有助于提升环氧树脂的固化速度和固化效果，从而改善仿大理石砖的力学性能，若n，n二甲基对甲苯胺的掺量过多，则会导致仿大理石砖的脆性过大。

33、在一些优选的实施方式中，所述聚酰胺固化剂与所述n，n二甲基对甲苯胺的质量比可以为1.5:1、2:1或3:1等。

34、第二方面，本技术提供一种建筑固废仿大理石砖的制备工艺，采用如下技术方案：

35、一种建筑固废仿大理石砖的制备工艺，包括如下步骤：

36、t1、对所述建筑固废进行破碎筛分，获得粒径为0.02-2mm的建筑固废微粒；

37、t2、将所述建筑固废微粒和双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物混合均匀，制得预处理建筑固废微粒；

38、t3、将所述预处理建筑固废微粒、改性环氧树脂、二亚乙基三胺和其它制备原料混合均匀，浇入模具进行固化成型处理，脱模后制得坯体；

39、t4、在所述坯体表面施釉并烧制，获得仿大理石砖。

40、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

41、1、本技术主要利用建筑固废制备仿大理石砖，在合理利用建筑固废的同时降低了仿大理石砖的生产成本；

42、2、本技术利用玻璃碎片中的二氧化硅与环氧树脂充分交联，环氧树脂固化体系中的三维网络结构中增加了大量的si-o键，提高了环氧树脂的韧性和耐磨性，从而改善了仿大理石砖的力学性能；

43、3、本技术采用端羟基超支化聚酯、碳纤维和氮化硼纳米管对环氧树脂进行改性，一方面能够提高环氧树脂的韧性，在仿大理石砖受到外力冲击起缓冲作用，另一方面能够提升环氧树脂的机械强度，减小摩擦系数，增强仿大理石砖的硬度和耐磨性能；

44、4、月桂醇聚醚磺基琥珀酸酯二钠和六甲基磷酸钠二者复配能够赋予碳纤维和氮化硼纳米管表面大量负电荷，使碳纤维之间和氮化硼纳米管之间存在静电斥力，从而稳定地分散于水中，从而提升二者对环氧树脂的改性效果。