本发明属于化工建材,具体涉及一种软瓷材料及其制备方法。
背景技术:
1、传统的烧结瓷砖在装饰材料领域发挥了重要的作用。传统的烧结瓷砖具有精致美观、品种多样,耐久性好、防火性能佳等优势,然而传统瓷砖具有以下缺陷:
2、(1)易碎:瓷砖由于其硬质材料特性,如果受到强烈的冲击或压力,很容易破碎。因此,在人流量较大的区域,如商场或车站等场所,瓷砖经常需要替换,增加了维护成本。
3、(2)安装要求高:瓷砖的安装需要专业的技术和工具。如果安装不当,可能会导致瓷砖不平整,产生缝隙,出现空鼓开裂现象。
4、(3)不适用于所有环境:瓷砖在潮湿或极寒的环境下可能不再适用。在潮湿的环境中,长时间的湿度和水分可能会导致瓷砖鼓胀和脱落。在极寒的环境下,瓷砖可能会破裂或脆化。
5、(4)高维护要求:为了保持其美观和功能性,瓷砖需要定期清洁和维护。如果长时间不进行清洁或维护,可能会导致污垢积累和细菌滋生,对健康造成潜在威胁。
6、现有技术(专利号为cn 113563041 b)公开了一种软瓷及其制备方法,所述软瓷包括以下组分:工程弃土、有机改性剂、无机改性剂、减水剂、水、纤维、功能剂。所述有机改性剂包括苯丙乳液、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、丁苯乳液、纯丙乳液中的至少一种。但其公布的软瓷各项性能不佳,吸水率普遍超过10%,导致泡水后的强度不高。
技术实现思路
1、为了解决现有的软瓷材料吸水率高进而影响泡水后抗拉强度的问题,本发明提供了一种软瓷材料及其制备方法,得到的软瓷材料强度更高、吸水性更低。
2、为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案予以实现:
3、本发明公开了一种软瓷材料,其包括以下质量份数的各组分:100份固废粉末、6~15份改性剂、46~70份乳化剂、30~53份混合单体和1~2份引发剂;
4、所述改性剂包括甲基硅酸钠和硅烷偶联剂,所述甲基硅酸钠:所述硅烷偶联剂的质量比为(5-10):(1-5);
5、所述乳化剂包括碳酸氢钠、十二烷基苯磺酸钠、聚甲基丙烯酸钠和水,所述碳酸氢钠:十二烷基苯磺酸钠:聚甲基丙烯酸钠:水的质量比为(0.1~1):(1~3):(10~20):(35~45);
6、所述混合单体包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸和丙烯酸羟乙酯或n-羟甲基丙烯酰胺,所述甲基丙烯酸甲酯:丙烯酸丁酯:甲基丙烯酸:丙烯酸羟乙酯或n-羟甲基丙烯酰胺的质量比为(10~20):(20~30):(0.5~1.5):(0.5~1.5);
7、所述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或多种。
8、本发明中,所述甲基硅酸钠:所述硅烷偶联剂的质量比较佳地为1:1、2:1或5:1,更佳地为2:1。
9、本发明中,所述碳酸氢钠:十二烷基苯磺酸钠:聚甲基丙烯酸钠:水的质量比较佳地为0.5:2:15:40、0.1:2:15:40或0.5:1:15:40,更加地为0.5:2:15:40。
10、本发明中,所述甲基丙烯酸甲酯:丙烯酸丁酯:甲基丙烯酸:丙烯酸羟乙酯或n-羟甲基丙烯酰胺的质量比较佳地为15:25:1:1。
11、本发明中,所述引发剂较佳地为过硫酸钾。
12、本发明中,所述软瓷材料包括以下质量份数的各组分:100份固废粉末、15份改性剂、57.5份乳化剂、42份混合单体和1~2份引发剂。
13、本发明中,所述软瓷材料包括以下质量份数的各组分:100份固废粉末、10份改性剂、57.5份乳化剂、42份混合单体和1~2份引发剂。
14、本发明中,所述软瓷材料包括以下质量份数的各组分:100份固废粉末、6份改性剂、57.5份乳化剂、42份混合单体和1~2份引发剂。
15、本发明中,所述软瓷材料包括以下质量份数的各组分:100份固废粉末、10份改性剂、56.5份乳化剂、42份混合单体和1~2份引发剂。
16、本发明中,所述固废粉末是指粉煤灰、矿渣粉、金属尾矿粉末等工业固体废弃物和余泥渣土等城市建设过程中产生的建筑垃圾以及垃圾焚烧产生的飞灰等。
17、本发明中,所述固废粉末的粒径较佳地为过40目筛网后的粒径。
18、本发明中,所述硅烷偶联剂可为本领域常规,较佳地为kh550硅烷偶联剂。
19、本发明还公开了上述软瓷材料的制备方法,其包括以下步骤:
20、(1)将所述固废粉末与所述改性剂混合,得到第一混合液;
21、(2)将所述碳酸氢钠、所述十二烷基苯磺酸钠、所述聚甲基丙烯酸钠和所述水混合、搅拌形成所述乳化剂;将所述甲基丙烯酸甲酯、所述丙烯酸丁酯、所述甲基丙烯酸和所述丙烯酸羟乙酯或所述n-羟甲基丙烯酰胺混合后形成所述混合单体,向所述乳化剂中加入所述混合单体,得到第二混合液;
22、所述步骤(1)和所述步骤(2)不分先后顺序;
23、(3)将所述第二混合液、引发剂加入所述第一混合液中,反应,得到所述软瓷材料。
24、本发明中,步骤(2)中,所述搅拌速率可为本领域常规,较佳地为150~350rpm,例如200rpm。
25、本发明中,步骤(2)中,所述混合单体较佳地采用滴加的方式加入所述乳化剂中。
26、其中,较佳地,在搅拌过程中将所述混合单体加入所述乳化剂中,并在所述混合单体加入所述乳化剂中的过程中,逐渐提高搅拌速度,当所述混合单体滴加完成后,所述搅拌速率为300~500rpm,例如400rpm。
27、本发明中,步骤(2)中,所述预乳化时间为11~12h,例如11.5h,所述乳化时间为从所述混合单体滴加开始至滴加完成的时间。
28、本发明中,步骤(3)中,在所述第二混合液和所述第一混合液混合前,还可包括对所述第一混合液升温的步骤,所述第一混合液升温的步骤较佳地包括:在搅拌状态下将所述第一混合液升温至75~85℃,例如80℃。
29、本发明中,步骤(3)中,所述第二混合液加入所述第一混合液的步骤较佳地包括:先加入占所述第二混合液总质量1/3的所述第二混合液和占所述引发剂质量1/4的所述引发剂,保持温度为75~85℃,再逐滴滴加剩余的所述第二混合液和所述引发剂。
30、本发明中,步骤(3)中,所述反应温度和时间可为本领域常规。所述反应温度较佳地为85~90℃。所述反应时间较佳地为2~3h。
31、本发明中,步骤(3)中,所述反应结束后还包括对反应物进行压制的步骤。
32、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
33、(1)本发明的软瓷材料抗拉强度高,吸水率低;且产品质轻,具有较高的柔韧性;
34、(2)本发明的制备方法工艺简单。
1.一种软瓷材料,其特征在于,其包括以下质量份数的各组分:100份固废粉末、6~15份改性剂、46~70份乳化剂、30~53份混合单体和1~2份引发剂;
2.如权利要求1所述的软瓷材料,其特征在于,所述甲基硅酸钠:所述硅烷偶联剂的质量比为1:1、2:1或5:1;
3.如权利要求2所述的软瓷材料,其特征在于,所述甲基硅酸钠:所述硅烷偶联剂的质量比为2:1;
4.如权利要求1~3任一项所述的软瓷材料,其特征在于,所述软瓷材料包括以下质量份数的各组分:100份固废粉末、15份改性剂、57.5份乳化剂、42份混合单体和1~2份引发剂;
5.如权利要求1所述的软瓷材料,其特征在于,所述固废粉末包括工业弃土、粉煤灰、矿渣粉、金属尾矿粉末、建筑垃圾和垃圾焚烧产生的飞灰中的一种或多种;
6.如权利要求1所述的软瓷材料,其特征在于,所述引发剂较佳地为过硫酸钾。
7.如权利要求1所述的软瓷材料,其特征在于,所述硅烷偶联剂为kh550硅烷偶联剂。
8.一种权利要求1~7任一项所述的软瓷材料的制备方法,其特征在于,其包括以下步骤:
9.如权利要求8所述的软瓷材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述搅拌速率为150~350rpm;
10.如权利要求8所述的软瓷材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,在所述第二混合液和所述第一混合液混合前,还包括对所述第一混合液升温的步骤,所述第一混合液升温的步骤包括:在搅拌状态下将所述第一混合液升温至75~85℃;