本发明涉及材料领域，特别涉及一种人造石材料及其制备方法和用途。
背景技术：
人造石作为一种符合国家可持续发展战略的新型健康环保产品，被广泛应用于装修材料领域。目前市场上用于卫浴、厨卫方向的人造石产品，其配方的主要成分是树脂和各种填料，成型后产品的相对密度通常在1.6～2.5之间(注：水密度为1)。另外，为了保证力学强度，成型后产品的壁厚通常在15～30mm之间。众所周知，如果需要制作大尺寸的台面、浴缸等产品，产品的重量往往能达到200kg以上，这使得产品在运送的过程中存在很大的安全隐患，非常不利于产品的搬运和运输。
另外，传统的人造石材料制造出来的产品性能几乎接近石材，其导热性和保温性都比较低，无法满足卫浴、厨卫等产品对导热性能以及保温性能的要求，不适于卫浴、厨卫等产品的使用要求。为了解决传统人造石材料保温性差、产品厚重(即产品相对密度大)的问题，目前有人将一种类似木粉、蛭石粉、珍珠岩粉、塑料颗粒粉等轻质材料添加到人造石配方中，以用来降低产品的密度和提高产品的保温性能。但是由于上述填料与树脂的相容性比较差，造成产品的强度大大降低。而为了遮盖住产品断面可见的异物类颗粒粉末，避免产品的抗污染能力以及耐化学性能变差，通常需要在产品外观面上增加一层或者多层胶衣或者涂层材料。这使得产品的成本上升、强度降低、相容性差，进而造成产品容易开裂或者裂纹等问题。另外，由于人造石产品的颜色造型有丰富的可设计性，且模具成本低廉、材料性能优秀，在个性化定制市场很受消费者的欢迎。为使人造石产品的颜色造型更加的多变，设计师经常需要运用各种花色、纹理、锋利R角、窄边、可变厚度等元素。但是如果在产品外观面加涂层或者胶衣，这些元素都很难应用，这使得人造石产品的可设计范围(颜色、纹理、尺寸等)受到局限。
综上所述，提供一种强度高、轻质、环保的人造石材料是目前我们亟需解决的问题。
技术实现要素：
本发明实施方式的目的在于提供一种人造石材料及其制备方法和用途，使得人造石材料的强度更高、质量更轻、更环保。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种人造石材料，包括按重量份计的以下组分：树脂20～60份，填充材料10～30份，中空玻璃微珠6～10份。
另外，本发明的实施方式提供了一种人造石材料的制备方法，包含：
获取以下重量份计的树脂、填充材料、中空玻璃微珠：
树脂为20～60份，填充材料为10～30份，中空玻璃微珠为6～10份；
将所述获取的树脂、填充材料、中空玻璃微珠混合均匀，制成人造石材料。
另外，本发明的实施方式提供了一种人造石材料的用途，主要用于卫浴、厨卫产品的制备，其中，所述人造石材料的制备方法包含：
获取以下重量份计的树脂、填充材料、中空玻璃微珠：
树脂为20～60份，填充材料为10～30份，中空玻璃微珠为6～10份；
将所述获取的树脂、填充材料、中空玻璃微珠混合均匀，制成人造石材料。
本发明实施方式相对于现有技术而言，通过选用中空玻璃微珠作为轻质填料加入到人造石配方中，一方面，整体降低了人造石配方的密度，使得人造石材料的质量更轻，另一方面，由于相对其他轻质材料而言，中空玻璃微珠与树脂以及其他填料的界面相容良好，使得人造石材料的强度保留率更高，且该更容易打磨抛光，使用该人造石材料制备的产品的外观面耐污染、耐化学性能良好，不需要增加表面涂层或者胶衣，便于人造石产品的造型设计。
进一步地，中空玻璃微珠的压缩强度在25MPa～120MPa，以得到高强度的中空玻璃微珠。
进一步地，中空玻璃微珠和树脂的重量份数比为：1：4～20，以得到成型较好的人造石产品。
进一步地，中空玻璃微珠的粒径为10～100um，以使中空玻璃微珠可承受的混合强度增大，降低混合过程中中空玻璃微珠的破碎几率。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种人造石材料，包括按重量份计的以下组分：树脂20～60份，填充材料10～30份，中空玻璃微珠6～10份。
比如说，在本实施方式中，树脂可以为24份，填充材料可以为10份，中空玻璃微珠可以为6份。但是本实施方式不应以此为限，树脂也可以为50份，填充材料可以为25份，中空玻璃微珠可以为8份；或者树脂也可以为30份，填充材料可以为25份，中空玻璃微珠可以为7份；或者树脂也可以为45份，填充材料可以为23份，中空玻璃微珠可以为8份；或者树脂也可以为41份，填充材料可以为16份，中空玻璃微珠可以为8份等。
在实际制备人造石颗粒的过程中，还要加入不同份数的其他添加剂，在本实施方式中，可以加入0.5份的固化剂、0.2份的分散剂、0.2份的助剂，当然，本实施方式不应以此为限，也可以加入1份的固化剂、1.5份的分散剂、0.8份的助剂以及5份的色浆；或者也可以加入2.5份的固化剂、1.8份的分散剂、3份助剂、10份色浆；或者可以加入2份的固化剂、1.6份的分散剂、3份助剂、8份色浆；或者也可以加入2.6份的固化剂、1.5份的分散剂、4份助剂、9份色浆等，本领域技术人员可以根据需要灵活选择添加上述添加剂的份数。
值得一提的是，在本实施方式中，树脂可以是纯亚克力树脂，当然，也可以是复合亚克力树脂或不饱和树脂；填充材料可以是氢氧化铝，当然，也可以是碳酸钙或滑石粉。本实施方式不应以此为限。
另外，由于中空玻璃微珠需要树脂浸润，因此需要控制中空玻璃微珠与树脂的添加比例，添加的中空玻璃微珠太多，混合浆料的粘稠度太大，造成浆料的流动性损失较大，不利于产品的成型；添加的中空玻璃微珠太少，又起不到降低混合浆料密度的效果。为制备粘稠度合适、密度低的混合浆料，在本实施方式中，中空玻璃微珠和树脂的重量份数比为：1：4，即质量比例为25％。
另外，值得一提的是，如果中空玻璃微珠的粒径太小，中空玻璃微珠需要消耗更多的树脂材料浸润；粒径太大，中空玻璃微珠可承受的混合强度减小，混合过程中破碎的几率比较大，从而造成实际产品的相对密度比较大，一方面会使得产品在后期打磨、抛光的过程存在可能破碎的风险，另一方面会造成产品的表面不平整，耐污性、易清洁性能变差。为了避免以上问题的出现，在本实施方式中，中空玻璃微珠的粒径可以为10um。但是，本实施方式不应以此为限，中空玻璃微珠的粒径也可以为25um；或者中空玻璃微珠的粒径可以为80um；或者中空玻璃微珠的粒径也可以为70um；或者中空玻璃微珠的粒径也可以为60um，只要中空玻璃微珠的粒径在10～100um即可，本领域技术人员可以根据需要灵活选择中空玻璃微珠的粒径。
为使中空玻璃微珠与其他配料的相容性更好，在本实施方式中，中空玻璃微珠的粒径分布范围为80％～90％(即中空玻璃微珠的粒径在所选粒径以上的窄分布)。
另外，为提高中空玻璃微珠的强度，在本实施方式中，选用的是压缩强度达到25MPa的中空玻璃微珠。但是本实施方式不应以此为限，也可以选用的是压缩强度达到50MPa的中空玻璃微珠；或者选用压缩强度达到90MPa的中空玻璃微珠；或者选用压缩强度达到80MPa的中空玻璃微珠；或者选用的是压缩强度达到60MPa的中空玻璃微珠，只要中空玻璃微珠的压缩强度在25MPa～120MPa范围之内即可，本实施方式不再一一赘述。
上述涉及的上述原料和添加剂都可以从市场上购买得到。其中，中空玻璃微珠可以选用3M公司的K46、K65、K80、VS5500、IM16K、S38HS、S38、S35、S60等型号，或者Sovitec公司的211、213、215等牌号，也可以选用中钢集团马鞍山矿山研究院公司的H系列微珠，比如H40、H46、H60等。
与现有技术相比，本实施方式中，通过选用中空玻璃微珠作为轻质填料加入到人造石配方中，一方面，整体降低了人造石配方的密度，使得人造石材料的质量更轻，另一方面，由于中空玻璃微珠与树脂以及其他填料的界面相容良好，人造石材料固化成型后形成立体的三位网状结构，保证人造石材料的力学强度，从而使得人造石材料的强度更高。另外，使用该人造石材料制备的产品的外观面耐污染、耐化学性能良好，不需要增加表面涂层或者胶衣，便于人造石产品的造型设计。
本发明的第二实施方式涉及一种人造石材料，包括按重量份计的以下组分：树脂20～60份，填充材料10～30份，中空玻璃微珠6～10份。
比如说，在本实施方式中，树脂可以为60份，填充材料可以为30份，中空玻璃微珠可以为10份，但是本实施方式不应以此为限，树脂也可以为50份，填充材料可以为25份，中空玻璃微珠可以为8份；或者树脂也可以为30份，填充材料可以为25份，中空玻璃微珠可以为7份；或者树脂也可以为45份，填充材料可以为23份，中空玻璃微珠可以为8份；或者树脂也可以为41份，填充材料可以为16份，中空玻璃微珠可以为8份等。
在实际制备人造石颗粒的过程中，还要加入不同份数的其他添加剂，在本实施方式中，可以加入3份的固化剂、2份的分散剂、3份助剂、12份色浆，当然，本实施方式不应以此为限，也可以加入1份的固化剂、1.5份的分散剂、0.8份的助剂以及5份的色浆；或者也可以加入2.5份的固化剂、1.8份的分散剂、3份助剂、10份色浆；或者可以加入2份的固化剂、1.6份的分散剂、3份助剂、8份色浆；或者也可以加入2.6份的固化剂、1.5份的分散剂、4份助剂、9份色浆等。本领域技术人员可以根据需要灵活选择添加上述添加剂的份数。
在本实施方式中，树脂可以是复合亚克力树脂，当然，也可以是纯亚克力树脂或不饱和树脂；填充材料可以是碳酸钙，当然，也可以是氢氧化铝或滑石粉。本实施方式不应以此为限。
另外，由于中空玻璃微珠需要树脂浸润，因此需要控制中空玻璃微珠与树脂的添加比例，添加的中空玻璃微珠太多，混合浆料的粘稠度太大，造成浆料的流动性损失较大，不利于产品的成型；添加的中空玻璃微珠太少，又起不到降低混合浆料密度的效果。为制备粘稠度合适、密度低的混合浆料，在本实施方式中，中空玻璃微珠和树脂的重量份数比为：1：6，即质量比例为16％。
另外，值得一提的是，如果中空玻璃微珠的粒径太小，中空玻璃微珠需要消耗更多的树脂材料浸润；粒径太大，中空玻璃微珠可承受的混合强度减小，混合过程中破碎的几率比较大，从而造成实际产品的相对密度比较大，一方面会使得产品在后期打磨、抛光的过程存在可能破碎的风险，另一方面会造成产品的表面不平整，耐污性、易清洁性能变差。为了避免以上问题的出现，在本实施方式中，中空玻璃微珠的粒径可以为100um。但是，本实施方式不应以此为限，中空玻璃微珠的粒径也可以为25um；或者中空玻璃微珠的粒径可以为80um；或者中空玻璃微珠的粒径也可以为70um；或者中空玻璃微珠的粒径也可以为60um，只要中空玻璃微珠的粒径在10～100um即可，本领域技术人员可以根据需要灵活选择中空玻璃微珠的粒径。
为使中空玻璃微珠与其他配料的相容性更好，在本实施方式中，中空玻璃微珠的粒径分布范围为80％～90％(即中空玻璃微珠的粒径在所选粒径以上的窄分布)。
另外，为提高中空玻璃微珠的强度，在本实施方式中，选用的是压缩强度达到120MPa的中空玻璃微珠。但是本实施方式不应以此为限，也可以选用的是压缩强度达到50MPa的中空玻璃微珠；或者选用压缩强度达到90MPa的中空玻璃微珠；或者选用压缩强度达到80MPa的中空玻璃微珠；或者选用的是压缩强度达到60MPa的中空玻璃微珠等。只要中空玻璃微珠的压缩强度在25MPa～120MPa范围之内即可，本实施方式不再一一赘述。
上述涉及的上述原料和添加剂都可以从市场上购买得到。其中，中空玻璃微珠可以选用3M公司的K46、K65、K80、VS5500、IM16K、S38HS、S38、S35、S60等型号，或者Sovitec公司的211、213、215等牌号，也可以选用中钢集团马鞍山矿山研究院公司的H系列微珠，比如H40、H46、H60等。
与现有技术相比，本实施方式中，通过选用中空玻璃微珠作为轻质填料加入到人造石配方中，一方面，整体降低了人造石配方的密度，使得人造石材料的质量更轻，另一方面，由于中空玻璃微珠与树脂以及其他填料的界面相容良好，人造石材料固化成型后形成立体的三位网状结构，保证人造石材料的力学强度，从而使得人造石材料的强度更高。另外，使用该人造石材料制备的产品的外观面耐污染、耐化学性能良好，不需要增加表面涂层或者胶衣，便于人造石产品的造型设计。
本发明的第三实施方式涉及一种人造石材料，包括按重量份计的以下组分：树脂30～50份、填充材料15～25份、中空玻璃微珠7～9份。
比如说，在本实施方式中，树脂可以为36份，填充材料可以为15份，中空玻璃微珠可以为6份，但是本实施方式不应以此为限，树脂也可以为50份，填充材料可以为25份，中空玻璃微珠可以为8份；或者树脂也可以为30份，填充材料可以为25份，中空玻璃微珠可以为7份；或者树脂也可以为45份，填充材料可以为23份，中空玻璃微珠可以为8份；或者树脂也可以为41份，填充材料可以为16份，中空玻璃微珠可以为8份等。
在实际制备人造石颗粒的过程中，还要加入不同份数的其他添加剂，在本实施方式中，可以加入0.5份的固化剂、0.2份的分散剂。当然，本实施方式不应以此为限，也可以加入1份的固化剂、1.5份的分散剂、0.8份的助剂以及5份的色浆；或者也可以加入2.5份的固化剂、1.8份的分散剂、3份助剂、10份色浆；或者可以加入2份的固化剂、1.6份的分散剂、3份助剂、8份色浆；或者也可以加入2.6份的固化剂、1.5份的分散剂、4份助剂、9份色浆等。本领域技术人员可以根据需要灵活选择添加上述添加剂的份数。
在本实施方式中，树脂可以是复合亚克力树脂，当然，也可以是纯亚克力树脂或不饱和树脂；填充材料可以是碳酸钙，当然，也可以是氢氧化铝或滑石粉。本实施方式不应以此为限。
另外，由于中空玻璃微珠需要树脂浸润，因此需要控制中空玻璃微珠与树脂的添加比例，添加的中空玻璃微珠太多，混合浆料的粘稠度太大，造成浆料的流动性损失较大，不利于产品的成型；添加的中空玻璃微珠太少，又起不到降低混合浆料密度的效果。为制备粘稠度合适、密度低的混合浆料，在本实施方式中，中空玻璃微珠和树脂的重量份数比为：1：6，即质量比例为16％。
另外，值得一提的是，如果中空玻璃微珠的粒径太小，中空玻璃微珠需要消耗更多的树脂材料浸润；粒径太大，中空玻璃微珠可承受的混合强度减小，混合过程中破碎的几率比较大，从而造成实际产品的相对密度比较大，一方面会使得产品在后期打磨、抛光的过程存在可能破碎的风险，另一方面会造成产品的表面不平整，耐污性、易清洁性能变差。为了避免以上问题的出现，在本实施方式中，中空玻璃微珠的粒径可以为20um。但是，本实施方式不应以此为限，中空玻璃微珠的粒径也可以为25um；或者中空玻璃微珠的粒径可以为80um；或者中空玻璃微珠的粒径也可以为70um；或者中空玻璃微珠的粒径也可以为60um。只要中空玻璃微珠的粒径在10～100um即可，本领域技术人员可以根据需要灵活选择中空玻璃微珠的粒径。
为使中空玻璃微珠与其他配料的相容性更好，在本实施方式中，中空玻璃微珠的粒径分布范围为80％～90％(即中空玻璃微珠的粒径在所选粒径以上的窄分布)。
另外，为提高中空玻璃微珠的强度，在本实施方式中，选用的是压缩强度达到25MPa的中空玻璃微珠。但是本实施方式不应以此为限，也可以选用的是压缩强度达到50MPa的中空玻璃微珠；或者选用压缩强度达到90MPa的中空玻璃微珠；或者选用压缩强度达到80MPa的中空玻璃微珠；或者选用的是压缩强度达到60MPa的中空玻璃微珠等，只要中空玻璃微珠的压缩强度在25MPa～120MPa范围之内即可，本实施方式不再一一赘述。
上述涉及的上述原料和添加剂都可以从市场上购买得到。其中，中空玻璃微珠可以选用3M公司的K46、K65、K80、VS5500、IM16K、S38HS、S38、S35、S60等型号，或者Sovitec公司的211、213、215等牌号，也可以选用中钢集团马鞍山矿山研究院公司的H系列微珠，比如H40、H46、H60等。
与现有技术相比，本实施方式中，通过选用中空玻璃微珠作为轻质填料加入到人造石配方中，一方面，整体降低了人造石配方的密度，使得人造石材料的质量更轻，另一方面，由于中空玻璃微珠与树脂以及其他填料的界面相容良好，人造石材料固化成型后形成立体的三位网状结构，保证人造石材料的力学强度，从而使得人造石材料的强度更高。另外，使用该人造石材料制备的产品的外观面耐污染、耐化学性能良好，不需要增加表面涂层或者胶衣，便于人造石产品的造型设计。
本发明的第四实施方式涉及一种人造石材料，包括按重量份计的以下组分：树脂30～50份、填充材料15～25份、中空玻璃微珠7～9份。
比如说，在本实施方式中，树脂可以为45份，填充材料可以为20份，中空玻璃微珠可以为9份，但是本实施方式不应以此为限，树脂也可以为50份，填充材料可以为25份，中空玻璃微珠可以为8份；或者树脂也可以为30份，填充材料可以为25份，中空玻璃微珠可以为7份；或者树脂也可以为45份，填充材料可以为23份，中空玻璃微珠可以为8份；或者树脂也可以为41份，填充材料可以为16份，中空玻璃微珠可以为8份等。
在实际制备人造石颗粒的过程中，还要加入不同份数的其他添加剂，在本实施方式中，可以加入0.5份的固化剂、0.2份的分散剂。当然，本实施方式不应以此为限，也可以加入1份的固化剂、1.5份的分散剂、0.8份的助剂以及5份的色浆；或者也可以加入2.5份的固化剂、1.8份的分散剂、3份助剂、10份色浆；或者可以加入2份的固化剂、1.6份的分散剂、3份助剂、8份色浆；或者也可以加入2.6份的固化剂、1.5份的分散剂、4份助剂、9份色浆等。本领域技术人员可以根据需要灵活选择添加上述添加剂的份数。
在本实施方式中，树脂可以是复合亚克力树脂，当然，也可以是纯亚克力树脂或不饱和树脂；填充材料可以是碳酸钙，当然，也可以是氢氧化铝或滑石粉。本实施方式不应以此为限。
另外，由于中空玻璃微珠需要树脂浸润，因此需要控制中空玻璃微珠与树脂的添加比例，添加的中空玻璃微珠太多，混合浆料的粘稠度太大，造成浆料的流动性损失较大，不利于产品的成型；添加的中空玻璃微珠太少，又起不到降低混合浆料密度的效果。为制备粘稠度合适、密度低的混合浆料，在本实施方式中，中空玻璃微珠和树脂的重量份数比为：1：5，即质量比例约为20％。
另外，值得一提的是，如果中空玻璃微珠的粒径太小，中空玻璃微珠需要消耗更多的树脂材料浸润；粒径太大，中空玻璃微珠可承受的混合强度减小，混合过程中破碎的几率比较大，从而造成实际产品的相对密度比较大，一方面会使得产品在后期打磨、抛光的过程存在可能破碎的风险，另一方面会造成产品的表面不平整，耐污性、易清洁性能变差。为了避免以上问题的出现，在本实施方式中，中空玻璃微珠的粒径可以为45um。但是，本实施方式不应以此为限，中空玻璃微珠的粒径也可以为25um；或者中空玻璃微珠的粒径可以为80um；或者中空玻璃微珠的粒径也可以为70um；或者中空玻璃微珠的粒径也可以为60um。只要中空玻璃微珠的粒径在10～100um即可，本领域技术人员可以根据需要灵活选择中空玻璃微珠的粒径。
为使中空玻璃微珠与其他配料的相容性更好，在本实施方式中，中空玻璃微珠的粒径分布范围为80％～90％(即中空玻璃微珠的粒径在所选粒径以上的窄分布)。
另外，为提高中空玻璃微珠的强度，在本实施方式中，选用的是压缩强度达到100MPa的中空玻璃微珠。但是本实施方式不应以此为限，也可以选用的是压缩强度达到50MPa的中空玻璃微珠；或者选用压缩强度达到90MPa的中空玻璃微珠；或者选用压缩强度达到80MPa的中空玻璃微珠；或者选用的是压缩强度达到60MPa的中空玻璃微珠等。只要中空玻璃微珠的压缩强度在25MPa～120MPa范围之内即可，本实施方式不再一一赘述。
上述涉及的上述原料和添加剂都可以从市场上购买得到。其中，中空玻璃微珠可以选用3M公司的K46、K65、K80、VS5500、IM16K、S38HS、S38、S35、S60等型号，或者Sovitec公司的211、213、215等牌号，也可以选用中钢集团马鞍山矿山研究院公司的H系列微珠，比如H40、H46、H60等。
与现有技术相比，本实施方式中，通过选用中空玻璃微珠作为轻质填料加入到人造石配方中，一方面，整体降低了人造石配方的密度，使得人造石材料的质量更轻，另一方面，由于中空玻璃微珠与树脂以及其他填料的界面相容良好，人造石材料固化成型后形成立体的三位网状结构，保证人造石材料的力学强度，从而使得人造石材料的强度更高。另外，使用该人造石材料制备的产品的外观面耐污染、耐化学性能良好，不需要增加表面涂层或者胶衣，便于人造石产品的造型设计。
本发明的第五实施方式涉及一种人造石材料的制备方法，包含以下步骤：将按重量份计的树脂、填充材料、中空玻璃微珠混合均匀制成人造石材料，其中，树脂为20～60份，填充材料为10～30份，中空玻璃微珠为6～10份。
在本实施方式中，具体制备人造石产品的方法如下：按照下述配方，放大8倍(可以根据实际需要选择放大的比例)称取物料，并按照人造石混料的方式，混合搅拌，并真空排气泡以后，浇筑在台盆模具内，固化，冷却脱模后，按照人造石台盆的后处理，打磨抛光并开孔，最终得到一件质量比正常产品减重31％的台盆产品。
与现有技术相比，本实施方式中，通过选用中空玻璃微珠作为轻质填料加入到人造石配方中，使得制备得到的人造石产品具有以下优点：
1、人造石产品的相对密度从1.7降低到1.2，从而使得人造石产品更加的轻便，易于搬运运输；
2、保证了人造石产品的外观面，不需要额外的涂层、胶衣等表面处理；
3、相比胶衣和涂层等表面处理，本实施方式的工艺过程更加优化，更少VOC、更环保；
4、通过本实施方式中的方法得到的人造石产品的保温效果好，触感更加的温润。
本发明第六实施方式涉及一种人造石材料的用途，该人造石材料主要用于卫浴、厨卫产品的制备。
值得注意的是，在本实施方式中，人造石材料可以用于制备台盆产品。具体制备的方法如下：
按照以下配方，放大8倍(可以根据实际需要选择放大的比例)称取物料，并按照人造石混料的方式，混合搅拌，并真空排气泡以后，浇筑在台盆模具内，固化，冷却脱模后，按照人造石台盆的后处理，打磨抛光并开孔，最终得到一件质量比正常产品减重31％的台盆产品。
值得一提的是，本实施方式中涉及的各种物料均可以从市场购买获取。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。