本發(fā)明涉及人造板材技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種硬度和韌度可調(diào)的人造石板材及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著人們生活水平提高和審美觀點的發(fā)展，對高端建筑材料、居家裝飾、汽車裝備等設(shè)施的要求越來越高。特別是，石英石、硅鈣板、防護板、隔離板等人造硬質(zhì)板材作為一種新興的臺柜面材料，可望完全取代具有放射危險性以及較差耐污性的花崗石和大理石，在歐美越來越多地進入到了消費者家庭和酒店、醫(yī)院、實驗室等公共設(shè)施。特別是2006年的米蘭國際櫥柜展，世界各國名牌櫥柜推出的新品都可以明顯感覺到這種趨勢。行業(yè)專家預(yù)計，未來5年人造硬質(zhì)板材產(chǎn)品發(fā)展規(guī)模將以每年500%的速度遞增，具有巨大的市場空間。我國人造硬質(zhì)材料的研究起步較晚。人造硬質(zhì)材料由于色彩鮮艷，表面光滑、柔潤，易加工成成型，進入社會馬上被消費者接受，被廣泛應(yīng)用于整體廚房、酒店吧臺、衛(wèi)生間、醫(yī)院和實驗室臺面等領(lǐng)域。人造硬質(zhì)板材雖擁有如此吸引人的用途時，但是一直存在強度低、重量大、易老化、以及耐久、耐污與耐候性差等缺陷。特別是，普通人造硬質(zhì)板材在極冷極熱的條件下易炸裂，如東北地區(qū)寒冷的環(huán)境使得人造硬質(zhì)材料變得更加硬脆，在運輸過程中容易損壞。在廚房里，普通人造硬質(zhì)板材在遇到高溫加熱與低溫冷凍交替變化時，易產(chǎn)生裂縫，甚至炸裂，危害到用戶的財產(chǎn)和生命安全。另外，這些產(chǎn)品生產(chǎn)也存在工藝復(fù)雜、原料成本高、生產(chǎn)工藝復(fù)雜等局限性，極大地影響著企業(yè)的生產(chǎn)效益。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種硬度和韌度可調(diào)的人造石板材及其制備方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種硬度和韌度可調(diào)的人造石板材，其中，包括以下組分：不飽和混合樹脂6% - 12%、色漿2.5% - 4%、硬質(zhì)材料80%-90%、促進劑0.3% - 0.6%、偶聯(lián)劑0.3% - 0.7%和固化劑0.5% - 1%。

其中，所述不飽和混合樹脂包括納米二氧化硅摻雜的柔性不飽和聚酯樹脂和普通樹脂，其質(zhì)量配比為1:0-5。

其中，所述納米二氧化硅摻雜的柔性不飽和聚酯樹脂（例如，亞邦80F）中，納米二氧化硅與柔性不飽和樹脂的質(zhì)量份數(shù)比為：1:25-150。

其中，所述硬質(zhì)材料為不同粒徑的石英砂、礦渣或碎石，其質(zhì)量份數(shù)為：6-8mm5-7份，8-16mm15-17份，16-26mm5-9份，26-40mm5-9份，40-70mm10-13份和325粉20-23份。

其中，所述的促進劑為環(huán)烷酸鈷。

其中，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH570。

其中，所述的固化劑為過氧化甲乙酮。

其中，所述摻雜用的納米二氧化硅的尺寸為10-20 nm。

其中，所述柔性不飽和聚酯樹脂，其制備方法是將二元醇與二元酸或酸酐按照1:2-3的比例在200℃左右縮聚反應(yīng)8-12小時，至酸值40-50mgKOH/g，降溫，進而加入油酸（一元酸）縮聚反應(yīng)2-3小時至反應(yīng)完全，經(jīng)過減壓真空處理，至酸值25-35mgKOH/g，再加入反應(yīng)物重量百分比0.01 %-0.05%的添加劑；冷卻，最后加入余量的稀釋劑；添加劑可以為聚醋酸乙烯酯(PVAC)、聚苯乙烯(PST)、熱塑性聚氨酯、熱塑性聚酯，其中的一種或幾種；稀釋劑可以為苯乙烯、鄰苯二甲酸二烯丙酯或者鄰苯二甲酸二烯丙酯。例如，亞邦80F。

普通樹脂可以選用不飽和聚酯樹脂7937、7940或者7982，其主要原材料是鄰苯二甲酸酐、順丁烯二酸酐、新戊二醇、甲基丙烯酸甲酯、二甘醇；其制備方法是將二元醇、二元酸酐依次投入反應(yīng)釜中，通入氮氣，在1-2h內(nèi)升溫至160-165℃，進行第一次保溫，再用2.5-3h升溫至205-208℃，進行第二次保溫；在第二次保溫開始時，每隔0.5h進行一次酸值取樣分析，當(dāng)取樣酸值達到50-65時，開始抽真空，在20-30min內(nèi)將反應(yīng)釜內(nèi)壓力降至-90—-85KPa，當(dāng)酸值達到30-33時開始降溫；當(dāng)反應(yīng)釜溫度降至180-190℃時，向反應(yīng)釜中加入對苯二酚，繼續(xù)降溫到110-130℃，并用苯乙烯混合液稀釋，之后繼續(xù)降溫至55-65℃，向反應(yīng)釜內(nèi)加入MMA（甲基丙烯酸甲酯），攪拌15-25min，冷卻?？梢杂行У慕鉀Q傳統(tǒng)的不飽和聚酯樹脂的加工過程中，有毒苯乙烯的揮發(fā)量較大的問題。

另外，本發(fā)明還公開了所述的硬度和韌度可調(diào)的人造石板材的制備方法，包括以下步驟：

第一步、將色漿，加入到不飽和混合樹脂中充分?jǐn)嚢杈鶆?，分別加入促進劑和偶聯(lián)劑充分?jǐn)嚢?，保持?jǐn)嚢铚囟仍?0-25℃；進而加入固化劑攪拌，2分鐘后，迅速加入到裝有硬質(zhì)材料的攪拌器中，順時針攪拌5 min，逆時針攪拌5 min，待物料攪拌均勻后下料；

第二步、將第一步的物料從攪拌器中下料過篩到鋪邊條和紙的模具中，根據(jù)不同板材厚度下料到相應(yīng)的重量，鋪平后蓋上紙；

第三步、將載有物料的模具轉(zhuǎn)入壓機中，經(jīng)過抽真空壓制成型；

第四步、將成型后的板材去除上層紙和邊條轉(zhuǎn)入到窯爐中，窯爐溫度在100-120℃，2h后板材固化，將板材從模具中起板，再放置24-48h進行后固化；

第五步、將完全固化后的板材轉(zhuǎn)入拋光線，首先是將板材定厚拋光，其次將板材切邊，最后進行打磨拋光；

第六步、將制備得到板材產(chǎn)品，經(jīng)過檢驗、分級、包裝，入庫。

本發(fā)明的有益效果是：充分利用了柔性不飽和聚酯樹脂的獨特化學(xué)成分，以增加聚酯鏈中δ鍵，進而借助摻雜的納米SiO2所具有的尺寸效應(yīng)、高比表面積等納米功能材料特性，經(jīng)與普通樹脂按不同配比形成高性能的不飽和混合樹脂，進而結(jié)合色漿、苯乙烯、固化劑過氧化甲乙酮(MBKP)、促進劑環(huán)烷酸鈷等配料，籍以生成大量的纖維化物質(zhì)，實現(xiàn)對板材的基體強度、柔韌性、和抗沖擊性能的調(diào)控；經(jīng)測試，由此制得的人造硬質(zhì)板材（人造石英石、硅鈣板、防護板、隔離板等），其強度和韌性可調(diào)（最大承重彎曲60度后可自恢復(fù)），抗沖擊能力是同類產(chǎn)品的500多倍，并具有無毒、抗炸裂、無輻射、綠色、環(huán)保、刮不花、易清潔、防火耐熱、性價比高、耐酸堿、抗褪色和老化、表面平整、光亮、色彩艷麗豐富等特點；特別是，能普遍適用于東北地區(qū)極寒天氣以及廚房臺面的驟熱驟冷環(huán)境，可廣泛應(yīng)用于制作櫥柜臺、窗臺、餐臺、商業(yè)臺、寫字臺、電腦臺、酒吧臺、以及醫(yī)院和實驗室臺面等。此外，生產(chǎn)工藝簡單，所用原料均屬工業(yè)廢棄物，減少了對自然的損耗，節(jié)約了大量自然資源，降低了產(chǎn)品成本，有助于促進綠色循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。

具體實施方式

下面通過實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明，但不以任何形式限制本發(fā)明。

實施例1

本發(fā)明的組分中，不飽和混合樹脂8kg、色漿4kg、硬質(zhì)材料86kg、促進劑0.3kg、偶聯(lián)劑0.7kg和固化劑1kg。不飽和混合樹脂由4kg摻雜納米二氧化硅的柔性不飽和樹脂和4kg普通樹脂配合。0.15kg納米二氧化硅與3.85kg柔性不飽和樹脂（例如，亞邦80F）摻雜。普通樹脂選用不飽和聚酯樹脂7937。

硬質(zhì)材料為不同粒徑的石英砂、礦渣或碎石，其中成分：6-8mm7.72kg，8-16mm18.7kg，16-26mm9.9kg，26-40mm9.9kg，40-70mm14.3kg和325粉25.48kg。促進劑為環(huán)烷酸鈷。偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH570。固化劑為過氧化甲乙酮。摻雜用的納米二氧化硅的尺寸為10-20 nm。

制備方法包括以下步驟：

第一步、將色漿，加入到不飽和混合樹脂中充分?jǐn)嚢杈鶆?，分別加入促進劑和偶聯(lián)劑充分?jǐn)嚢?，保持?jǐn)嚢铚囟仍?0-25℃；進而加入固化劑攪拌，2分鐘后，迅速加入到裝有硬質(zhì)材料的攪拌器中，順時針攪拌5 min，逆時針攪拌5 min，待物料攪拌均勻后下料；

第二步、將第一步的物料從攪拌器中下料過篩到鋪邊條和紙的模具中，根據(jù)不同板材厚度下料到相應(yīng)的重量，鋪平后蓋上紙；

第三步、將載有物料的模具轉(zhuǎn)入壓機中，經(jīng)過抽真空壓制成型；

第四步、將成型后的板材去除上層紙和邊條轉(zhuǎn)入到窯爐中，窯爐溫度在100-120℃，2h后板材固化，將板材從模具中起板，再放置24-48h進行后固化；

第五步、將完全固化后的板材轉(zhuǎn)入拋光線，首先是將板材定厚拋光，其次將板材切邊，最后進行打磨拋光；

第六步、將制備得到板材產(chǎn)品，經(jīng)過檢驗、分級、包裝，入庫。

實施例2

本發(fā)明的組分中，不飽和混合樹脂12kg、色漿4kg、硬質(zhì)材料82kg、促進劑0.6kg、偶聯(lián)劑0.4kg和固化劑1kg。不飽和混合樹脂由2kg摻雜納米二氧化硅的柔性不飽和樹脂和10kg普通樹脂配合。0.01kg納米二氧化硅與1.99kg柔性不飽和樹脂亞邦80F摻雜。普通樹脂選用不飽和聚酯樹脂7940。

硬質(zhì)材料為不同粒徑的石英砂、礦渣或碎石，其中成分：6-8mm7.36kg，8-16mm17.87kg，16-26mm9.46kg，26-40mm9.46kg，40-70mm13.67kg和325粉24.18kg。促進劑為環(huán)烷酸鈷。偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH570。固化劑為過氧化甲乙酮。摻雜用的納米二氧化硅的尺寸為10-20 nm。

制備方法包括以下步驟：

第一步、將色漿，加入到不飽和混合樹脂中充分?jǐn)嚢杈鶆?，分別加入促進劑和偶聯(lián)劑充分?jǐn)嚢?，保持?jǐn)嚢铚囟仍?0-25℃；進而加入固化劑攪拌，2分鐘后，迅速加入到裝有硬質(zhì)材料的攪拌器中，順時針攪拌5 min，逆時針攪拌5 min，待物料攪拌均勻后下料；

第二步、將第一步的物料從攪拌器中下料過篩到鋪邊條和紙的模具中，根據(jù)不同板材厚度下料到相應(yīng)的重量，鋪平后蓋上紙；

第三步、將載有物料的模具轉(zhuǎn)入壓機中，經(jīng)過抽真空壓制成型；

第四步、將成型后的板材去除上層紙和邊條轉(zhuǎn)入到窯爐中，窯爐溫度在100-120℃，2h后板材固化，將板材從模具中起板，再放置24-48h進行后固化；

第五步、將完全固化后的板材轉(zhuǎn)入拋光線，首先是將板材定厚拋光，其次將板材切邊，最后進行打磨拋光；

第六步、將制備得到板材產(chǎn)品，經(jīng)過檢驗、分級、包裝，入庫。

實施例3

本發(fā)明的組分中，不飽和混合樹脂8kg、色漿3kg、硬質(zhì)材料87kg、促進劑0.5kg、偶聯(lián)劑0.5kg和固化劑1kg。樹脂由4kg摻雜納米二氧化硅的柔性不飽和樹脂和4kg普通樹脂配合。0.04kg納米二氧化硅與3.96kg柔性不飽和樹脂亞邦80F摻雜。普通樹脂選用不飽和聚酯樹脂7982。

硬質(zhì)材料為不同粒徑的石英砂、礦渣或碎石，其中成分：6-8mm7.8kg，8-16mm19kg，16-26mm10kg，26-40mm10kg，40-70mm14.5kg和325粉25.7kg。促進劑為環(huán)烷酸鈷。偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH570。固化劑為過氧化甲乙酮。摻雜用的納米二氧化硅的尺寸為10-20 nm。

制備方法包括以下步驟：

第一步、將色漿，加入到不飽和混合樹脂中充分?jǐn)嚢杈鶆?，分別加入促進劑和偶聯(lián)劑充分?jǐn)嚢?，保持?jǐn)嚢铚囟仍?0-25℃；進而加入固化劑攪拌，2分鐘后，迅速加入到裝有硬質(zhì)材料的攪拌器中，順時針攪拌5 min，逆時針攪拌5 min，待物料攪拌均勻后下料；

第二步、將第一步的物料從攪拌器中下料過篩到鋪邊條和紙的模具中，根據(jù)不同板材厚度下料到相應(yīng)的重量，鋪平后蓋上紙；

第三步、將載有物料的模具轉(zhuǎn)入壓機中，經(jīng)過抽真空壓制成型；

第四步、將成型后的板材去除上層紙和邊條轉(zhuǎn)入到窯爐中，窯爐溫度在100-120℃，2h后板材固化，將板材從模具中起板，再放置24-48h進行后固化；

第五步、將完全固化后的板材轉(zhuǎn)入拋光線，首先是將板材定厚拋光，其次將板材切邊，最后進行打磨拋光；

第六步、將制備得到板材產(chǎn)品，經(jīng)過檢驗、分級、包裝，入庫。

實施例4

本發(fā)明的組分中，不飽和混合樹脂10kg、色漿3kg、硬質(zhì)材料85kg、促進劑0.5kg、偶聯(lián)劑0.5kg和固化劑1kg。樹脂由5kg摻雜納米二氧化硅的柔性不飽和樹脂和5kg普通樹脂7937配合。0.05kg納米二氧化硅與4.95kg柔性不飽和樹脂摻雜。

硬質(zhì)材料為不同粒徑的石英砂、礦渣或碎石，其中成分：6-8mm7.63kg，8-16mm18.53kg，16-26mm9.8kg，26-40mm9.8kg，40-70mm14.17kg和325粉25.07kg。促進劑為環(huán)烷酸鈷。偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH570。固化劑為過氧化甲乙酮。摻雜用的納米二氧化硅的尺寸為10-20 nm。

制備方法包括以下步驟：

第一步、將色漿，加入到不飽和混合樹脂中充分?jǐn)嚢杈鶆颍謩e加入促進劑和偶聯(lián)劑充分?jǐn)嚢?，保持?jǐn)嚢铚囟仍?0-25℃；進而加入固化劑攪拌，2分鐘后，迅速加入到裝有硬質(zhì)材料的攪拌器中，順時針攪拌5 min，逆時針攪拌5 min，待物料攪拌均勻后下料；

第二步、將第一步的物料從攪拌器中下料過篩到鋪邊條和紙的模具中，根據(jù)不同板材厚度下料到相應(yīng)的重量，鋪平后蓋上紙；

第三步、將載有物料的模具轉(zhuǎn)入壓機中，經(jīng)過抽真空壓制成型；

第四步、將成型后的板材去除上層紙和邊條轉(zhuǎn)入到窯爐中，窯爐溫度在100-120℃，2h后板材固化，將板材從模具中起板，再放置24-48h進行后固化；

第五步、將完全固化后的板材轉(zhuǎn)入拋光線，首先是將板材定厚拋光，其次將板材切邊，最后進行打磨拋光；

第六步、將制備得到板材產(chǎn)品，經(jīng)過檢驗、分級、包裝，入庫。

板材的性能測試

對上述實施實例中制得的人造石英石、硅鈣板、防護板、隔離板等人造硬質(zhì)板材產(chǎn)品進行性能測試，所得結(jié)果如表1所示，并與普通板材進行比較。

表1 強度和韌性可調(diào)的人造硬質(zhì)板材的性能參數(shù)

結(jié)果表明，經(jīng)參考行業(yè)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，以本配方制備的板材，其各項指標(biāo)均明示優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。