一种发泡软瓷及其制备方法与流程

1.本发明涉及绿色环保技术领域，具体涉及一种发泡软瓷及其制备方法。


背景技术：

2.我国城市化进程中，国内的工业企业发展速度越来越快。而软瓷作为一种新型的建筑装饰材料，能够以工业废渣如工程弃土、水泥弃块及瓷渣、石粉等无机物为原料，经分类混合、复合改性，在光化异构及曲线温度下成型，经复合改性后的工业废渣，具有较好可塑性，在光化异构及受控的曲线温度下，可任意制成各种片材、块材、卷材、型材。
3.然而现有的软瓷密度较高，满足不了市场对于软瓷轻质化的需求，且制备工艺复杂。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提出一种发泡软瓷及其制备方法，旨在解决现有软瓷存在密度高的问题。
5.为实现上述目的，本发明提出一种发泡软瓷，所述发泡软瓷包括以下原料：工业废渣、硅酸盐矿物、高分子乳液、增强纤维、发泡剂、硅烷偶联剂、减水剂、防水剂和水。
6.可选地，所述工业废渣包括工程弃土、矿渣、煤渣、锰渣之中的至少一种；和/或，
7.所述硅酸盐矿物包括石英砂、刚玉砂之中的至少一种；和/或，
8.所述高分子乳液包括甲基丙烯酸甲酯乳液、604丙烯酸乳液之中的至少一种以及eva乳液；和/或，
9.所述增强纤维包括玻璃纤维、聚丙烯纤维之中的至少一种；和/或，所述防水剂包括瓦克bs4004有机硅乳液、甲基硅酸钠之中的至少一种。
10.可选地，所述发泡软瓷包括以下质量份数的原料：工业废渣30～50份、硅酸盐矿物50～80份、高分子乳液20～50份、增强纤维1～2份、发泡剂1～2份、硅烷偶联剂1～5份、减水剂1～2份、防水剂1～2份和水10～50份。
11.本发明还提出一种如上所述的发泡软瓷的制备方法，包括以下步骤：
12.s1、将工业废渣与硅酸盐矿物混合，得到粉料；
13.s2、向所述粉料中加入硅烷偶联剂、防水剂，搅拌、改性，得到改性混合物；
14.s3、向所述改性混合物中加入高分子乳液、发泡剂及减水剂，搅拌，得到第一浆料；
15.s4、向所述浆料中加入增强纤维得到第二浆料；
16.s5、将所述第二浆料倒入模具中，震荡抹平，静置、冷冻，固化成型，再脱模、干燥，得到发泡软瓷。
17.可选地，在步骤s3中，所述搅拌的时间为1～5min。
18.可选地，在步骤s3中，所述搅拌包括慢搅拌2～4min，再快搅拌2～4min。
19.可选地，在步骤s5中，所述震荡的时间为15～20min。
20.可选地，在步骤s5中，所述静置的时间为1.5～2.5h。
21.可选地，在步骤s5中，所述冷冻的时间为2.5～3.5h。
22.可选地，所述在步骤s5中，所述干燥的时间为20～50min；和/或，
23.所述干燥的温度为25～35℃。
24.本发明提供的技术方案中，发泡软瓷包括以下原料：工业废渣、硅酸盐矿物、高分子乳液、增强纤维、发泡剂、硅烷偶联剂、减水剂、防水剂和水，通过对无机材料工业废渣进行改性，使无机材料与有机高分子产生交联稼接作用，本发明采用工业废渣为原料，降低成本，节省空间，变废为宝，通过引入发泡剂进行改进保持材料柔韧性的同时降低软瓷材料的密度，若使用在外墙可降低现有软瓷因脱落伤人所导致伤害的几率；通过引入减水剂，可以有效减弱干湿循环作用中水分的侵入和流出对主体强度的损害，提升干湿循环后的浆体强度。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
26.图1为本发明发泡软瓷的制备方法一实施例的工艺流程图。
27.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.我国城市化进程中，国内的工业企业发展速度越来越快，造成废料堆积如山，环境问题急需解决。而软瓷作为一种新型的建筑装饰材料，能够以工业废渣如工程弃土、水泥弃块及瓷渣、石粉等无机物为原料，经分类混合、复合改性，在光化异构及曲线温度下成型，经复合改性后的工业废渣，具有较好可塑性，在光化异构及受控的曲线温度下，可任意制成各种片材、块材、卷材、型材。然而现有的软瓷密度较高，满足不了市场对于软瓷轻质化的需求，且制备工艺复杂。
30.鉴于此，本发明提出一种发泡软瓷，以解决现有的软瓷密度高，无法满足市场对软瓷轻质化需求的问题。
31.本发明提出一种发泡软瓷，包括以下原料：工业废渣、硅酸盐矿物、高分子乳液、增强纤维、发泡剂、硅烷偶联剂、减水剂、防水剂和水。
32.本发明提供的技术方案中，发泡软瓷包括工业废渣、硅酸盐矿物、高分子乳液、增强纤维、发泡剂、硅烷偶联剂、减水剂、防水剂和水等原料，通过对无机材料工业废渣进行改性，使无机材料与有机高分子产生交联稼接作用，本发明采用工业废渣为原料，降低成本，节省空间，变废为宝，通过引入发泡剂进行改进保持材料柔韧性的同时降低软瓷材料的密度，若使用在外墙可降低现有软瓷因脱落伤人所导致伤害的几率；通过引入减水剂，可以有效减弱干湿循环作用中水分的侵入和流出对主体强度的损害，提升干湿循环后的浆体强度。
33.进一步地，所述工业废渣包括工程弃土、矿渣、煤渣、锰渣之中的至少一种，通过将工程弃土等废弃物收集起来进行再利用，无须进行烧结，节约资源，降低生产成本；所述硅酸盐矿物包括石英砂、刚玉砂之中的至少一种，通过添加石英砂或刚玉砂作为填料，增加发泡软瓷的耐磨性能；所述高分子乳液包括甲基丙烯酸甲酯乳液、604丙烯酸乳液之中的至少一种以及eva乳液，本发明采用eva乳液与甲基丙烯酸甲酯乳液的共混乳液，或者eva乳液与604丙烯酸乳液的共混乳液，或者eva乳液与甲基丙烯酸甲酯乳液、604丙烯酸乳液的共混乳液，共混乳液与单一乳液相比会增加乳液的粘度，原因为丙烯酸乳液的吸电子作用使eva乳液表面富集大量的负电荷，这些负电荷与乳液中的阳离子存在电荷吸引力，增强了不同高分子链之间的物理交联，使粘度增大；所述增强纤维包括玻璃纤维、聚丙烯纤维之中的至少一种，通过添加这些增强纤维，使得所述发泡软瓷具有更好的拉伸性能；所述防水剂包括瓦克bs4004有机硅乳液、甲基硅酸钠之中的至少一种，这些防水剂的添加有效减弱干湿循环作用中水分的侵入和流出对主体强度的损害，提升干湿循环后的浆体强度。
34.为了使得所述发泡软瓷的各原料充分发挥其性能，所述发泡软瓷包括以下质量份数的原料：工业废渣30～50份、硅酸盐矿物50～80份、高分子乳液20～50份、增强纤维1～2份、发泡剂1～2份、硅烷偶联剂1～5份、减水剂1～2份、防水剂1～2份和水10～50份，在上述质量份数配比下，各原料相互作用，使所述发泡软瓷的材料密度降低，满足市场对应软瓷轻质化的需求，同时可以防止脱落时伤人，并且具有较好的强度。
35.本发明还提出一种如上所述的发泡软瓷的制备方法，参照附图1，图1为本发明发泡软瓷的制备方法一实施例的工艺流程图，所述发泡软瓷的制备方法包括以下步骤：
36.s1、将工业废渣与硅酸盐矿物混合，得到粉料；
37.本步骤中，采用工业废渣作为生产原料，降低原材料的成本，节约资源。
38.s2、向所述粉料中加入硅烷偶联剂、防水剂，搅拌、改性，得到改性混合物；
39.本步骤中，通过将硅烷偶联剂分散在无机粉料工业废渣中，材料表面被浸润，硅烷偶联剂分子上的两种基团便分别向极性相近的表面扩散，由于大气中的材料表面附有水层，一端的烷氧基便水解成硅羟基，取向于无机材料表面，同时与材料表面的羟基发生水解缩聚反应；而有机基团取向于高分子乳液表面，在交联固化中二者发生化学反应形成偶联作用，从而对无机材料进行改性，使无机材料与有机高分子产生交联稼接作用，生成具有网络链状结构的材料。
40.s3、向所述改性混合物中加入高分子乳液、发泡剂及减水剂，搅拌，得到第一浆料；
41.本步骤中，所述搅拌的时间为1～5min，所述搅拌包括慢搅拌2～4min，再快搅拌2～4min，通过上述搅拌可以使所述高分子乳液、发泡剂及减水剂与改性化合物充分混合，加快反应。本发明通过引入发泡剂，所述发泡剂优选为十二烷基硅酸钠，采用十二烷基苯磺酸
钠进行的发泡孔小且密，可以像液体一样流动，不会产生大的孔隙，有利于减轻软瓷材料的密度，进一步提升其轻量化；本步骤中添加的高分子乳液为共混乳液，与单一乳液相比会增加乳液的粘度，原因为丙烯酸乳液的吸电子作用使eva乳液表面富集大量的负电荷，这些负电荷与乳液中的阳离子存在电荷吸引力，增强了不同高分子链之间的物理交联，使粘度增大。
42.s4、向所述浆料中加入增强纤维得到第二浆料；
43.本步骤中通过添加增强纤维有利于增加韧性并改善浆体的塑性收缩。
44.s5、将所述第二浆料倒入模具中，震荡抹平，静置、冷冻，固化成型，再脱模、干燥，得到发泡软瓷。
45.本发明采用工业废渣为主要原材料，降低原材料的成本，以硅酸盐矿物为填料并加入高分子乳液进行充分搅拌、改性，得到浆料后，将浆料注入硅胶模具中，放在震动筛上震动，在室温下静置后放入冷冻箱后固化成型，再放入干燥箱脱模后得到目标产品。本方案不仅有利于进行废弃物的再利用、无须进行烧结，可显著降低成本同时引入发泡技术提升软瓷材料的轻质多孔效果，进一步降低材料的密度。
46.进一步地，在步骤s5中，将所述第二浆料倒入模具中，震荡抹平，所述震荡的时间为15～20min，静置1.5～2.5h、冷冻2.5～3.5h，固化成型，在25～35℃条件下干燥2～5min、脱模，得到发泡软瓷，该步骤无须烧结，即可获得发泡软瓷。
47.下面结合上述步骤和操作条件具体阐述工艺流程：首先称取30～50份工业废渣、50～80份硅酸盐矿物、20～50份高分子乳液、1～5份硅烷偶联剂、10～50份水、1～2份增强纤维、1～2份发泡剂十二烷基硅酸钠、1～2份防水剂、1～2份减水剂。其次将粉料工业废渣与硅酸盐矿物在水泥砂浆搅拌机上充分混合，其次加入硅烷偶联剂、防水剂于粉料中充分搅拌改性后，再加入已经稀释过的高分子乳液、减水剂先慢搅拌2～4min，再快搅2～4min，得到浆料后再将纤维加入浆料中进行搅拌。得到所需要的浆料后再将浆料倒入模具中，放在震动筛上震动15～20min，在室温下静置1.5～2.5小时后放入冷冻箱2.5～3.5小时后固化成型，固化成型后脱模，然后放在干燥箱中干燥20-50min，而后静置24h得到目标产品。
48.以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
49.实施例1
50.一种发泡软瓷，包括以下原料：工业废渣、硅酸盐矿物、高分子乳液、增强纤维、发泡剂、硅烷偶联剂、减水剂、防水剂和水。
51.实施例2
52.一种发泡软瓷，包括以下原料：工程弃土30份、石英砂50份、甲基丙烯酸甲酯乳液及eva乳液共20份、玻璃纤维1份、发泡剂1份、硅烷偶联剂1份、减水剂1份、甲基硅酸钠1份和水10份。
53.实施例3
54.一种发泡软瓷，包括以下原料：煤渣40份、刚玉砂65份、604丙烯酸乳液及eva乳液共40份、聚丙烯纤维2份、发泡剂2份、硅烷偶联剂3份、减水剂1份、甲基硅酸钠2份和水30份。
55.实施例4
56.一种发泡软瓷，包括以下原料：锰渣50份、石英砂和刚玉砂共80份、甲基丙烯酸甲
酯乳液及eva乳液共50份、玻璃纤维和聚丙烯纤维共2份、发泡剂2份、硅烷偶联剂5份、减水剂2份、瓦克bs4004有机硅乳液和甲基硅酸钠共2份、水50份。
57.实施例5
58.(1)将实施例2中的工程弃土30份与石英砂50份混合，得到粉料；
59.(2)向所述粉料中加入硅烷偶联剂1份、甲基硅酸钠1份，搅拌、改性，得到改性混合物；
60.(3)向所述改性混合物中加入甲基丙烯酸甲酯乳液及eva乳液共20份、发泡剂1份及减水剂1份，搅拌，得到第一浆料；
61.(4)向所述浆料中加入玻璃纤维1份得到第二浆料；
62.(5)将所述第二浆料倒入模具中，震荡15min，抹平，静置1.5h、冷冻2.5h，固化成型，脱模，再25℃条件下干燥20min，在室温下静置24h，得到发泡软瓷，测试其各项性能，得表1。
63.实施例6
64.(1)将实施例3中的煤渣40份与刚玉砂65份混合，得到粉料；
65.(2)向所述粉料中加入硅烷偶联剂3份、甲基硅酸钠2份，搅拌、改性，得到改性混合物；
66.(3)向所述改性混合物中加入604丙烯酸乳液及eva乳液共40份、发泡剂2份及减水剂1份，搅拌，得到第一浆料；
67.(4)向所述浆料中加入聚丙烯纤维2份，得到第二浆料；
68.(5)将所述第二浆料倒入模具中，震荡18min，抹平，静置2h、冷冻3h，固化成型，脱模，再30℃条件下干燥30min，在室温下静置24h，得到发泡软瓷，测试其各项性能，得表1。
69.实施例7
70.(1)将实施例4中的锰渣50份、石英砂和刚玉砂共80份混合，得到粉料；
71.(2)向所述粉料中加入硅烷偶联剂5份、瓦克bs4004有机硅乳液和甲基硅酸钠共2份，搅拌、改性，得到改性混合物；
72.(3)向所述改性混合物中加入甲基丙烯酸甲酯乳液及eva乳液共50份、瓦克bs4004有机硅乳液和甲基硅酸钠共2份、发泡剂2份及减水剂2份，搅拌，得到第一浆料；
73.(4)向所述浆料中加入玻璃纤维和聚丙烯纤维共2份得到第二浆料；
74.(5)将所述第二浆料倒入模具中，震荡20min，抹平，静置2.5h、冷冻3.5h，固化成型，脱模，再35℃条件下干燥40min，在室温下静置24h，得到发泡软瓷，测试其各项性能，得表1。
75.对比例1
76.不加步骤(2)中的甲基硅酸钠，以及不加步骤(3)中的发泡剂，其他步骤与实施例5相同，测试其各项性能，得表1。
77.对比例2
78.不加步骤(2)中的甲基硅酸钠，其他步骤与实施例6相同，测试其各项性能，得表1。
79.对比例3
80.不加步骤(3)中的发泡剂，其他步骤与实施例7相同，测试其各项性能，得表1。
81.表1软瓷性能表
[0082][0083]
相较于对比例1和3，实施例5～7在添加了发泡剂的情况下，本发明所制备的软瓷密度更低，相较于对比例1和2，实施例5～7在添加了甲基硅酸钠的情况下，本发明所制备的软瓷的吸水率更低，浆料流动性更好，综上所述，本发明通过添加发泡剂可以降低软瓷材料的密度，通过加入甲基硅酸钠，可以有效减弱干湿循环作用中水分的侵入，从而降低吸水率。
[0084]
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种发泡软瓷，其特征在于，包括以下原料：工业废渣、硅酸盐矿物、高分子乳液、增强纤维、发泡剂、硅烷偶联剂、减水剂、防水剂和水。2.如权利要求1所述的发泡软瓷，其特征在于，所述工业废渣包括工程弃土、矿渣、煤渣、锰渣之中的至少一种；和/或，所述硅酸盐矿物包括石英砂、刚玉砂之中的至少一种；和/或，所述高分子乳液包括甲基丙烯酸甲酯乳液、604丙烯酸乳液之中的至少一种以及eva乳液；和/或，所述增强纤维包括玻璃纤维、聚丙烯纤维之中的至少一种；和/或，所述防水剂包括瓦克bs4004有机硅乳液、甲基硅酸钠之中的至少一种。3.如权利要求1所述的发泡软瓷，其特征在于，包括以下质量份数的原料：工业废渣30～50份、硅酸盐矿物50～80份、高分子乳液20～50份、增强纤维1～2份、发泡剂1～2份、硅烷偶联剂1～5份、减水剂1～2份、防水剂1～2份和水10～50份。4.一种如权利要求1至3任一项所述的发泡软瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将工业废渣与硅酸盐矿物混合，得到粉料；s2、向所述粉料中加入硅烷偶联剂、防水剂，搅拌、改性，得到改性混合物；s3、向所述改性混合物中加入高分子乳液、发泡剂及减水剂，搅拌，得到第一浆料；s4、向所述浆料中加入增强纤维得到第二浆料；s5、将所述第二浆料倒入模具中，震荡抹平，静置、冷冻，固化成型，再脱模、干燥，得到发泡软瓷。5.如权利要求4所述的发泡软瓷的制备方法，其特征在于，在步骤s3中，所述搅拌的时间为1～5min。6.如权利要求4所述的发泡软瓷的制备方法，其特征在于，在步骤s3中，所述搅拌包括慢搅拌2～4min，再快搅拌2～4min。7.如权利要求4所述的发泡软瓷的制备方法，其特征在于，在步骤s5中，所述震荡的时间为15～20min。8.如权利要求4所述的发泡软瓷的制备方法，其特征在于，在步骤s5中，所述静置的时间为1.5～2.5h。9.如权利要求4所述的发泡软瓷的制备方法，其特征在于，在步骤s5中，所述冷冻的时间为2.5～3.5h。10.如权利要求4所述的发泡软瓷的制备方法，其特征在于，所述在步骤s5中，所述干燥的时间为20～50min；和/或，所述干燥的温度为25～35℃。

技术总结
本发明公开一种发泡软瓷及其制备方法，所述发泡软瓷包括以下原料：工业废渣、硅酸盐矿物、高分子乳液、增强纤维、发泡剂、硅烷偶联剂、减水剂、防水剂和水。本发明采用工业废渣为主要原材料，降低原材料的成本，以石英砂为填料并加入改性后的高分子乳液进行充分搅拌得到浆料后，将浆料注入硅胶模具中，放在震动筛上震动，在室温下静置后放入冷冻箱后固化成型，脱模后，再放入干燥箱得到目标产品。本方案不仅有利于进行废弃物的再利用、无须进行烧结，可显著降低成本同时引入发泡技术提升软瓷材料的轻质多孔效果，进一步降低材料的密度。进一步降低材料的密度。进一步降低材料的密度。


技术研发人员：郑卫国 张玉玮 李朗 鄢春梅 李元东 陈小兵 慎海霞 陈国基 陈虹 高翀
受保护的技术使用者：深圳文科园林股份有限公司
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/9/19