一种防辐射无机型人造石板材及其制备方法与应用与流程

本发明属于材料，具体涉及一种防辐射无机型人造石板材及其制备方法与应用。

背景技术：

1、无机型人造石通常是指由水泥、矿物掺合料等无机胶粘剂作为胶凝材料，石英石、岗石等骨料作为填充材料生产的无机型人造石材。人造石因其产品的环保特性、装饰效果等，具备与天然石材、瓷砖竞争的条件与优势，近年来人造石产能保持高速增长，但目前人造石的功能性单一，仅能满足于建筑表面装饰的需求，缺乏创新性竞争力。

2、电磁辐射的危害可使人出现：头晕、头痛、疲劳、注意力不集中、记忆力减退、失眠、心悸、胸闷、口干舌燥、机体免疫功能下降等症状，因此目前市场对防辐射材料的需求较大。但是，现有的防辐射人造石材料往往存在易老化变形、高温条件下易产生有毒物质、生产能耗高、生产时间长等问题，一定程度上阻碍了人造石材料在防辐射领域的广泛应用。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种人造石板材，所述人造石板材能够克服树脂基防辐射人造石易老化黄变、变形翘曲、不耐高温、有潜在毒性的问题，并通过内密实外防护协同提高板材的耐污性、防水性和防辐射性能。

2、本发明还提出上述人造石板材的制备方法。

3、本发明还提出上述人造石板材的应用。

4、根据本发明的第一方面，提出了一种人造石板材，所述人造石板材包括人造石基材、底漆和面漆；所述人造石基材包括以下重量份的原料：粉料21～41份、增韧剂1～5份和重晶石骨料51～73份；所述粉料包括水泥15～25份、偏高岭土1～3份、硅灰1～3份、碳酸钙粉2～5份和石英石粉2～5份；所述人造石基材还包括占粉料质量1％～5％的减水剂和占粉料质量0.5％～3％的纤维；所述面漆包括以下重量份的原料：改性重晶石微粉20～40份、树脂60～80份和功能助剂0.5～5份；所述底漆包括无机纳米渗透底漆。

5、根据本发明的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：

6、(1)与树脂基防辐射人造石体系相比，本发明提供的无机型人造石具有天然的环保优势；本发明通过采用以水泥基为主、偏高岭土和硅灰为辅的无机胶粘剂组成的胶凝体系，避免了不饱和聚酯树脂体系带来的易老化黄变、易变性翘曲、不耐高温、潜在毒性等问题。

7、(2)本发明提供的无机型人造石板材早期性能高，养护28天后抗弯强度≥18.0mpa，抗压强度≥90mpa，吸水率≤0.30％。

8、(3)本发明提供的无机型人造石板材通过底漆和面漆的处理，大大降低了板材的孔隙率，提高其致密程度，所述人造石板材的表观密度最高达到3770kg/m3，具有极高的射线屏蔽性能。

9、在本发明的一些实施方式中，所述人造石基材包括以下重量份的原料：粉料30份、增韧剂3份和重晶石骨料67份；所述人造石基材还包括占粉料质量3％的减水剂和占粉料质量1％的纤维。

10、在本发明的一些实施方式中，所述人造石基材还包括占粉料质量6％～10％的水。

11、在本发明的一些优选的实施方式中，所述人造石基材还包括占粉料质量8％的水。

12、在本发明的一些优选的实施方式中，所述粉料包括水泥20份、偏高岭土2份、硅灰2份、碳酸钙粉3份和石英石粉3份。

13、在本发明的一些优选的实施方式中，所述水泥包括52.5白色硅酸盐水泥。

14、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述52.5白色硅酸盐水泥的d50为12.5μm。在本发明的一些更优选的实施方式中，所述偏高岭土的粒径为1800～2200目，d50为2～4μm。

15、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述偏高岭土的粒径为2000目，d50为3μm。

16、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述硅灰包括白色硅灰和灰色硅灰中的至少一种。

17、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述白色硅灰的粒径为11000～13000目，d50为0.1～0.3μm。

18、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述白色硅灰的粒径为12000目，d50为0.2μm。

19、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述碳酸钙粉的粒径为100～300目，d50为40～50μm。

20、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述碳酸钙粉的粒径为200目，d50为46.5μm。

21、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述石英石粉的粒径为1000～1400目，d50为5～15μm。

22、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述石英石粉的粒径为1250目，d50为9.5μm。本发明采用高活性的偏高岭土、白色硅灰，利用二次火山灰效应提高防辐射人造石强度；同时，上述粉料还能够消耗氢氧化钙，抑制产品泛碱。

23、在本发明的一些实施方式中，所述增韧剂包括丙烯酸脂共聚乳液、丁二烯-苯乙烯共聚物乳液和eva乳液中的至少一种。

24、在本发明的一些优选的实施方式中，所述增韧剂为丁二烯-苯乙烯共聚物乳液。

25、在本发明的一些实施方式中，所述减水剂包括聚羧酸高性能减水剂。

26、在本发明的一些优选的实施方式中，所述聚羧酸高性能减水剂为广东红墙新材料股份有限公司的早强型聚羧酸高性能减水剂csp-12。

27、本发明使用高性能减水剂降低水胶比至0.15～0.18，提高产品早期强度，养护24h即达到拆模强度，养护期缩短至7d，模具周转速度快，7d抗折强度能达到12mpa以上。

28、在本发明的一些实施方式中，所述重晶石骨料由粒径为10～20目、20～40目、40～80目和80～120目的重晶石骨料混合而成，混合质量比为(3～5):2:1:(2～4)。

29、在本发明的一些优选的实施方式中，所述重晶石骨料由粒径为10～20目、20～40目、40～80目和80～120目的重晶石骨料混合而成，混合质量比为4:2:1:3。

30、上述原料配方采用了最紧密堆积理论，通过超细填料颗粒、水泥、重晶石骨料等不同粒径的材料搭配确定出最佳比例，提高材料强度，得到高密度的人造石板材。

31、在本发明的一些实施方式中，所述纤维包括玻璃纤维、金属纤维和木质纤维中的至少一种。

32、在本发明的一些实施方式中，所述无机纳米渗透底漆包括以下重量份的原料：硅溶胶改性硅酸钾60～80份、纳米二氧化硅1～5份、水基脂肪醇聚氧乙烯醚2～3份和水20～40份。

33、在本发明的一些优选的实施方式中，所述无机纳米渗透底漆包括以下重量份的原料：硅溶胶改性硅酸钾70份、纳米二氧化硅3份、水基脂肪醇聚氧乙烯醚2份和水30份。

34、在本发明的一些优选的实施方式中，所述纤维为耐碱玻璃纤维。

35、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述耐碱玻璃纤维为泰山玻璃纤维有限公司的hd 6mm耐碱玻璃纤维。

36、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述耐碱玻璃纤维的长度为3～9mm。

37、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述耐碱玻璃纤维的长度为6mm。

38、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述耐碱玻璃纤维的直径为10～80μm。

39、所述超细高耐碱玻璃纤维能够形成骨架网络结构，提高材料的抗折强度。在本发明的一些实施方式中，所述人造石基材的原料还包括颜料。

40、在本发明的一些优选的实施方式中，所述颜料的添加量占粉料质量的0％～20％。

41、在本发明的一些优选的实施方式中，所述颜料包括有机颜料或无机颜料。

42、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述有机颜料包括永固红f2r、3132大红粉、酞菁蓝、酞菁绿、永固紫rl、联苯胺黄g中的至少一种。

43、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述无机颜料包括铁黄、铁红、铁黑、氧化铬绿、钛白粉中的至少一种。

44、在本发明的一些实施方式中，所述面漆包括以下重量份的原料：改性重晶石微粉28份、树脂70份和功能助剂2份。

45、在本发明的一些实施方式中，所述改性重晶石微粉是由重晶石微粉经分散剂改性得到。

46、在本发明的一些优选的实施方式中，所述分散剂包括有机硅润湿分散剂。

47、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述有机硅润湿分散剂为xlpe体系功能有机硅氧烷杂化改性粉体分散剂。

48、在本发明的一些优选的实施方式中，所述分散剂的用量为重晶石微粉质量的0.1％～3％。

49、在本发明的一些优选的实施方式中，所述重晶石微粉由粒径为0.1～1μm、1～3μm和3～5μm的重晶石微粉混合而成，混合质量比为(10～14):5:3。

50、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述重晶石微粉由粒径为0.1～1μm、1～3μm和3～5μm的重晶石微粉混合而成，混合质量比为12:5:3。

51、在本发明的一些优选的实施方式中，所述树脂包括有机硅改性杂化树脂。

52、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述有机硅改性杂化树脂为易净星qh-1016改性有机无机杂化聚硅氧烷树脂。

53、在本发明的一些优选的实施方式中，所述功能助剂包括聚醚硅氧烷共聚物类流平剂、紫外线吸收剂和抗涂鸦耐污助剂中的至少一种。

54、在本发明的一些更优选的实施方式中，所述功能助剂为抗涂鸦耐污助剂。

55、所述抗涂鸦耐污助剂能够提高人造石板材的耐污性能，其表面耐水性超过96h，耐污值＜30。

56、本发明参照紧密堆积理论进行设计配比，将0.1～5μm的重晶石微粉进行表面改性后，与高耐污高硬度的有机硅改性杂化树脂、助剂等混合，得到高抗污高硬度防辐射面漆。

57、本发明采用无机纳米渗透底漆对板材的孔隙等进行表面封闭处理，最后对防辐射无机型人造石进行涂装高抗污高硬度防辐射面漆，提高人造石板材的抗污性，同时隔绝水分等其他污染源侵入，避免影响高性能无机型人造石的装饰效果。

58、在本发明的一些实施方式中，所述人造石板材的抗弯强度为18～20mpa。

59、在本发明的一些优选的实施方式中，所述人造石板材的抗弯强度为19.2mpa。

60、在本发明的一些实施方式中，所述人造石板材的抗压强度为90～100mpa。

61、在本发明的一些优选的实施方式中，所述人造石板材的抗压强度为92.9mpa。

62、在本发明的一些实施方式中，所述人造石板材的吸水率小于0.3％。

63、在本发明的一些实施方式中，所述人造石板材的表观密度为3750～3800kg/m3。

64、在本发明的一些优选的实施方式中，所述人造石板材的表观密度为3770kg/m3。

65、在本发明的一些实施方式中，所述人造石板材的耐污值为25～30。

66、在本发明的一些优选的实施方式中，所述人造石板材的耐污值为28。

67、根据本发明的第二方面，提出了如本发明第一方面所述的人造石板材的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

68、s1：将粉料、增韧剂、重晶石骨料、减水剂、纤维和水混匀，得到混合物；

69、s2：将步骤s1所述混合物倒入模具压制成型并进行养护，得到人造石基材；

70、s3：向步骤s2所述人造石基材表面涂布底漆，得到经预处理的人造石基材；

71、s4：向树脂中加入改性重晶石微粉和功能助剂混匀，得到面漆；

72、s5：将步骤s4所述面漆喷涂到步骤s3所述经预处理的人造石基材表面，即得人造石板材。

73、在本发明的一些实施方式中，步骤s1中所述混合物还添加了颜料。

74、在本发明的一些实施方式中，所述步骤s1具体包括：

75、s101：按照本发明第一部分所述的质量比，分别称量原料；

76、s102：将步骤s101称量得到的粉料、颜料、三分之一重量的纤维和三分之二重量的重晶石骨料加入搅拌机混匀；

77、s103：向搅拌机中加入增韧剂和三分之一重量的纤维混匀；

78、s104：向搅拌机中加入提前混合的水和减水剂，混匀；

79、s105：向搅拌机中加入三分之一重量的纤维和三分之一重量的重晶石骨料，混匀即得混合物。

80、在本发明的一些优选的实施方式中，步骤s102中所述颜料采用石英石粉提前预混。

81、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中所述压制成型是在真空条件下振动压制成型。

82、在本发明的一些优选的实施方式中，步骤s2中所述真空条件的真空值为40～60mbar。

83、在本发明的一些更优选的实施方式中，步骤s2中所述真空条件的真空值为50mbar。

84、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中所述压制成型的振动频率在0～3200hz之间。

85、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中所述压制成型时的压力最高达2.5bar。

86、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中所述压制成型的压制时间为50～80s。

87、在本发明的一些优选的实施方式中，步骤s2中所述压制成型的压制时间为65s。

88、根据本发明的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：

89、(1)本发明提供的制备方法结合了真空高频振动的成型工艺，将物料内部空气排除，使其密实性提高，降低孔隙率，进一步提高无机型人造石板材的防辐射性能。

90、(2)本发明提供的制备方法能够在常温下固化板材，低能耗生产，环保绿色，拆模时间缩短至24h，养护期缩短至7d，模具周转速度快。

91、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中所述养护包括将压制成型后的板材移至恒温标准养护车间养护20～30h后拆模，并将拆模后的板材竖立放置于养护车间继续养护至7d龄期。

92、在本发明的一些优选的实施方式中，步骤s2中所述养护的拆模时间为24h。

93、在本发明的一些实施方式中，所述步骤s2还包括在养护结束后对基材进行打磨抛光。

94、在本发明的一些优选的实施方式中，所述打磨抛光包括将养护好的板材通过定厚，再依次经过50目、150目、300目、500目、1000目和2000目抛光。

95、在本发明的一些实施方式中，步骤s3中所述底漆的用量为20～40g/m2。

96、在本发明的一些优选的实施方式中，步骤s3中所述底漆的用量为30g/m2。

97、在本发明的一些实施方式中，步骤s3中所述底漆干膜厚度为5～10μm。

98、在本发明的一些实施方式中，所述步骤s3还包括使用纳米抛光垫将底漆抛涂在人造石基材表面。

99、所述抛涂是采用3m纳米抛光垫将底漆抛涂均匀，该过程中存在一定压力，使得底漆的有效成分更好地渗入孔隙内部，提高板材的综合性能。

100、在本发明的一些实施方式中，步骤s5中所述面漆的用量为50～100g/m2。

101、在本发明的一些优选的实施方式中，步骤s5中所述面漆的用量为100g/m2。

102、在本发明的一些实施方式中，步骤s5中所述面漆干膜厚度为10～30μm

103、根据本发明的第三方面，提出了如本发明第一方面所述人造石板材或本发明第二方面所述制备方法制备得到的人造石板材在制备防辐射产品中的应用。