一种透水材料及其制备方法与应用与流程

本发明属于材料，具体涉及一种透水材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、透水材料由于具有一定的透水、透气性能，常可用作透水铺装材料、家居相关材料中，比如用于居住区、停车场等地面的装饰装修，同时也可以用于注浆模具、吸塑模具等领域。相关技术中的透水材料通常以树脂为基体材料，透水材料的原料通常包括树脂、固化剂和无机填料。然而目前，相关技术中的透水材料的透水性能较低，一定程度上影响了透水材料的应用。

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，本发明提出稻壳灰在制备透水材料中的应用。通过将稻壳灰用于制备透水材料，所得透水材料的透水性能好。

2、本发明还提出一种透水材料。

3、本发明还提出一种透水材料的制备方法。

4、本发明还提出上述透水材料的应用。

5、本发明的第一方面，提出了稻壳灰在制备透水材料中的应用。

6、农业废料稻壳灰(水稻稻壳经焚烧后残余的灰分)特有的多孔结构，通过将稻壳灰用于制备透水材料，能够显著提高了材料的透水率。

7、本发明的第二方面，提出了一种透水材料，所述透水材料的制备原料包括：树脂材料、固化剂、稻壳灰和无机填料。

8、根据本发明实施例的透水材料，至少具有以下有益效果：

9、本发明利用农业废料稻壳灰特有的多孔结构，在不降低透水材料的抗弯折强度的同时，显著提高了材料的透水率，如本发明一些实施方式中透水材料的透水率可达390ml/min以上；同时以环氧树脂(如可为环氧树脂)为基体材料，使所得的透水材料机械性能好，如本发明一些实施方式中透水材料的抗弯折强度可达12.4mpa以上。本发明中透水材料，因其优异的透水性能和机械性能，将其应用于家居材料或用于注浆模具、吸塑模具中，应用前景好。

10、在本发明的一些实施方式中，所述透水材料为环氧树脂透水材料。

11、在本发明的一些实施方式中，所述环氧树脂透水材料为多孔环氧树脂透水材料。

12、在本发明的一些实施方式中，所述透水材料中，所述稻壳灰的质量分数为0.01％-35％，如可选为0.01％-20％。

13、在本发明的一些实施方式中，所述透水材料的制备原料中，所述稻壳灰的质量分数为0.01％-35％，如可选为0.01％-15％。

14、在本发明的一些实施方式中，所述树脂材料、稻壳灰和无机填料的质量之比为(50-600):(0.05-200):(0.05-600)，如可为(100-300):(0.1-100):(0.1-400)。

15、在本发明的一些实施方式中，所述树脂材料和固化剂的质量之比为(50-600):(10-400)，如可为(100-300):(50-200)。

16、在本发明的一些实施方式中，所述稻壳灰是水稻稻壳经焚烧后残余的灰分。

17、在本发明的一些实施方式中，所述稻壳灰的制备方法包括：将水稻稻壳在空气气氛中于200-1000℃下焚烧，得到所述稻壳灰。可选地，焚烧的时间为0.5-20h。具体如可以在200-600℃焚烧2h。

18、在本发明的一些实施方式中，所述树脂材料包括环氧树脂或丙烯酸树脂中的至少一种。

19、在本发明的一些实施方式中，所述环氧树脂包括双酚a环氧树脂和多官酚醛环氧树脂，其中多官酚醛环氧树脂的官能度大于2。

20、相关技术中通常采用二官能团的环氧树脂，形成线性交联结构，交联密度较低。本发明中通过用高官能度酚醛环氧树脂(官能度＞2)进行改性，形成网状交联，使树脂固化交联密度得到提高，进一步提高环氧树脂透水材料强度，如提高环氧树脂透水材料的抗弯折强度和玻璃化转变温度，使得材料机械性能和耐热性能提升，且由于高官能度酚醛环氧树脂的网状交联，使得所述环氧树脂透水材料的透水性能更好。

21、在本发明的一些实施方式中，所述多官酚醛环氧树脂的官能度为2.5-4，如可为2.5-3.6。

22、在本发明的一些实施方式中，所述多官酚醛环氧树脂的环氧当量为120-350，如可为170-210。

23、在本发明的一些实施方式中，所述双酚a环氧树脂和多官酚醛环氧树脂的质量之比为(10-350):(10-350)，如可为(50-200):(50-200)。

24、在本发明的一些实施方式中，所述双酚a环氧树脂的环氧当量为120-400，如可为170-250。

25、在本发明的一些实施方式中，所述双酚a环氧树脂的官能度为2。

26、在本发明的一些实施方式中，所述固化剂为聚酰胺固化剂。

27、在本发明的一些实施方式中，所述聚酰胺固化剂可以包括二聚酸、油酸与脂肪胺反应得到的聚酰胺。可选地，聚酰胺的分子量不限。可选地，脂肪胺可选自四乙烯五胺等。

28、在本发明的一些实施方式中，所述聚酰胺固化剂可以为二聚植物油脂肪酸和脂肪胺缩聚而成的聚酰胺树脂。

29、在本发明的一些实施方式中，所述无机填料包括二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、石英、滑石粉或碳酸钙中的至少一种。

30、在本发明的一些实施方式中，所述无机填料的粒径为0.01-200μm，如可为1-50μm。

31、在本发明的一些实施方式中，所述制备原料还包括玻璃微珠。

32、在本发明的一些实施方式中，所述玻璃微珠的粒径为2-300μm，如可为10-150μm。

33、在本发明的一些实施方式中，所述树脂材料与玻璃微珠的质量之比为(50-600):(0.05-600)，如可为(100-300):(0.1-400)。

34、在本发明的一些实施方式中，所述制备原料还包括偶联剂和分散剂。

35、在本发明的一些实施方式中，所述偶联剂可以为带有氨基或环氧基的有机硅偶联剂。

36、在本发明的一些实施方式中，所述偶联剂包括3-(三甲氧基甲硅烷基)-1-丙胺、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(kh560)、n-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷(kh792)或聚合物偶联剂中的至少一种。

37、在本发明的一些实施方式中，所述聚合物偶联剂包括c-8001，如可以为毕克化学的c-8001。

38、在本发明的一些实施方式中，所述分散剂包括但不限于苯乙烯马来酸共聚物、不饱和多元酸聚合物等，例如可以为byk-199等。

39、在本发明的一些实施方式中，所述树脂材料与偶联剂、分散剂的质量之比为(50-600):(0.05-50):(0.05-50)，如可为(100-300):(0.1-10):(0.1-10)。

40、在本发明的一些实施方式中，所述制备原料还包括溶剂ⅰ。

41、在本发明的一些实施方式中，所述溶剂ⅰ包括水或醇类物质中的至少一种。可选地，所述醇类物质包括乙二醇或二乙二醇中的至少一种。

42、在本发明的一些实施方式中，所述树脂材料与溶剂ⅰ的质量之比为(50-600):(50-500)，如可为(100-300):(50-300)。

43、在本发明的一些实施方式中，所述透水材料的透水率为180ml/min以上，如可为180-500ml/min。

44、本发明的第三方面，提出了一种透水材料的制备方法，包括如下步骤：将包括树脂材料、固化剂、稻壳灰和无机填料在内的制备原料混合，固化，得到所述透水材料。

45、在本发明的一些实施方式中，所述透水材料为环氧树脂透水材料。

46、在本发明的一些实施方式中，所述制备方法包括如下步骤：将环氧树脂、固化剂、玻璃微珠、稻壳灰、偶联剂、分散剂、无机填料和溶剂ⅰ混合，固化，得到环氧树脂透水材料。

47、在本发明的一些实施方式中，所述制备方法包括如下步骤：

48、s1，将含双酚a环氧树脂和多官酚醛环氧树脂的混合物，与固化剂混合，制备得到混合物料ⅱ；

49、将其余制备原料混合，制备得到混合物料i；

50、s2，将混合物料ⅰ和混合物料ⅱ混合，固化，得到所述环氧树脂透水材料。

51、在本发明的一些实施方式中，混合物料ⅰ和混合物料ⅱ混合前，混合物料ⅰ维持搅拌状态；和/或，混合物料ⅱ维持搅拌状态；

52、在本发明的一些实施方式中，步骤s1中混合物料ⅰ的制备步骤，具体包括如下操作：

53、投料后先预热至26-32℃，分散1-10min，抽真空至＜-0.09mpa，并维持真空状态10-60min，得到混合物料ⅰ；优选地，预热温度为28-30℃。优选地，分散的转速为500-2000rpm。

54、通过上述实施方式，预热至26-32℃，不仅使稻壳灰、无机填料(如二氧化硅粉)、玻璃微珠在溶剂ⅰ中分散更均匀，而且可以为后续步骤中加入环氧树脂、固化剂后维持温度稳定，不易使树脂固化速度过快发生提前凝胶，也不易使填料下沉分层，使得制得的环氧树脂透水材料孔径分布好、透水性能更好。分散1-10min可以使稻壳灰、无机填料、玻璃微珠在水中分散更均匀，分散效果好。抽真空的目的是使混合物料ⅰ中的空气被排出，视在树脂固化过程中不易有气泡而影响所得多孔树脂的孔隙率，抽真空至＜-0.09mpa可使气泡更容易排除、更快排气，提高生产效率、提高环氧树脂透水材料性能。

55、在本发明的一些实施方式中，步骤s1中混合物料ⅰ的制备步骤，具体包括如下操作：

56、将料温预热28-30℃，1200-1800rpm高速分散4-6min，抽真空＜-0.095mpa，维持真空状态15-30min，得到混合物料ⅰ，放空，维持搅拌状态。

57、在本发明的一些实施方式中，步骤s1中混合物料ⅱ的制备步骤，具体包括如下操作：

58、将双酚a环氧树脂和多官酚醛环氧树脂混合，加入固化剂，并于26-32℃、真空度＜-0.085mpa条件下进行搅拌、分散，得到混合物料ⅱ。优选地，于28-30℃温度下进行搅拌、分散。

59、通过上述实施方式，于26-32℃进行搅拌、分散，使树脂不易固化过快或过慢，分散的目的是使加入的混合物料ⅰ与树脂形成winsorⅲ多相微乳液、乳化更充分。真空度＜-0.085mpa的目的是将混合物中的气泡排出，使固化时不易影响孔隙分布及孔隙率，可使气泡更容易排除、更快排气，提高生产效率、且使树脂未倒入模具时提前不易凝胶。

60、在本发明的一些实施方式中，步骤s1中混合物料ⅱ的制备步骤，具体包括如下操作：

61、将双酚a环氧树脂和多官酚醛环氧树脂投入分散釜ⅱ搅拌，加入固化剂，并于28-30℃、真空度＜-0.085mpa条件下进行搅拌、1000-2000rpm的转速进行分散，得到混合物料ⅱ。

62、高速分散转速为1000-2000rpm，不仅使得混合物料ⅰ与树脂充分乳化形成winsorⅲ多相微乳液，而且不易因分散速度过高会影响体系温度过高导致树脂固化过快。

63、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，混合物料ⅱ于搅拌状态下，加入混合物料ⅰ，边分散边抽真空＜-0.085mpa，持续1-10min，关闭高速分散，得到混合浆料，固化，得到所述环氧树脂透水材料。

64、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，混合物料ⅰ于3-10min内加入完毕。

65、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，固化处理包括先于20-30℃固化10-60h，再经50-65℃固化0.5-4h、70-90℃固化0.5-4h。

66、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，固化处理包括先于20-30℃固化10-60h，再经50-65℃固化0.5-4h、70-90℃固化0.5-4h后，20-30℃放置10-60h。

67、本发明的第四方面，提出了上述透水材料在制备模具、制备透水铺装材料或制备家居材料中的应用。

68、在本发明的一些实施方式中，所述模具包括但不限于注浆模具、吸塑模具等，具体如陶瓷注浆模具或吸塑模具模具等。