專利名稱：生物基人造石及其生產工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種人造石以及其生產工藝。
背景技術：
人造石是一種新型的復合材料，是用不飽和聚脂樹脂與填料、顏料混合，加入少量引發劑，經一定的加工程序制成的。因其具有無毒性、無放射性、阻燃性、不粘油、不滲污、抗菌防霉、耐磨、耐沖擊、易保養、拼接無縫、任意造型、成本低、資源再利用及裝飾效果好等優點，正逐步成為裝修建材市場上的新寵。然而，現有技術中的人造石也有其固有的缺點，比如光穩定性和耐候性差等缺點；人造石的大部分原材料采用石，制造成本較高。此外，隨著近年來一些公共衛生事件的爆發，人們對于居住環境和公共場所內的衛生安全需求進一步凸顯，對于家居環境來說，降低 建筑材料中的有毒有害物質，提供環保、安全的居住環境是人們的主要需求；對于一些公共場所來說需要定期噴灑消毒液來殺菌、消毒，避免致病菌大量繁殖和與人體接觸，也有部分建筑材料通過加入一定量的銀離子或鋅離子抗菌劑等，實現抗菌目的，然而其價格普遍較為昂貴。生物基產品(Biobasedproducts)主要指除糧食以外的秸桿等木質纖維素類農林廢棄物。木質素是由四種醇單體(對香豆醇、松柏醇、5-羥基松柏醇、芥子醇)形成的一種復雜酚類聚合物。制漿造紙工業每年要從植物中分離出大約I. 4億噸纖維素，同時得到5000萬噸左右的木質素副產品。近幾年來，人們把木質素應用于燃料、農用薄膜、食物包裝、藥品、可再生一次性用品、衛生保健產品等一系列生物可降解產品上，通過這些領域的應用來解決大量生產纖維素的同時產生大量木質素及其衍生物的污染問題。但迄今為止，超95%的木質素仍以黑液”直接排入江河或濃縮后燒掉，很少得到有效利用，然而無論木質素是以“黑液”直接排入江河或濃縮后燒掉都產生環境污染，如何降低木質素對環境的污染，使其有效利用，是發明人一直渴望解決的技術問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種環保、抗菌的人造石。本發明的另一目的是提供一種制造上述人造石的生產工藝。為達到上述目的，本發明采用的技術方案是一種生物基人造石，它含有如下重量百分比含量的無機填料 10 85 % ；樹脂3 60%;固化劑O. 03 3%;木質素O. 01 40%;促進劑 O 2%;交聯劑O. 05 5%;
消泡劑 O 3%;顏料O 2%;偶聯劑O. 05 2%。優選地，該人造石含有如下重量百分比含量的無機填料50 70% ；樹脂20 50%;促進劑 0.01 1%固化劑0.05 1%; 交聯劑O. 05 2%;木質素O. 01 10% ;消泡劑O. 01 2%;顏料O 2%;偶聯劑O. 05 2%。木質素具有無毒、耐候、優良的熱和光穩定性及抗生物等優點，由于木質素的低密度和低研磨性、低成本和與無機填料相比無毒性和優良的三維尺寸的穩定，因此可作為無機填料加入在人造石中。所述的無機填料起到填充的作用，所述的無機填料為氫氧化鋁、二氧化硅、碳酸鈣、滑石粉、云母、玻璃、硫酸鋇、氫氧化鎂和氧化鋁中的一種或其混合物。所述的樹脂起粘結劑的作用，與無機填充物和木質素結合在一起硬化后生成致密而強度大的人造石。進一步地，所述的樹脂包含不飽和樹脂、環氧樹脂、亞克力(PMMA)和聚氨酯樹脂中的一種或多種。不飽和聚酯樹脂是由二元酸與二元醇縮聚而成的含飽和或不飽和二元酸或二元醇的線型高分子化合物溶解于苯乙烯等單體中而成的粘稠的液體，其中該飽和的二元酸可以是鄰苯型、間苯型、對苯型的，二元酸還包括不飽和的二元醇成分，如順丁烯二酸和反丁烯二酸等；而該二元醇類可以是乙二醇、丙二醇、甲基丙二醇、二甘醇和新戊二醇類。所述的環氧樹脂是泛指分子中含有兩個以上環氧基團的有機高分子化合物。所述的亞克力是把聚甲基丙烯酸甲酯溶解在甲基丙烯酸甲酯單體而形成的亞克力糖漿。所述的聚氨酯樹脂由異氰酸酯(單體)與羥基化合物聚合而成，主鏈含-NHCOO-重復結構單元的一類聚合物。優選地，本發明所述的木質素既包括天然的木質素，也包括經物理與/或化學改性的木質素(既包含單獨經過物理改性的木質素和單獨經過化學改性的木質素,又包含既經過物理改性又經過化學改性的木質素)。所述的經改性的木質素為經過磺化、磺甲基化、共聚、共混、縮合、氧化、酰基化、烷基化、羧基化、烯基化中的一種或兩種以上改性的木質素。所述的木質素為所述的改性的木質素中的一種，或者所述木質素為經過兩種以上不同改性后的木質素的混合物。所述的經酰基化改性的木質素是通過酰氯或者酸酐與木質素上的酚羥基反應改性的木質素。本發明中的固化劑為能夠加強所述樹脂固化和凝固的物質，進一步地，所述的固化劑為偶氮二異丁腈(AIBN)、偶氮二異庚腈、偶氮二異戊腈、過氧化新癸酸叔丁酯、過氧化二苯甲酰(BPO)、過氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)、過氧化二異丙苯、過氧化新癸酸叔丁酯、偶氮二異戊腈、叔丁基過氧化氫、過氧化甲乙酮(MEKP)、過氧化環己酮、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺、二丙烯三胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺、三甲基六亞甲基二胺、二己基三胺和己二胺中中的一種或兩種以上的混合物。所述的偶聯劑是一種能使無機填料表面增粗糙的添加劑，改善合成樹脂與無機填充劑或增強材料的界面性能。所述的偶聯劑較佳的是有機硅烷偶聯劑和鈦酸酯偶聯劑。有機硅烷偶聯劑通式為RSiX3，式中R代表氨基、巰基、乙烯基、環氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基等基團，這些基團和不同的基體樹脂均具有較強的反應能力，X代表能夠水解的烷氧基(如甲氧基、乙氧基等)。所述的促進劑能夠提高固化劑的固化速度，所述促進劑選自鈷系、釩系或錳系的金屬有機鹽、叔胺類、季胺鹽和硫醇中的一種或幾種，優選為鈷系、釩系或錳系的金屬有機鹽，更優選為萘酸鈷、環烷酸鈷、異辛酸鈷、苯乙烯鈷、萘酸錳和異辛酸錳的一種或幾種。所述的交聯劑為含有兩個或兩個以上C = C雙鍵，所述的交聯劑為二乙烯基苯、甲基丙烯酸乙烯酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一種或兩種以上混合物。 優選地，所述的顏料為鈦白粉、云母氧化鐵、鉻黃、鐵藍、鎘紅、鎘黃、立德粉、炭黑、氧化鐵紅、氧化鐵綠和氧化鐵黃中的一種或兩種以上的混合物。由于木質素本身具有顏色，因此也可以將木質素作為顏料，利用木質素的自然色彩使人造石顯現特定色彩。優選地，所述的消泡劑為有機硅氧烷、聚醚、硅和醚接枝、含胺、亞胺和酰胺類的消泡劑。優選地，所述的消泡劑為乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯復合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯中的一種或兩種以上的混合物。本發明的另一技術方案提供了一種制造所述的生物基人造石的生產工藝，它包括下述步驟(I)、按配方組份將木質素粉末與其他組份混合，在真空或常壓下攪拌混合均勻；(2)、將上述混合后的材料澆筑成型，或者將上述混合后的材料轉移至真空壓機壓制成型，加熱使其初步固化，然后升高溫度進行后固化； (3)、脫模、定厚、拋光，制得成品。進一步地，在初步固化時的環境溫度保持在10 100°C，后固化溫度時的環境溫度保持在60°C 150°C。進一步地，在所述的步驟2中，所述的真空度為-O. 03至-O. I (MPa)由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點和效果(I)本發明將木質素應用在人造石中，將木質素變廢為寶，減少了木質素的環境污染問題，實現材料的循環利用；(2)木質素是一種多酚型聚合物，具有優良的耐紫外光老化的性能，在人造石中加入木質素，會改善人造石的耐候性和光穩定性；(3)木質素含有很多的酚羥基，是天然的抗菌劑，具有生物活性，如抗生物活性，抗人體免疫缺陷菌，抗單純皰疹病毒，抗流感病毒等，安全性高，加入人造石使人造石具有抗菌能力，抗菌人造石可以廣泛地應用于廚房臺面、醫院等衛生要求等級高的地方；(4)木質素成本低，加入到人造石可以降低人造石的成本；
(5)木質素顆粒細，能很好的吸收液體，可以有效減少人造石上的氣泡；(6)木質素粉的密度遠遠小于無機填料的密度，加入到人造石中還可以顯著的降低人造石的重量；(7)木質素本身帶有顏色，可以作為顏料使用；(8)木質素無毒性，與無機填料相比更適于居住環境建筑裝飾使用，實現綠色環保，有益于身體健康。
具體實施例方式下面通過實施例進一步說明本發明，但并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍之內。表一·
權利要求
1.一種生物基人造石，其特征是，它含有如下重量百分比含量的 無機填料10 85% ； 樹脂 3 60% ; 固化劑 O. 03 3%; 木質素 O. 01 40% ； 促進劑 O 2%; 交聯劑 O. 05 5%; 消泡劑 O 3%; 顏料 O 2%; 偶聯劑 O. 05 2%。
2.根據權利要求I所述的生物基人造石，其特征在于該人造石含有如下重量百分比含量的 無機填料50 70%; 樹脂 20 50%; 促進劑 O. 01 1% 固化劑 0.05 1%; 交聯劑 O. 05 2%; 木質素 O. 01 10% ； 消泡劑 O. 01 2%; 顏料 O 2%; 偶聯劑 O. 05 2%。
3.根據權利要求I所述的生物基人造石，其特征在于所述的無機填料為氫氧化鋁、二氧化硅、碳酸鈣、滑石粉、云母、玻璃、硫酸鋇、氫氧化鎂和氧化鋁中的一種或兩種以上的混合物。
4.根據權利要求I所述的生物基人造石，其特征在于所述的樹脂包含不飽和樹脂、環氧樹脂、亞克力和聚氨酯樹脂中的一種或兩種以上。
5.根據權利要求I所述的生物基人造石，其特征在于所述的木質素為天然的木質素。
6.根據權利要求I所述的生物基人造石，其特征在于所述的木質素為經物理與/或化學改性的木質素，所述的經改性的木質素為經過磺化、磺甲基化、共聚、共混、縮合、氧化、酰基化、烷基化、羧基化、烯基化中的一種或兩種以上改性的木質素。
7.根據權利要求6所述的生物基人造石，其特征在于所述的經酰基化改性的木質素是通過酰氯或者酸酐與木質素上的酚羥基反應改性的木質素。
8.根據權利要求I所述的生物基人造石，其特征在于所述的固化劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異戊腈、過氧化新癸酸叔丁酯、過氧化二苯甲酰、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化二異丙苯、過氧化新癸酸叔丁酯、偶氮二異戊腈、叔丁基過氧化氫、過氧化甲乙酮、過氧化環己酮、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺、二丙烯三胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺、三甲基六亞甲基二胺、二己基三胺和己二胺中的一種或兩種以上的混合物。
9.根據權利要求I所述的生物基人造石，其特征在于所述的偶聯劑為有機硅烷偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑。
10.根據權利要求I所述的生物基人造石，其特征在于所述的促進劑選自鈷系、釩系或錳系金屬的有機鹽、叔胺類、季胺鹽和硫醇中的一種。
11.根據權利要求I所述的生物基人造石，其特征在于所述的交聯劑為二乙烯基苯、甲基丙烯酸乙烯酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一種或兩種以上的混合物。
12.根據權利要求I所述的生物基人造石，其特征在于所述的顏料為鈦白粉、云母氧化鐵、鉻黃、鐵藍、鎘紅、鎘黃、立德粉、炭黑、氧化鐵紅、氧化鐵綠和氧化鐵黃中的一種或兩種以上的混合物。
13.根據權利要求I所述的生物基人造石，其特征在于所述的消泡劑為有機硅氧烷、聚醚、硅和醚接枝、含胺、亞胺和酰胺類的消泡劑中的一種。
14.根據權利要求13所述的生物基人造石，其特征在于所述的消泡劑為乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯復合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯中的一種或兩種以上的混合物。
15.一種如權利要求I 14中任意一項所述的生物基人造石的生產工藝，其特征是 (1)、按配方組份將木質素粉末與其他組份混合，在真空或常壓下攪拌混合均勻； (2)、將上述混合后的材料澆筑成型，或者將上述混合后的材料轉移至真空壓機壓制成型，加熱使其初步固化，然后升高溫度進行后固化； (3)、脫模、定厚、拋光，制得成品。
16.如權利要求15所述生產工藝，其特征在于在初步固化時的環境溫度保持在10 100°C，后固化溫度時的環境溫度保持在60V 150°C。
17.如權利要求15所述的生產工藝，其特征是在所述的步驟2中，所述的真空度為-O. 03 至-O. I (MPa)。
全文摘要
一種生物基人造石及其生產工藝，該人造石包括如下組分無機填料、樹脂、固化劑、促進劑、交聯劑、偶聯劑、消泡劑、木質素和顏料，按重量百分比計，該人造石的配方為無機填料10～85％；樹脂3～60％；固化劑0.03～3％；促進劑0～2％；偶聯劑0.05～2％；交聯劑0.05～5％；消泡劑0～3％；木質素0.01～40％；顏料0～2％。本發明將木質素應用在人造石中，將木質素變廢為寶，減少了木質素的環境污染問題、降低人造石的成本，同時也改善了人造石的耐候性和光穩定性，并使人造石具有抗菌能力，綠色環保，適于居住環境建筑裝飾使用。
文檔編號C08L63/00GK102898799SQ20111034177
公開日2013年1月30日 申請日期2011年11月3日 優先權日2011年11月3日
發明者牛艷輝, 趙赪, 王文斌 申請人:蘇州拓博琳新材料科技有限公司