CN116876778A - 应用稳定的装配式地板及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及装配式地板领域，具体公开了一种应用稳定的装配式地板及其生产工艺。应用稳定的装配式地板包括水泥面板和用于支撑所述水泥面板的支座，所述水泥面板包括以下各组分：水泥、骨料、环氧树脂、石膏、改性玻璃纤维、改性碳纳米管、添加剂、水；所述改性玻璃纤维为聚氨酯接枝玻璃纤维；所述改性碳纳米管为丙烯酸改性碳纳米管；其制备方法为：包括以下步骤：按配比，将各原料混合搅拌，得到混合料；将混合料注入模具中，加压成型，脱模，水磨处理后得到水泥面板；将水泥面板与支座相配合安装，得到应用稳定的装配式地板。本申请的应用稳定的装配式地板具有优异的韧性和抗弯强度的优点。

Description

应用稳定的装配式地板及其生产工艺

技术领域

本申请涉及装配式地板领域，更具体地说，它涉及一种应用稳定的装配式地板及其生产工艺。

背景技术

装配式地板，或称活动地板，一般是由可调支架、桁条及面板组成，支架主要为钢丝杆、铝合金、铸铁或优质冷轧钢板等；桁条主要为角钢、锌板、优质冷轧钢板等；面板主要包括铝合金板、木地板、复合地板、水泥地板等，可供调节高度的支架和桁条相组合装配形成支座，面板通过支座架空铺设在基层地面上。

水泥地板一般是将水泥、砂石骨料和水混合搅拌后，根据模具尺寸压制成型，再经浇水养护、水磨处理后得到。

然而，目前的大多数水泥面板的脆性大，抗拉强度低，抗裂性差，韧性、抗弯强度有限，导致水泥面板的使用性能不佳，影响了装配式地板的应用性能，故有待改善。

发明内容

为了提高装配式地板的使用性能，本申请提供一种应用稳定的装配式地板及其生产工艺。

第一方面，本申请提供一种应用稳定的装配式地板，采用如下的技术方案：

一种应用稳定的装配式地板，包括水泥面板和用于支撑所述水泥面板的支座，所述水泥面板包括以下质量份数的各组分：

水泥25-50份、

骨料50-80份、

环氧树脂5-20份、

石膏2-10份、

改性玻璃纤维1-6份、

改性碳纳米管0.1-0.5份、

添加剂1-5份、

水5-10份；

所述改性玻璃纤维为聚氨酯接枝玻璃纤维；所述改性碳纳米管为丙烯酸改性碳纳米管。

通过采用上述技术方案，水泥和环氧树脂相配合作为粘结组分，将骨料等其他组分粘结在一起，环氧树脂具有优良的物理机械性能和强粘附力，固化后形成交联网状结构，有利于提高水泥面板的抗弯强度和韧性，改善水泥面板的挺度；改性玻璃纤维分散填充在水泥面板中，形成了抗压纤维网络，有利于传递和分散载荷，提高水泥面板的韧性和抗弯强度，增强水泥面板的使用性能；通过聚氨酯对玻璃纤维进行接枝，提高了玻璃纤维的分散均匀程度，有利于充分发挥玻璃纤维的补强作用，并且玻璃纤维表面接枝的聚氨酯长链能够与环氧树脂分子相互交联作用，提高树脂网络的交联程度，进一步改善水泥面板的韧性；改性碳纳米管分散在交联网络中起到扎钉作用，增大断裂拔出力，并能进一步达到传递和分散载荷的效果，增强水泥面板的强度和韧性；石膏作为缓凝剂，有利于稳定水泥面板的长期强度；通过上述各组分的相互配合作用，使水泥面板具有优异的机械强度、韧性和抗弯强度，大大提高了由此水泥面板组装成的装配式地板的使用性能，增强了装配式地板的荷载强度，减少装配式地板发生变形的可能性。

优选的,所述改性玻璃纤维的改性处理操作包括：

将玻璃纤维浸入高锰酸钾溶液中，分散均匀，加热氧化，过滤，洗涤，干燥，得到氧化改性玻璃纤维；

将聚醚二元醇、二异氰酸酯混合反应，得到聚氨酯预聚体；

将聚氨酯预聚体、扩链剂溶解于有机溶剂中，将氧化改性玻璃纤维浸入其中，在70-120℃下，反应60-120min，滤出，烘烤，得到聚氨酯接枝玻璃纤维。

通过采用上述技术方案，高锰酸钾溶液对玻璃纤维进行氧化处理，使玻璃纤维表面产生丰富的活性基团；聚氨酯预聚体的异氰酸酯基团能够与玻璃纤维表面的活性羟基等反应，接枝到玻璃纤维上，并在扩链剂的作用下形成组成聚氨酯长链；聚氨酯长链能够对玻璃纤维进行包裹，增强玻璃纤维与环氧树脂的相容性，促进玻璃纤维的均匀分散，并能够与环氧树脂分子的仲羟基反应，提高环氧树脂网络的交联程度，增强水泥面板的抗弯强度和韧性。

优选的,所述玻璃纤维的直径为5-15μm，长度为0.4-1.2mm。

通过采用上述技术方案，使玻璃纤维具有更佳的拉伸强度，能够穿插分散在骨料之间，起到更佳的传递和分散载荷的效果。

优选的,所述改性碳纳米管的改性处理操作包括：

将碳纳米管、甲基丙烯酸、氧化锌按质量比1:(1.8-2.2)：(0.4-0.8)混合，在60-90℃下搅拌10-20min，再加入过氧化二异丙苯，搅拌2-4min后出料，冷却后洗涤，烘干，得到丙烯酸改性碳纳米管。

通过采用上述技术方案，甲基丙烯酸与氧化锌反应生成甲基丙烯酸锌，甲基丙烯酸锌包裹在碳纳米管上，并在过氧化二异丙苯的引发作用下聚合成聚甲基丙烯酸锌；甲基丙烯酸锌对碳纳米管的包裹有利于提高碳纳米管的分散性能，有效改善了碳纳米管与环氧树脂等组分的结合情况，并减少碳纳米管发生团聚的可能性。

优选的,所述改性碳纳米管的改性处理操作中还包括酸化处理，具体包括：

在超声环境下，将碳纳米管浸入10-20wt％的盐酸溶液中，浸渍2-4h，浸渍完成后滤出、洗涤、烘干，得到酸化处理的碳纳米管；

将碳纳米管、甲基丙烯酸、氧化锌按质量比1:(1.8-2.2)：(0.4-0.8)混合，在60-90℃下搅拌10-20min，再加入过氧化二异丙苯，搅拌2-4min后出料，冷却后洗涤，烘干，得到丙烯酸改性碳纳米管。

通过采用上述技术方案，使得碳纳米管的端头及弯折处被氧化断裂，打开了碳纳米管中的碳-碳键，同时转化为羧基、羟基，从而在碳纳米管上引入羟基、羧基等官能团，进而提高碳纳米管的分散性，同时有利于甲基丙烯酸锌的附着和包裹。

优选的,所述所述碳纳米管的直径为10-30nm、长度为1-2μm。

通过采用上述技术方案，使碳纳米管分散填充在骨料之间，或改性玻璃纤维之间，或骨料与改性玻璃纤维之间，发挥扎钉作用，促进荷载的分散。

优选的,所述骨料为经偶联改性处理的骨料，具体步骤包括：

将偶联剂溶解于95wt％乙醇溶液中，配制成1-5wt％偶联剂溶液；

将偶联剂溶液均匀喷覆在骨料上，喷量为骨料质量的2-5％，晾干后得到改性骨料。

优选的,所述骨料的粒径为3-8mm。

通过采用上述技术方案，提高骨料与环氧树脂的粘接效果，减少骨料与环氧树脂的连接界面处发生断裂的可能性，提高水泥面板各组分的结合效果。

优选的,所述添加剂包括减水剂、消泡剂中的一种或多种的组合。

第二方面，本申请提供一种应用稳定的装配式地板的生产工艺，采用如下的技术方案：

一种应用稳定的装配式地板的生产工艺，包括以下步骤：

按配比，将水泥、骨料、环氧树脂、石膏、改性玻璃纤维、改性碳纳米管、添加剂、水混合搅拌30-60min，得到混合料；

将混合料注入模具中，加压成型，脱模，水磨处理后得到水泥面板；

将水泥面板与支座相配合安装，得到应用稳定的装配式地板。

通过采用上述技术方案，能够获得具有优异的抗弯强度的水泥面板，提高了装配式地板的荷载性能和韧性，提高了装配式地板的使用性能，使应用更佳稳定，有利于扩大装配式地板的应用范围。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请采用环氧树脂与水泥共同作为粘结组份，将骨料和其他成分充分包裹，并添加改性玻璃纤维和改性碳纳米管，使水泥面板具有优异的抗弯强度，提高了装配式地板的荷载性能和韧性，提高了装配式地板的使用性能，使应用更佳稳定，有利于扩大装配式地板的应用范围；

2、本申请中采用聚氨酯对玻璃纤维进行改性，改性玻璃纤维分散填充在水泥面板中，形成了抗压纤维网络，有利于传递和分散载荷，提高水泥面板的韧性和抗弯强度，增强水泥面板的使用性能；通过聚氨酯对玻璃纤维进行接枝，提高了玻璃纤维的分散均匀程度，有利于充分发挥玻璃纤维的补强作用，并且玻璃纤维表面接枝的聚氨酯长链能够与环氧树脂分子相互交联作用，提高树脂网络的交联程度，进一步改善水泥面板的韧性；

3、本申请中采用甲基丙烯酸锌对碳纳米管进行改性，改性碳纳米管分散在交联网络中起到扎钉作用，增大断裂拔出力，并能进一步达到传递和分散载荷的效果，增强水泥面板的强度和韧性。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

制备例

制备例1

本制备例提供了一种改性玻璃纤维，其改性处理操作如下：

将玻璃纤维按质量比1:5浸入0.1mol/L的高锰酸钾溶液中，分散均匀，加热至80℃氧化处理20min，过滤，洗涤，干燥，得到氧化改性玻璃纤维；

将聚醚二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯按质量比5:2投入反应釜混合反应，得到聚氨酯预聚体；将聚氨酯预聚体、三乙醇胺按质量比5：1溶解于二甲基乙酰胺中，二甲基乙酰胺的质量为聚氨酯预聚体的三倍；再按照浴比1:10将氧化改性玻璃纤维浸入其中，在75℃下反应120min，滤出，烘烤，得到聚氨酯接枝玻璃纤维。

本制备例中，玻璃纤维的直径范围为5-15μm，长度范围为0.4-1.2mm。

制备例2

本制备例与制备例1的不同之处仅在于，玻璃纤维的直径范围为0.1-4μm，长度范围为1.5-2mm。

制备例3

本制备例与制备例1的不同之处仅在于，玻璃纤维的直径范围为18-20μm，长度范围为0.1-0.3mm。

制备例4

本制备例提供了一种改性碳纳米管，其改性处理操作如下：

将碳纳米管、配方量的一半的甲基丙烯酸投入搅拌釜，保持温度为65℃，搅拌5min，再投入氧化锌，一边搅拌一边缓慢加入剩下的配方量的一半的甲基丙烯酸，继搅拌8min后，加入过氧化二异丙苯，继续搅拌2min，出料，冷却后洗涤，烘干，得到丙烯酸改性碳纳米管。

碳纳米管、甲基丙烯酸、氧化锌的质量比为1:2：0.6，过氧化二异丙苯的质量为(甲基丙烯酸与氧化锌)的总量的10％。

本制备例中，碳纳米管的直径范围为10-30nm，长度范围为1-2μm。

制备例5

本制备例与制备例2的不同之处仅在于，改性处理操作还包括酸化处理，具体步骤如下：在超声环境下，将碳纳米管按质量比1:10浸入10wt％的盐酸溶液中，浸渍3h，浸渍完成后滤出、洗涤、烘干，得到酸化处理的碳纳米管；

将酸化处理的碳纳米管、配方量的一半的甲基丙烯酸投入搅拌釜，保持温度为65℃，搅拌5min，再投入氧化锌，一边搅拌一边缓慢加入剩下的配方量的一半的甲基丙烯酸，继搅拌8min后，加入过氧化二异丙苯，继续搅拌2min，出料，冷却后洗涤，烘干，得到丙烯酸改性碳纳米管。

碳纳米管、甲基丙烯酸、氧化锌的质量比为1:2：0.6，过氧化二异丙苯的质量为(甲基丙烯酸与氧化锌)的总量的10％。

实施例

实施例1

本实施例公开了一种应用稳定的装配式地板，包括水泥面板和支座。水泥面板包括以下质量的各原料：

水泥3.5kg、骨料7kg、环氧树脂1.2kg、石膏0.6kg、改性玻璃纤维0.3kg、改性碳纳米管0.03kg、添加剂0.3kg、水0.7kg。

在本实施例中，水泥为硅酸盐水泥；骨料为石英砂，粒径范围为3-8mm；环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-44；石膏为α型半水石膏；改性玻璃纤维由制备例1制得；改性碳纳米管由制备例4制得；添加剂为质量比为1:1的聚羧酸类减水剂PCE-101和消泡剂THI X-5682A。

应用稳定的装配式地板的制备方法如下：

按配比，将水泥、骨料、环氧树脂、石膏、改性玻璃纤维、改性碳纳米管、添加剂、水混合搅拌30min，得到混合料；

将混合料注入模具中，加压成型，脱模，水磨处理后得到水泥面板；

将水泥面板与支座相配合安装，得到应用稳定的装配式地板。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，水泥面板包括以下质量的各原料：

水泥2.5kg、骨料8kg、环氧树脂2kg、石膏0.2kg、改性玻璃纤维0.3kg、改性碳纳米管0.03kg、添加剂0.1kg、水0.5kg。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，水泥面板包括以下质量的各原料：

水泥5kg、骨料5kg、环氧树脂0.5kg、石膏1kg、改性玻璃纤维0.3kg、改性碳纳米管0.03kg、添加剂0.5kg、水1kg。

实施例4

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，改性玻璃纤维的用量为0.1kg。

实施例5

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，改性玻璃纤维的用量为0.6kg。

实施例6

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，改性玻璃纤维由制备例2制得。

实施例7

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，改性玻璃纤维由制备例3制得。

实施例8

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，改性碳纳米管的用量为0.01kg。

实施例9

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，改性碳纳米管的用量为0.05kg。

实施例10

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，改性碳纳米管由制备例5制得。

实施例11

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，骨料为经偶联改性处理的骨料，具体步骤如下：将硅烷偶联剂KH550溶解于95wt％乙醇溶液中，配制成3wt％偶联剂溶液；

将偶联剂溶液均匀喷覆在骨料上，喷量为骨料质量的5％，晾干后得到改性骨料。

对比例

对比例1

本对比例与实施例1的不同之处仅在于，用等量的水泥替代环氧树脂，不添加改性玻璃纤维、改性碳纳米管；即水泥面板包括以下质量的各原料：

水泥4.7kg、骨料7kg、石膏0.6kg、添加剂0.3kg、水0.7kg。

应用稳定的装配式地板的制备方法如下：

按配比，将水泥、骨料、石膏、添加剂、水混合搅拌30min，得到混合料；

将混合料注入模具中，加压成型，脱模，水磨处理后得到水泥面板；

将水泥面板与支座相配合安装，得到应用稳定的装配式地板。

对比例2

本对比例与实施例1的不同之处仅在于，用等量的水泥替代环氧树脂；即水泥面板包括以下质量的各原料：

水泥4.7kg、骨料7kg、石膏0.6kg、改性玻璃纤维0.3kg、改性碳纳米管0.03kg、添加剂0.3kg、水0.7kg。

对比例3

本对比例与实施例1的不同之处仅在于，不添加改性玻璃纤维、改性碳纳米管；即水泥面板包括以下质量的各原料：

水泥3.5kg、骨料7kg、环氧树脂1.2kg、石膏0.6kg、添加剂0.3kg、水0.7kg。

对比例4

本对比例与实施例1的不同之处仅在于，不添加改性玻璃纤维；即水泥面板包括以下质量的各原料：

水泥3.5kg、骨料7kg、环氧树脂1.2kg、石膏0.6kg、改性碳纳米管0.03kg、添加剂0.3kg、水0.7kg。

对比例5

本对比例与实施例1的不同之处仅在于，不添加改性碳纳米管；即水泥面板包括以下质量的各原料：

水泥3.5kg、骨料7kg、环氧树脂1.2kg、石膏0.6kg、改性玻璃纤维0.3kg、添加剂0.3kg、水0.7kg。

对比例6

本对比例与实施例1的不同之处仅在于，用等量的未改性玻璃纤维替换改性玻璃纤维，用等量的未改性碳纳米管替换改性碳纳米管。

对比例7

本对比例与实施例1的不同之处仅在于，用等量的未改性玻璃纤维替换改性玻璃纤维。

对比例8

本对比例与实施例1的不同之处仅在于，用等量的未改性碳纳米管替换改性碳纳米管。

性能检测试验

将各实施例、各对比例制得的水泥面板切割为150mm×100mm的试样(厚度为25mm)，参照JC/T 507-2012，检测各实施例试样、各对比例试样的抗弯折强度，结果汇总至表1。

表1：

结合实施例1和对比例1并结合表1可以看出，参照本申请公开的配方和方法制备得到的水泥面板具有更佳优异的抗弯折强度，组装成为装配式地板后，能够赋予装配式地板更佳的使用性能，提高装配式面板的荷载性能，有利于扩大装配式地板的应用范围。

结合实施例1和对比例2并结合表1可以看出，环氧树脂与水泥共同作为粘结组分能够赋予水泥面板更佳的抗弯折强度，环氧树脂能够在水泥面板体系中形成交联网状结构，提高水泥面板的韧性，并能够与改性玻璃纤维表面接枝的聚氨酯长链相交联，将各组分连接成一个整体，促进荷载的传递与分散，促进抗弯折强度的提高。

结合实施例1、实施例4-5、实施例8-9和对比例3-5并结合表1，可以看出，添加改性玻璃纤维和改性碳纳米管能够有效促进水泥面板抗弯折强度的提高，改性玻璃纤维能够均匀分散在水泥面板体系中，并通过表面的聚氨酯长链与环氧树脂发生交联，在水泥面板中形成抗压纤维网络，起到桥接作用，促进荷载的传递与分散，提高水泥面板的抗弯折强度；改性碳纳米管能够均匀分散在水泥面板的内部网络中，起到扎钉作用，提高断裂拔出力，进一步提高水泥面板的抗弯折强度，进而有利于提高装配式地板的使用性能。

结合实施例1、对比例6-8并结合表1可以看出，玻璃纤维与碳纳米管的改性能够促进水泥面板抗弯折强度的提高，改性操作能够促进玻璃纤维/碳纳米管的分散性能，减少玻璃纤维/碳纳米管发生团聚的可能性，使玻璃纤维/碳纳米管充分分散在水泥面板体系中，使玻璃纤维抗压网络能够均匀形成并充分发挥碳纳米管的扎钉效果。

结合实施例1、实施例6、7并结合表1可以看出，在本申请公开的范围内选择玻璃纤维的长度和直径有利于进一步促进抗弯折强度的提高；这可能是由于较长的玻璃纤维相较于短而粗的玻璃纤维更有利于形成抗压纤维网络，更有利于促进荷载的传递和分散；而过细、过长的玻璃纤维的抗拉伸强度有限，进而可能导致水泥面板抗弯折强度的受到抑制。

结合实施例1和实施例10并结合表1可以看出，对碳纳米管进行酸化处理能够赋予水泥面板更佳的抗弯折性能，酸化处理在碳纳米管上引入更丰富的活性官能团，提高碳纳米管的分散性，并促进了甲基丙烯酸锌对碳纳米管的附着和包裹。

结合实施例1和实施例11并结合表1可以看出，对骨料进行偶联改性处理能够促进水泥面板抗弯折强度的提高，改性后的骨料能够与环氧树脂等成分更好的结合，减少了连接界面处发生断裂的可能性。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种应用稳定的装配式地板，其特征在于：包括水泥面板和用于支撑所述水泥面板的支座，所述水泥面板包括以下质量份数的各组分：

水泥25-50份、

骨料50-80份、

环氧树脂5-20份、

石膏2-10份、

改性玻璃纤维1-6份、

改性碳纳米管 0.1-0.5份、

添加剂1-5份、

水5-10份；

所述改性玻璃纤维为聚氨酯接枝玻璃纤维；所述改性碳纳米管为丙烯酸改性碳纳米管。

2.根据权利要求1所述的应用稳定的装配式地板，其特征在于：所述改性玻璃纤维的改性处理操作包括：

将玻璃纤维浸入高锰酸钾溶液中，分散均匀，加热氧化，过滤，洗涤，干燥，得到氧化改性玻璃纤维；

将聚醚二元醇、二异氰酸酯混合反应，得到聚氨酯预聚体；

将聚氨酯预聚体、扩链剂溶解于有机溶剂中，将氧化改性玻璃纤维浸入其中，在70-120℃下，反应60-120min，滤出，烘烤，得到聚氨酯接枝玻璃纤维。

3.根据权利要求2所述的应用稳定的装配式地板，其特征在于：所述玻璃纤维的直径为5-15µm，长度为0.4-1.2mm。

4.根据权利要求1所述的应用稳定的装配式地板，其特征在于：所述改性碳纳米管的改性处理操作包括：

将碳纳米管、甲基丙烯酸、氧化锌按质量比1:(1.8-2.2)：(0.4-0.8)混合，在60-90℃下搅拌10-20min，再加入过氧化二异丙苯，搅拌2-4min后出料，冷却后洗涤，烘干，得到丙烯酸改性碳纳米管。

5.根据权利要求4所述的应用稳定的装配式地板，其特征在于：所述改性碳纳米管的改性处理操作中还包括酸化处理，具体包括：

在超声环境下，将碳纳米管浸入10-20wt%的盐酸溶液中，浸渍2-4h，浸渍完成后滤出、洗涤、烘干，得到酸化处理的碳纳米管；

将碳纳米管、甲基丙烯酸、氧化锌按质量比1:(1.8-2.2)：(0.4-0.8)混合，在60-90℃下搅拌10-20min，再加入过氧化二异丙苯，搅拌2-4min后出料，冷却后洗涤，烘干，得到丙烯酸改性碳纳米管。

6.根据权利要求5所述的应用稳定的装配式地板，其特征在于：所述所述碳纳米管的直径为10-30nm、长度为1-2µm。

7.根据权利要求1所述的应用稳定的装配式地板，其特征在于：所述骨料为经偶联改性处理的骨料，具体步骤包括：

将偶联剂溶解于95wt%乙醇溶液中，配制成1-5wt%偶联剂溶液；

将偶联剂溶液均匀喷覆在骨料上，喷量为骨料质量的2-5%，晾干后得到改性骨料。

8.根据权利要求1所述的应用稳定的装配式地板，其特征在于：所述骨料的粒径为3-8mm。

9.根据权利要求1所述的应用稳定的装配式地板，其特征在于：所述添加剂包括减水剂、消泡剂中的一种或多种的组合。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的应用稳定的装配式地板的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：

按配比，将水泥、骨料、环氧树脂、石膏、改性玻璃纤维、改性碳纳米管、添加剂、水混合搅拌30-60min，得到混合料；

将混合料注入模具中，加压成型，脱模，水磨处理后得到水泥面板；

将水泥面板与支座相配合安装，得到应用稳定的装配式地板。