一种抗冲击陶瓷复合板及其制备方法与流程

1.本发明属于建筑陶瓷技术领域，具体涉及一种抗冲击陶瓷复合板及其制备方法。


背景技术：

2.陶瓷薄板在产品制造过程中可以现实产品薄度的最大化，而且薄度最大化的过程中又不可以影响其产品本身的各种使用性能，并且最终要将产品的厚度标准控制在6mm以内；而目前行业内具有实用性最薄的陶瓷板，其厚度仅有3mm。陶瓷薄板与同类瓷砖产品相比，单位面积建筑陶瓷材料的用量降低一半以上，而且在原料资源和综合能耗方面也可以得到很大程度的降低，很好地实现了节材及节能的作用及效果。
3.但是，陶瓷是一种脆性材料，遇到外力的冲击或者承受较大的载荷后极易出现断裂或者破碎的情况；而陶瓷薄板则更易破碎，在使用及运输过程中存在较大的安全隐患，对施工也造成极大的困难，这便阻碍了陶瓷薄板的应用前景。
4.因此，如何改善陶瓷薄板的抗冲击性，是亟待解决的问题。目前普遍采用的技术手段是通过在陶瓷薄板背面增加一层复合层，如复合玻璃纤维、碳纤维网或者铝板，但这些复合方式均存在加工工艺复杂，且成本较高的问题。


技术实现要素：

5.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，本发明提出一种抗冲击陶瓷复合板及其制备方法，该陶瓷复合板通过在陶瓷薄板的背面复合一层具有网格状背纹的光固化树脂，利用其吸收大部分陶瓷薄板所受到的应力应变能，从而提高陶瓷薄板的抗冲击性能。
6.为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种抗冲击陶瓷复合板，所述抗冲击陶瓷复合板包括陶瓷薄板和光固化树脂层，所述光固化树脂层复合于所述陶瓷薄板的背面，所述光固化树脂层具有网格状背纹。
7.具体地，光固化树脂固化后具有较高的强度和韧性，将其复合于陶瓷薄板的背面，有利于提高陶瓷薄板的抗冲击性能。同时，将光固化树脂层设置成网格状结构，在陶瓷薄板受到外力冲击时，具有较强韧性的网格状树脂将给予陶瓷薄板在横向上一个较强的拉伸力，有利于吸收外界给予的应力应变，从而进一步提高陶瓷薄板的抗冲击性。
8.作为上述方案的进一步改进，所述光固化树脂层中含有脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂。
9.具体地，脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂具有3-6个活性官能团，固化后具有优异的强度及较高的韧性。相对于热固化树脂不仅韧性更高，且固化的时间更短，更利于产业化应用。
10.作为上述方案的进一步改进，所述光固化树脂层中还含有光引发剂和溶剂，所述脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、光引发剂和溶剂的质量比为100：(5-10)：(3-5)。
11.具体地，光引发剂对固化速率起着决定性作用，光引发剂受紫外光照射后，吸收光的能量，分裂成活性自由基，引发光固化树脂发生连锁聚合，加快其交联固化。通过调节树
脂、光引化剂和溶剂的最佳用量关系，可使光固化树脂获得最佳的强度和韧性。
12.优选的，所述溶剂为乙酸乙酯和/或乙醇。
13.优选的，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。
14.作为上述方案的进一步改进，所述陶瓷薄板的厚度为3-6cm。本发明的光固化树脂对于任意厚度的陶瓷板均具有一定的抗冲击性能增强作用，但对于3-6cm的薄板增强效果尤为突出。
15.作为上述方案的进一步改进，所述网格状背纹由横纹与竖纹交叉而成，相邻所述横纹和相邻所述竖纹间的间隔均为0.5-2mm，所述横纹和所述竖纹的宽度均为1-3mm。
16.具体地，纵横交错的网格状结构相对于整体涂覆更有利于提高陶瓷薄板的抗冲击性能。其原因在于：网格状树脂能给予陶瓷薄板横向上的强拉伸力，有利于吸收外界给予陶瓷薄板的应力应变，从而提高其抗冲击性能。
17.优选的，所述横纹和所述竖纹相互交叉形成一定的角度，所述角度为60-120
°
；更优选的，所述横纹和所述竖纹相互垂直。
18.本发明的第二方面提供了一种抗冲击陶瓷复合板的制备方法，所述制备方法用于制备本发明第一方面所述的抗冲击陶瓷复合板，包括以下步骤：
19.(1)将制备光固化树脂层的各原料混合后，进行超声消泡，得光固化树脂；
20.(2)将所述光固化树脂通印刷在陶瓷薄板的背面，形成具有网格状背纹的光固化树脂层，然后进行光固化处理，得所述抗冲击陶瓷复合板。
21.作为上述方案的进一步改进，所述光固化树脂采用丝网印刷的方式印刷在所述陶瓷薄板的背面，所述印刷的量为200-350g/m2。
22.作为上述方案的进一步改进，步骤(1)中，所述超声消泡的时间为5-10分钟。
23.作为上述方案的进一步改进，步骤(2)中，所述光固化处理采用的光源为紫外光，所述光固化处理的时间为10-20分钟。
24.本发明的第三个方面提供了本发明第一方面提供的抗冲击陶瓷复合板在建筑装修技术领域中的应用。
25.优选的，所述应用包括建筑装饰、厨房台面、桌面等家居空间装饰中的应用，复合后的陶瓷薄板大大拓宽了其应用领域。
26.本发明的上述技术方案相对于现有技术，至少具有如下技术效果或优点：
27.(1)本发明的抗冲击陶瓷复合板，通过在陶瓷薄板的背面复合一层光固化树脂层，利用固化后的树脂材料的高强度及高韧性，以增强陶瓷薄板的韧性，从而提高陶瓷薄板的抗冲击性能。同时，将光固化树脂层设置为网格状结构，使陶瓷薄板在受到外力冲击时，网格状结构将给予陶瓷薄板在横向上一个较强的拉伸力，有利于吸收外界给予的应力应变，从而进一步提高陶瓷薄板的抗冲击性。
28.(2)本发明抗冲击陶瓷复合板的制备工艺简单，生成成本低，所制备的陶瓷复合板抗冲击测试高度在100cm以上，最高可达150cm。
附图说明
29.图1为本发明的光固化树脂层的结构示意图。
30.图中：100表示横纹；200表示竖纹。
具体实施方式
31.下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。
32.本发明实施例和对比例所采用的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯为中山市千佑化工材料有限公司生产的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，光引发剂为1173光引发剂。
33.本发明实施例和对比例中光固化树脂层的结构示意图如图1所示，包括横纹100和竖纹200，横纹100和竖纹200相互垂直交叉形成网络状结构。
34.实施例1
35.一种抗冲击陶瓷复合板，包括陶瓷薄板和光固化树脂层，其中光固化树脂层设置于陶瓷薄板的背面，并具有网格状背纹。在网格状背纹中，相邻横纹和相邻竖纹间的间隔均为1mm，横纹和竖纹的宽度均为1mm。
36.其中：按重量份计，光固化树脂层的组分包括脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、1173光引发剂和乙酸乙酯，三者的质量比为100：5：3；陶瓷薄板的厚度为3mm。
37.一种抗冲击陶瓷复合板的制备方法，包括以下步骤：
38.(1)将脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、1173光引发剂和乙酸乙酯混合后，进行超声消泡8分钟，得光固化树脂；
39.(2)将步骤(1)制得的光固化树脂通过丝网印刷的方式印刷在陶瓷薄板的背面，形成具有网格状背纹的光固化树脂层，印刷量为250g/m2；然后采用紫外光进行光固化处理15分钟，制得本实施例的抗冲击陶瓷复合板样品。
40.实施例2
41.一种抗冲击陶瓷复合板，包括陶瓷薄板和光固化树脂层，其中光固化树脂层设置于陶瓷薄板的背面，并具有网格状背纹。在网格状背纹中，相邻横纹和相邻竖纹间的间隔均为1.5mm，横纹和竖纹的宽度均为2mm。
42.其中：按重量份计，光固化树脂层的组分包括脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、1173光引发剂和乙醇，三者的质量比为100：6：4；陶瓷薄板的厚度为4mm。
43.一种抗冲击陶瓷复合板的制备方法，包括以下步骤：
44.(1)将脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、1173光引发剂和乙酸乙酯混合后，进行超声消泡5分钟，得光固化树脂；
45.(2)将步骤(1)制得的光固化树脂通过丝网印刷的方式印刷在陶瓷薄板的背面，形成具有网格状背纹的光固化树脂层，印刷量为200g/m2；然后采用紫外光进行光固化处理10分钟，制得本实施例的抗冲击陶瓷复合板样品。
46.实施例3
47.一种抗冲击陶瓷复合板，包括陶瓷薄板和光固化树脂层，其中光固化树脂层设置于陶瓷薄板的背面，并具有网格状背纹。在网格状背纹中，相邻横纹和相邻竖纹间的间隔均为1.5mm，横纹和竖纹的宽度均为3mm。
48.其中：按重量份计，光固化树脂层的组分包括脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、1173光引发剂和乙酸乙酯，三者的质量比为100：10：5；陶瓷薄板的厚度为3mm。
49.一种抗冲击陶瓷复合板的制备方法，包括以下步骤：
50.(1)将脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、1173光引发剂和乙酸乙酯混合后，进行超声消泡10分钟，得光固化树脂；
51.(2)将步骤(1)制得的光固化树脂通过丝网印刷的方式印刷在陶瓷薄板的背面，形成具有网格状背纹的光固化树脂层，印刷量为300g/m2；然后采用紫外光进行光固化处理20分钟，制得本实施例的抗冲击陶瓷复合板样品。
52.实施例4
53.一种抗冲击陶瓷复合板，包括陶瓷薄板和光固化树脂层，其中光固化树脂层设置于陶瓷薄板的背面，并具有网格状背纹。在网格状背纹中，相邻横纹和相邻竖纹间的间隔均为2mm，横纹和竖纹的宽度均为3mm。
54.其中：按重量份计，光固化树脂层的组分包括脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、1173光引发剂和乙酸乙酯，三者的质量比为100：6：5；陶瓷薄板的厚度为4mm。
55.一种抗冲击陶瓷复合板的制备方法，包括以下步骤：
56.(1)将脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、1173光引发剂和乙酸乙酯混合后，进行超声消泡8分钟，得光固化树脂；
57.(2)将步骤(1)制得的光固化树脂通过丝网印刷的方式印刷在陶瓷薄板的背面，形成具有网格状背纹的光固化树脂层，印刷量为350g/m2；然后采用紫外光进行光固化处理15分钟，制得本实施例的抗冲击陶瓷复合板样品。
58.对比例1
59.对比例1的陶瓷板为实施例1未复合光固树脂层的陶瓷薄板样品。
60.对比例2
61.一种抗冲击陶瓷复合板，包括陶瓷薄板和光固化树脂层，其中光固化树脂层直接涂覆于陶瓷薄板的背面，未形成网格状背纹。
62.其中：按重量份计，光固化树脂层的组分包括脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、1173光引发剂和乙酸乙酯，三者的质量比为100：5：3；陶瓷薄板的厚度为3mm。
63.一种抗冲击陶瓷复合板的制备方法，包括以下步骤：
64.(1)将脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、1173光引发剂和乙酸乙酯混合后，进行超声消泡8分钟，得光固化树脂；
65.(2)将步骤(1)制得的光固化树脂涂覆于陶瓷薄板的背面，涂覆量为250g/m2；然后采用紫外光进行光固化处理15分钟，制得本对比例的抗冲击陶瓷复合板样品。
66.对比例2与实施例1的区别仅在于，对比例2的光固化树脂层不具有网格状结构。
67.对比例3
68.一种抗冲击陶瓷复合板，包括陶瓷薄板和热固化树脂层，其中热固化树脂层设置于陶瓷薄板的背面，并具有网格状背纹。在网格状背纹中，相邻横纹和相邻竖纹间的间隔均为1mm，横纹和竖纹的宽度均为1mm。
69.其中：按重量份计，热固性树脂层的组分包括环氧树脂和聚醚胺d230，两者的质量比为45:1；陶瓷薄板的厚度为3mm。
70.一种抗冲击陶瓷复合板的制备方法，包括以下步骤：
71.(1)将环氧树脂加热至75℃，然后加入聚醚胺d230，搅拌均匀，得热固化树脂；
72.(2)将γ-氨丙基三乙氧基硅烷通过丝网印刷的方式印刷在陶瓷薄板的背面，印刷量为50g/m2，固化合，将步骤(1)制得的热固化树脂通过丝网印刷的方式印刷在γ-氨丙基三乙氧基硅烷的表面，印刷量为250g/m2；然后在95℃固化40分钟，形成热固化树脂层，得本对比例的复合陶瓷板样品。
73.对比例3与实施例1的区别仅在于，对比例3的复合树脂层为热固化树脂。
74.产品性能测试
75.对实施例1-4及对比例1-3的样品进行抗冲击性能测试，测试依据标准jc/t908-2013落球冲击进行，测试结果如表1所示：
76.表1：实施例1-4及对比例1-3的样品的抗冲击性能对比表
77.样品抗落球冲击性能实施例170-150cm落球未破碎开裂实施例270-150cm落球未破碎开裂实施例370-150cm落球未破碎开裂实施例470-150cm落球未破碎开裂对比例120cm高度落球直接破碎分裂对比例270cm落球未破碎但出现开裂对比例370cm落球未破碎但出现开裂
78.由表1可知，实施例1-4制得的抗冲击陶瓷复合板相对于未复合光固化树脂层的对比例1，其抗冲击性能得到较大的提升。对比例2由于光固化树脂层未采用网格状结构，其抗冲击性能不及采用网格状结构的实施例1。对比例3由于采用热固化树脂，其抗冲击性也不及采用光固化树脂的实施例1。
79.对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下还可以做出若干简单推演或替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的简单改进都应该在本发明的保护范围之内。上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。

技术特征：
1.一种抗冲击陶瓷复合板，其特征在于，所述抗冲击陶瓷复合板包括陶瓷薄板和光固化树脂层，所述光固化树脂层复合于所述陶瓷薄板的背面，所述光固化树脂层具有网格状背纹。2.根据权利要求1所述的抗冲击陶瓷复合板，其特征在于，所述光固化树脂层中含有脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂。3.根据权利要求2所述的抗冲击陶瓷复合板，其特征在于，所述光固化树脂层中还含有光引发剂和溶剂，所述脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂、光引发剂和溶剂的质量比为100：(5-10)：(3-5)。4.根据权利要求3所述的抗冲击陶瓷复合板，其特征在于，所述溶剂为乙酸乙酯和/或乙醇；所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。5.根据权利要求1所述的抗冲击陶瓷复合板，其特征在于，所述陶瓷薄板的厚度为3-6cm。6.根据权利要求1所述的抗冲击陶瓷复合板，其特征在于，所述网格状背纹由横纹与竖纹交叉而成，相邻所述横纹和相邻所述竖纹间的间隔均为0.5-2mm，所述横纹和所述竖纹的宽度均为1-3mm。7.一种抗冲击陶瓷复合板的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求1至6任意一项所述的抗冲击陶瓷复合板，包括以下步骤：(1)将制备光固化树脂层的各原料混合后，进行超声消泡，得光固化树脂；(2)将所述光固化树脂印刷在陶瓷薄板的背面，形成具有网格状背纹的光固化树脂层，然后进行光固化处理，得所述抗冲击陶瓷复合板。8.根据权利要求7所述的抗冲击陶瓷复合板的制备方法，其特征在于，所述光固化树脂采用丝网印刷的方式印刷在所述陶瓷薄板的背面，所述印刷的量为200-350g/m2。9.根据权利要求7所述的抗冲击陶瓷复合板的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述超声消泡的时间为5-10分钟；步骤(2)中，所述光固化处理采用的光源为紫外光，所述光固化处理的时间为10-20分钟。10.权利要求1至6任意一项所述的抗冲击陶瓷复合板在建筑装修技术领域中的应用。

技术总结
本发明属于建筑陶瓷技术领域，具体公开了一种抗冲击陶瓷复合板及其制备方法。抗冲击陶瓷复合板包括陶瓷薄板和光固化树脂层，光固化树脂层复合于陶瓷薄板的背面，且光固化树脂层具有网格状背纹。本发明通过在陶瓷薄板的背面复合一层光固化树脂层，利用光固化后的树脂材料的高强度及高韧性，达到增强陶瓷薄板的韧性，从而提高陶瓷薄板的抗冲击性能。同时，将光固化树脂层设置为网格状结构，使陶瓷薄板在受到外力冲击时，网格状结构将给予陶瓷薄板在横向上一个较强的拉伸力，有利于吸收外界给予的应力应变，从而进一步提高陶瓷薄板的抗冲击性。实现陶瓷复合板抗冲击测试高度在100cm以上，最高可达150cm。最高可达150cm。最高可达150cm。


技术研发人员：柯善军 朱志超 蒙臻明 马超 张缇 周营
受保护的技术使用者：佛山欧神诺陶瓷有限公司
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/8/23