一种添加煤矸石粉的PVC地板及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种添加煤矸石粉的PVC地板及其制备方法。
背景技术
PVC地板又称塑胶地板，是一种主要以PVC(聚氯乙烯)材料生产的地面装饰材料。PVC地板由于具有质轻、耐磨和防火阻燃等优越的性能，以及对环境的保护，现已逐渐替代传统的瓷砖和木质地板，成为地面材料的首选。然而，现有的PVC地板多以碳酸钙、膨润土等作为填充物，其受压稳定性还有待提升。
煤矸石(coalgangue,shale)是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。我国积存的煤矸石达10亿吨以上，每年还将排出1亿吨的煤矸石。煤矸石的大量弃置堆放，不仅压占土地，影响生态环境，而且，矸石淋溶水将污染周围土壤和地下水。此外，煤矸石中含有一定的可燃物，在适宜的条件下会发生自燃，引发火灾，还会排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种添加煤矸石粉的PVC地板及其制备方法。本发明对煤矸石进行了废物利用，以其作为PVC地板的填充物，在降低PVC地板的生产成本的同时，还提高了PVC地板的受压稳定性。
为了实现其目的，本发明采取的技术方案如下：
一种添加煤矸石粉的PVC地板，其包括从上到下依次设置的UV涂层、耐磨层、印刷层、填充层和稳定层；
所述填充层包括如下重量份的组分：PVC树脂20～26份、石粉60～70份、塑化剂5～8份、阻燃剂1～5份和热稳定剂1～2份；所述石粉包括煤矸石粉、大理石粉和花岗岩粉中的至少一种；
所述稳定层包括如下重量份的组分：PVC树脂25～30份、煤矸石粉30～40份、塑化剂25～45份、润滑剂3～6份、阻燃剂1～5份和热稳定剂1～2份。
优选地，所述填充层的厚度为PVC地板总厚度的65％～85％。该规格下，PVC地板的受压稳定性好，不易变形，使用寿命长。
优选地，所述填充层中的石粉包括煤矸石粉、大理石粉和花岗岩粉，按质量比计，煤矸石粉:大理石粉:花岗岩粉＝3～6:1～3:1.5～2.5。该配方下，填充层的耐压痕性高，受压稳定性较好。
更优选地，所述填充层中，按质量比计，煤矸石粉:大理石粉:花岗岩粉＝4.5:2:2。该配方下，填充层的耐压痕性最高，受压稳定性最好。
优选地，所述填充层包括如下重量份的组分：PVC树脂24份、石粉65份、塑化剂6.5份、阻燃剂3份和热稳定剂1.5份。
优选地，所述稳定层包括如下重量份的组分：PVC树脂28份、煤矸石粉35份、塑化剂35份、润滑剂4.5份、阻燃剂3份和热稳定剂1.5份。
优选地，所述塑化剂包括DOTP和DINCH，且DOTP与DINCH的质量比为6～10:2～4。DOTP和DINCH均为环保型塑化剂，使用安全性高。而且，DOTP与DINCH以上述配比复配使用时，对煤矸石粉、大理石粉和花岗岩粉这些硬质填充物具有良好的相容性，并能有效增加PVC的弹性和可塑性，不会影响填充层的机械性能。
更优选地，所述塑化剂中，DOTP与DINCH的质量比为8:3。DOTP和DINCH以该配比复配使用时，效果最好。
优选地，所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡或氯化石蜡。
优选地，所述热稳定剂为钙锌稳定剂。
优选地，所述阻燃剂为氢氧化铝。氢氧化铝不仅具有较好的抑烟阻燃作用，而且无毒无害，与本发明配方中其它组分的相容性好。
优选地，所述耐磨层均为透明膜，优选为透明PVC膜。
本发明还提供了一种所述PVC地板的制备方法，其包括如下步骤：
(1)制备填充层：
将PVC树脂、塑化剂、阻燃剂和热稳定剂按配方比例投入搅拌机中，搅拌均匀后，加入石粉，搅拌均匀，然后将混合物料进行密炼，密炼工艺为165～185℃密炼2.5～8min，将密炼成形后的物料进行辊压成型，第一次辊压温度为170～180℃，第二次辊压温度为160～170℃，冷却后切成目标规格；
(2)制备稳定层：
将PVC树脂、塑化剂、阻燃剂、润滑剂和热稳定剂按配方比例投入搅拌机中，搅拌均匀后，加入煤矸石粉，搅拌均匀，然后将混合物料进行密炼，密炼工艺为165～185℃密炼2.5～8min，将密炼成形后的物料进行辊压成型，第一次辊压温度为160～170℃，第二次辊压温度为150～160℃，冷却后切成目标规格；
(3)热压贴合：
将耐磨层、印刷层、填充层和稳定层按顺序叠放，然后热压贴合，热压贴合的工艺为：时间30～40min，温度120～160℃，热压重量500t；
(4)UV回火：
在热压贴合后的地板表面均匀地涂上一层UV涂料，固化后，将地板进行回火处理，最后风干，制得所述PVC地板。
优选地，回火处理的热水温度为80～120℃，冷水温度为10℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的PVC地板中，填充层由煤矸石粉、大理石粉和花岗岩作为填充物，由此填充层具有较高的机械强度，耐压痕性高，受压稳定性好，从而显著提高了PVC地板整体的受压稳定性。同时，稳定层也填充了适量的煤矸石粉，由此，在确保稳定层具有较高韧性的同时，一定程度上增强了其受压稳定性，从而能更好地平衡地板整体的稳定性。基于上述结构层的地板的受压稳定性好，不易断裂，不易上翘，使用性好，使用寿命长。
此外，煤矸石具有低发热值，含碳量为20％～30％，还含有腐殖酸。由此，加入煤矸石后，其碳成分可使地板具有防静电作用。其中的腐殖酸作为有机物原料，有稳定性作用且无害。
本发明的主原料来源广泛，价格低廉，对煤矸石进行了废物利用，环保节能，降低了PVC地板的生产成本，并使地板的受压稳定性得到有效提高。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明所述PVC地板的结构示意图。
图中：UV涂层1、耐磨层2、印刷层3、填充层4和稳定层5。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施中，煤矸石粉、大理石粉和花岗岩粉的粒度均为200目。
实施例1
本实施例提供了一种PVC地板，如图1所示，该PVC地板包括从上到下依次设置的UV涂层1、耐磨层2、印刷层3、填充层4和稳定层5。其中，填充层的厚度为PVC地板总厚度的75％。
本实施例中，耐磨层为透明PVC膜，印刷层上具有由颜料打印而成的图案。
本实施例中，填充层由如下重量份的组分组成：PVC树脂24份、石粉65份、塑化剂6.5份、氢氧化铝3份和钙锌稳定剂1.5份；其中，石粉由煤矸石粉、大理石粉和花岗岩粉组成，按质量比计，煤矸石粉:大理石粉:花岗岩粉＝4.5:2:2；塑化剂由DOTP和DINCH组成，按质量比计，DOTP：DINCH＝8:3。
本实施例中，稳定层由如下重量份的组分组成：PVC树脂28份、煤矸石粉35份、塑化剂35份、氧化聚乙烯蜡4.5份、氢氧化铝3份和钙锌稳定剂1.5份；塑化剂由DOTP和DINCH组成，按质量比计，DOTP：DINCH＝8:3。
该PVC地板的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备填充层：
将PVC树脂、塑化剂、阻燃剂和热稳定剂按配方比例投入搅拌机中，搅拌均匀后，加入石粉，搅拌均匀，然后将混合物料输入密炼机中加热密炼，密炼工艺为165～185℃密炼2.5～8min(本实施例为170℃密炼4min)，将密炼成形后的物料进行辊压成型，第一次辊压温度为170～180℃，第二次辊压温度为160～170℃，冷却后切成目标规格；
(2)制备稳定层：
将PVC树脂、塑化剂、阻燃剂、润滑剂和热稳定剂按配方比例投入搅拌机中，搅拌均匀后，加入煤矸石粉，搅拌均匀，然后将混合物料输入密炼机中加热密炼，密炼工艺为165～185℃密炼2.5～8min(本实施例为170℃密炼4min)，将密炼成形后的物料进行辊压成型，第一次辊压温度为160～170℃，第二次辊压温度为150～160℃，冷却后切成目标规格；
(2)热压贴合：
将耐磨层、印刷层、填充层和稳定层按顺序叠放，然后热压贴合，热压贴合的工艺为：时间30～40min，温度120～160℃，热压重量500t(本实施例为140℃热压40min)；
(3)UV回火：
在热压贴合后的地板表面均匀地涂上一层UV涂料，经紫外线照射后进入烘箱烘烤，固化后，将地板进行回火处理，回火处理的热水温度为80～120℃(本实施例为100℃)，冷水温度为10℃，最后冷风吹干，制得所述PVC地板。
实施例2
本实施例提供了一种PVC地板，其与实施例1的区别仅在于：
(1)填充层由如下重量份的组分组成：PVC树脂26份、石粉70份、塑化剂8份、氢氧化铝5份和钙锌稳定剂2份；其中，石粉由煤矸石粉、大理石粉和花岗岩粉组成，按质量比计，煤矸石粉:大理石粉:花岗岩粉＝6:3:2.5；塑化剂由DOTP和DINCH组成，按质量比计，DOTP：DINCH＝10:4。
(2)稳定层由如下重量份的组分组成：PVC树脂25份、煤矸石粉30份、塑化剂25份、氧化聚乙烯蜡3份、氢氧化铝1份和钙锌稳定剂1份；塑化剂由DOTP和DINCH组成，按质量比计，DOTP：DINCH＝10:4。
实施例3
本实施例提供了一种PVC地板，其与实施例1的区别仅在于：
(1)填充层由如下重量份的组分组成：PVC树脂20份、石粉60份、塑化剂5份、氢氧化铝1份和钙锌稳定剂1份；其中，石粉由煤矸石粉、大理石粉和花岗岩粉组成，按质量比计，煤矸石粉:大理石粉:花岗岩粉＝3:1:1.5；塑化剂由DOTP和DINCH组成，按质量比计，DOTP：DINCH＝6:2。
(2)稳定层由如下重量份的组分组成：PVC树脂30份、煤矸石粉40份、塑化剂45份、氧化聚乙烯蜡6份、氢氧化铝5份和钙锌稳定剂2份；塑化剂由DOTP和DINCH组成，按质量比计，DOTP：DINCH＝6:2。
对比例1
对比例1提供了一种PVC地板，其与实施例1的区别仅在于：填充层由如下重量份的组分组成：PVC树脂24份、煤矸石粉65份、塑化剂6.5份、氢氧化铝3份和钙锌稳定剂1.5份。
对比例2
对比例2提供了一种PVC地板，其与实施例1的区别仅在于：
(1)填充层由如下重量份的组分组成：PVC树脂24份、碳酸钙65份、塑化剂6.5份、氢氧化铝3份和钙锌稳定剂1.5份。
(2)稳定层如下重量份的组分组成：PVC树脂28份、碳酸钙35份、塑化剂35份、氧化聚乙烯蜡4.5份、氢氧化铝3份和钙锌稳定剂1.5份。
对比例3
对比例3提供了一种PVC地板，其与实施例1的区别仅在于：填充层和稳定层中所用的塑化剂为DOTP。
对比例4
对比例4提供了一种PVC地板，其与实施例1的区别仅在于：填充层和稳定层中所用的塑化剂为DINCH。
性能测试：
对实施例1～3和对比例1～4的PVC地板进行性能测试，测试方法如下：
耐压痕性测试：根据EN ISO 24343-1:2012，将测试样品置于平面上，将环形加载重物放于测试样品上。在2S内缓慢的施加总共500N的力在样品表面上。150分钟后移出施加力，再经过150分钟后使用适当的仪器测量样品的最终厚度，精确至0.01mm。
收缩率测试：根据EN ISO 23999:2012，先测试样品的翘曲高度和尺寸，然后将样品放在温度为(80±2)℃的烘箱里(360±15分钟)后，然后把样品放在温度(23±2)℃、相对湿度(50±5)％的条件下至少24小时后，记录样品翘曲高度和尺寸，并计算收缩率。
测试结果如下：
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
