一种轻质、耐磨、易洁的发泡陶瓷装饰板及其制备方法
技术领域
本发明涉及发泡陶瓷装饰板领域，尤其涉及一种轻质、耐磨、易洁的发泡陶瓷装饰板及其制备方法。
背景技术
发泡陶瓷装饰板材将保温和装饰两大功能集于一身，它是建筑外墙保温和外墙涂料的升级产品，彻底的消除了手工作业的各种弊端，也消除了环境、施工人员的技术水平的多重影响，保证了天然石材的高档装饰效果，彻底的克服了传统的外墙保温装饰面，容易开裂，起鼓诸多的质量缺陷和安全隐患。发泡陶瓷装饰板顺应了当下国家推动的装配式建筑政策，是一种新型绿色环保的建筑装饰材料。
但现有的发泡陶瓷装饰板中，装饰层通过有机胶水与底层粘结在一起，有机胶水时间一久就容易老化，导致装饰层和发泡陶瓷层分离，影响装饰效果；一次烧成的发泡陶瓷装饰板容易出现平整度差，合格率低的问题。这是因为发泡层与饰面层间因存在应力和膨胀系数不同易引起应力变形，导致装饰面不平整；并且受发泡陶瓷表面孔洞的影响，表面装饰层的附着力较差。
发明内容
本发明的目的在于提出一种轻质、耐磨、易洁的发泡陶瓷装饰板及其制备方法，以解决上述问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种轻质、耐磨、易洁的发泡陶瓷装饰板，由下到上依次包括发泡轻质材料层、封孔层、底漆层、透明耐磨涂层和透明功能涂层；
按重量百分比，所述发泡轻质材料层的原料包括抛光废渣75～80％、高温助熔剂2～4％、粘土10～12％、钠长石4～8％和减水剂0.8～1％；
所述封孔层由封孔浆料通过研磨填孔工艺设置于发泡轻质材料层上而成，按重量百分比，所述封孔浆料的原料包括腻子粉25～35%、环氧树脂60～72%和固化剂3～5%；
所述底漆层由底漆固化而成，所述底漆为水性聚氨酯树脂或油性聚氨酯树脂；
按重量百分比，所述透明耐磨涂层的原料包括金刚石0.05～2％、刚玉粉10～15％、粘土10～25％、阻燃剂5～10％、纳米二氧化硅粉15～30％、羟乙基纤维素0.05～5％、纯丙乳液3～6％和硅铝溶胶15～25％；
按重量百分比，所述透明功能涂层的原料包括功能浆料20～30％、水性聚氨酯树脂50～60％、成膜助剂5～8％、无机增稠剂0.1～0.5％、流平剂0.1～0.5％、消泡剂1～3％和去离子水5～10％；
所述功能浆料含有二氧化钛/石墨烯复合物和二氧化钛。
所述轻质、耐磨、易洁的发泡陶瓷装饰板设有作为主体的发泡轻质材料层，所述发泡轻质材料层具有轻质、保温等优点；
在所述发泡轻质材料层上设置封孔层，以对所述发泡轻质材料层的表面孔洞进行封填，提高所述发泡陶瓷装饰板的平整度以及对装饰层的附着力，很好地解决现有发泡陶瓷装饰板一次发泡烧成平整度差的问题；
所述底漆层采用水性聚氨酯树脂或油性聚氨酯树脂作为底漆，环保且成本低；所述封孔浆料含有腻子粉，腻子为石膏或水泥基，使得所述封孔层的表面粗糙从而和所述底漆层及发泡轻质材料层粘接牢固，避免发生分离；
在所述底漆层上设置所述透明耐磨涂层，提高所述发泡陶瓷装饰板的耐磨性能，并对所述底漆层和封孔层进行保护；所述透明耐磨涂层的原料含有金刚石、刚玉粉、莫来石粉等耐磨粒子，使得所述透明耐磨涂层的耐磨性能佳；
所述透明功能涂层将二氧化钛/石墨烯复合物和二氧化钛引入到水性聚氨酯树脂中，使得所述透明功能涂层具有易洁、降解有机物和抗菌的功能，二氧化钛/石墨烯复合物为二氧化钛和石墨烯复合后的复合物，可增强二氧化钛对可见光的吸收，在光的照射下，光生电子可以从复合半导体的高导带跃迁到低导带上，二氧化钛/石墨烯复合物形成的这种异质结构使两种半导体件的电子相互转移更有效，因此，光生电子-空穴对被分离导致光生载流子的复合概率降低，光催化活性被提高；从而所述透明功能涂层在光照下能够产生良好的光催化特性而具有超亲水性，利用这种超亲水特性，使得很小的水滴会聚成大的水滴，在重力的作用下脱落，从而使得沾染在所述透明功能涂层上的污渍能够容易的被水冲走，使发泡陶瓷装饰板的表面具有易清洁的特性，同时由于透明功能涂层的光催化活性，对污染物具备一定的降解能力，除此之外，透明功能涂层还具备优异的抗菌性能。
优选地，按重量百分比，所述功能浆料的原料包括二氧化钛/石墨烯复合物0.1～0.5%，二氧化钛70～80%，消泡剂0.1～0.5%、分散剂1～5%和去离子水15～25%。所述功能浆料除了功能成分——二氧化钛/石墨烯复合物和二氧化钛，还添加了消泡剂和分散剂，使功能成分更好地分散在水性聚氨酯树脂体系中，更好地发挥光催化活性。
优选地，所述高温助熔剂为煅烧滑石、生滑石、锂辉石、碳酸锂中的一种或多种，所述减水剂为三聚磷酸钠、偏硅酸钠中的一种或多种；
所述封孔浆料的原料中的环氧树脂可替换为聚氯乙烯树脂。
优选地，还包括装饰层，所述装饰层设置于底漆层和透明耐磨涂层之间，从而装饰层受到透明耐磨涂层的保护，所述封孔层的表面粗糙从而和底漆层、装饰层均粘接牢固，并且通过封孔层对发泡轻质材料层的表面孔洞的封填，提高了对装饰层的附着力，长期使用也不容易发生分离、变形，使得所述发泡陶瓷装饰板长期使用仍具有良好的装饰效果；所述装饰层的图案为天然石材纹理、木纹或布纹，使得发泡陶瓷装饰板具有纹理装饰效果，根据设计，片与片之间可形成纹对纹或连纹的效果。
优选地，渗入所述发泡轻质材料层的孔隙中的所述封孔浆料的深度为1～2mm，在发泡轻质材料层表面的所述封孔浆料的厚度0.2～0.4mm；
所述底漆层的厚度为20～30μm；
所述透明耐磨涂层的厚度为20～30μm；
所述透明功能涂层的厚度为10～15μm。
所述封孔浆料的渗入深度可确保所述发泡轻质材料层的表面孔洞均被封填，所述封孔浆料在发泡轻质材料层表面形成0.2～0.4mm厚的封孔层，从而使得发泡轻质材料层的表面平整光滑。
优选地，所述轻质、耐磨、易洁的发泡陶瓷装饰板的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，按重量百分比，称取所述发泡轻质材料层的原料并通过立磨机混合磨成微粉，然后通过造粒机和流化床将所述微粉制备成发泡轻质粉料，所述微粉的粒径100～200目，所述发泡轻质粉料的粒径20～40目；
步骤B，将所述发泡轻质粉料在1100～1200℃高温下烧成1～5h，冷却后取出并切割成型，制得所述发泡轻质材料层；
步骤C，按重量百分比，称取所述封孔浆料的原料并混合均匀，制得所述封孔浆料通过研磨填孔工艺设置于发泡轻质材料层上，制得所述封孔层；
步骤D，对所述封孔层的表面通过砂纸进行打磨，然后在所述封孔层的表面喷涂一层所述底漆，制得所述底漆层；
步骤E，按重量百分比，称取所述透明耐磨涂层的原料并混合均匀，制得透明耐磨涂料，将所述透明耐磨涂料均匀喷涂于所述底漆层上，制得所述透明耐磨涂层；
步骤F，按重量百分比，称取所述透明功能涂层的原料并混合均匀，制得透明功能涂料，将所述透明功能涂料均匀喷涂于所述透明耐磨涂层上，制得所述透明功能涂层；
步骤G，将完成步骤F处理后的发泡陶瓷装饰板在60～80℃下热固化20～30min，制得所述轻质、耐磨、易洁的发泡陶瓷装饰板。
所述轻质、耐磨、易洁的发泡陶瓷装饰板的制备方法中，所述发泡轻质材料层的制备采取干法制粉工艺，相比湿法的喷雾造粒，综合节能效果在47%以上，有效地节水、节燃料和节电；所述步骤D对封孔层的表面通过砂纸进行打磨，以提高所述封孔层表面的平整度；所述步骤G，对发泡陶瓷装饰板进行热固化，使得底漆层、透明耐磨涂层和透明功能涂层之间的附着力更好。
优选地，所述封孔浆料通过研磨填孔工艺设置于发泡轻质材料层上的具体步骤为：
先通过刮刀将所述封孔浆料均匀刮涂在发泡轻质材料层的表面，然后通过磨抛设备对发泡轻质材料层的表面进行磨抛，在磨抛的同时，将所述封孔浆料封填入所述发泡轻质材料层的孔洞中，直至发泡轻质材料层表面的孔洞被封填平整，并在发泡轻质材料层的表面形成厚度为0.2～0.4mm的封孔层。
利用机械刮刀将封孔浆料均匀刮涂在发泡轻质材料层的表面，发泡轻质材料层放置在传动带上向前移动，发泡轻质材料层需经过3台磨抛设备磨抛才能将空洞封填完整，每台磨抛设备上设置有5～10个磨头，磨头与电机相连，可上下移动，刮涂有封孔浆料的发泡轻质材料层在传送带上往前运行，当发泡轻质材料层运行至磨头下方时，电机驱动磨头下压，在刮涂有封孔浆料的发泡轻质材料层的表面进行磨抛，在磨抛的同时，将封孔浆料封填入发泡轻质材料层的孔洞中，发泡轻质材料层离开后磨头上移5～10cm，过完第一台磨抛设备后，紧接着过第二台磨抛设备，采用相同的封孔工艺封孔，以此类推，直至发泡轻质材料层的表面孔洞被封填平整，并在发泡轻质材料层的表面形成厚度为0.2～0.4mm的封孔层。
优选地，所述透明功能涂料的制备具体为：
按重量百分比，先称取二氧化钛/石墨烯复合物0.1～0.5%，二氧化钛70～80%，消泡剂0.1～0.5%、分散剂1～5%和去离子水15～25%并混合搅拌10～20 min，搅拌速度为500～600r/min，制得所述功能浆料；
然后按重量百分比，称取所述功能浆料20～30％、水性聚氨酯树脂50～60％、成膜助剂5～8％、无机增稠剂0.1～0.5％、流平剂0.1～0.5％、消泡剂1～3％和去离子水5～10％并混合搅拌20～30 min，搅拌速度为800～1200 r/min，制得所述透明功能涂料。
优选地，在步骤D和步骤E之间还包括：
步骤H，通过喷墨印花、网版印花、滚筒印花、水转印或热转印的方式在所述底漆层上形成所述装饰层。
优选地，所述步骤D中，所用砂纸的规格为500～600目，采用0.5～1.0mm孔径的气压喷枪喷涂所述底漆；
所述步骤E中，采用0.5～1.0mm孔径的气压喷枪喷涂所述透明耐磨涂料；
所述步骤F中，采用0.5～1.0mm孔径的气压喷枪喷涂所述透明功能涂料。
所述轻质、耐磨、易洁的发泡陶瓷装饰板设有作为主体的发泡轻质材料层，所述发泡轻质材料层具有轻质、保温等优点；在所述发泡轻质材料层上设置封孔层，以对所述发泡轻质材料层的表面孔洞进行封填，提高所述发泡陶瓷装饰板的平整度以及对装饰层的附着力，很好地解决现有发泡陶瓷装饰板一次发泡烧成平整度差的问题；在所述底漆层上设置所述透明耐磨涂层，提高所述发泡陶瓷装饰板的耐磨性能，并对所述底漆层和封孔层进行保护；所述透明功能涂层将二氧化钛/石墨烯复合物和二氧化钛引入到水性聚氨酯树脂中，使得所述透明功能涂层具有易洁、降解有机物和抗菌的功能。
附图说明
附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明其中一个实施例的轻质、耐磨、易洁的发泡陶瓷装饰板结构示意图。
其中：发泡轻质材料层1；封孔层2；底漆层3；透明耐磨涂层4；透明功能涂层5；装饰层6。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1～6
实施例1～6按照重量百分比，根据表1和表2称取各原料，并按以下步骤制备轻质、耐磨、易洁的发泡陶瓷装饰板：
步骤A，按重量百分比，称取所述发泡轻质材料层1的原料并通过立磨机混合磨成微粉，然后通过造粒机和流化床将所述微粉制备成发泡轻质粉料，所述微粉的粒径100～200目，所述发泡轻质粉料的粒径20～40目；
步骤B，将所述发泡轻质粉料在1100～1200℃高温下烧成1～5h，冷却后取出并切割成型，制得所述发泡轻质材料层1；
步骤C，按重量百分比，称取所述封孔浆料的原料并混合均匀，制得所述封孔浆料通过研磨填孔工艺设置于发泡轻质材料层1上，制得所述封孔层2；
步骤D，对所述封孔层2的表面通过砂纸进行打磨，然后在所述封孔层2的表面喷涂一层所述底漆，制得所述底漆层3；所用砂纸的规格为500～600目，采用0.5～1.0mm孔径的气压喷枪喷涂所述底漆；
步骤H，通过喷墨印花、网版印花、滚筒印花、水转印或热转印的方式在所述底漆层3上形成所述装饰层6；
步骤E，按重量百分比，称取所述透明耐磨涂层4的原料并混合均匀，制得透明耐磨涂料，将所述透明耐磨涂料均匀喷涂于所述底漆层3上，制得所述透明耐磨涂层4；采用0.5～1.0mm孔径的气压喷枪喷涂所述透明耐磨涂料；
步骤F，按重量百分比，称取所述透明功能涂层5的原料并混合均匀，制得透明功能涂料，将所述透明功能涂料均匀喷涂于所述透明耐磨涂层4上，制得所述透明功能涂层5；采用0.5～1.0mm孔径的气压喷枪喷涂所述透明功能涂料；
步骤G，将完成步骤F处理后的发泡陶瓷装饰板在60～80℃下热固化20～30min，制得所述轻质、耐磨、易洁的发泡陶瓷装饰板，如图1所示。
所述封孔浆料通过研磨填孔工艺设置于发泡轻质材料层1上的具体步骤为：
先通过刮刀将所述封孔浆料均匀刮涂在发泡轻质材料层1的表面，然后通过磨抛设备对发泡轻质材料层1的表面进行磨抛，在磨抛的同时，将所述封孔浆料封填入所述发泡轻质材料层1的孔洞中，直至发泡轻质材料层1表面的孔洞被封填平整，并在发泡轻质材料层1的表面形成封孔层2。
所述透明功能涂料的制备具体为：
按重量百分比，先称取二氧化钛/石墨烯复合物，二氧化钛，消泡剂、分散剂和去离子水并混合搅拌10～20 min，搅拌速度为500～600 r/min，制得所述功能浆料；
然后按重量百分比，称取所述功能浆料、水性聚氨酯树脂、成膜助剂、无机增稠剂、流平剂、消泡剂和去离子水并混合搅拌20～30 min，搅拌速度为800～1200 r/min，制得所述透明功能涂料。
对比例1
本对比例的功能浆料无二氧化钛/石墨烯复合物；本对比例的其他原料和制备方法均与实施例1一致，制得发泡陶瓷装饰板。
对比例2
本对比例无封孔层2，即无步骤C；本对比例的其他原料和制备方法均与实施例2一致，制得发泡陶瓷装饰板。
对比例3
本对比例的封孔浆料的原料包括环氧树脂95%和固化剂5%；本对比例的其他原料和制备方法均与实施例3一致，制得发泡陶瓷装饰板。
对比例4
本对比例的透明耐磨涂层4的原料包括刚玉粉8％、粘土25％、阻燃剂5％、纳米二氧化硅粉30％、羟乙基纤维素4％、纯丙乳液3％和硅铝溶胶25％；本对比例的其他原料和制备方法均与实施例1一致，制得发泡陶瓷装饰板。
检测实施例1至6以及对比例1至4制备的发泡陶瓷装饰板进行以下性能测试，结果如表3所示。
（1）平整度
按照GB/T 3810.2-2016《陶瓷砖试验方法 第2部分：尺寸和表面质量的检验》进行检测，按标准要求：边长＞600mm的砖，其最大偏差≤2.0mm。
（2）耐磨性能
按照DIN53109（Taber Abrader Test）进行耐磨性实验测试，磨耗值单位为mg，测试的条件为CS-10/1000/1000（8天/23℃），CS-10是指弹性橡胶，前一个1000是指摩擦轮转数，后一个1000是指负荷1000g。
（3）易洁性能
利用静态接触角和综合耐沾污能力来表征易洁性能，静态接触角按照GB/T 30447-2013《纳米薄膜接触角测量方法》测试，综合耐沾污能力按照GB/T 9780-2013《建筑涂料涂层耐沾污性试验方法》测试。
（4）抗菌性能
按照GB/T 30706-2014《可见光照射下光催化抗菌材料及制品抗菌性能测试方法及评价》测试抗菌率。
（5）甲醛去除率
按照QB/T2761-2006 《室内空气净化产品净化效果测定方法》检测透明功能层对有机污染物的去除率。
由检测结果可知，本发明的轻质、耐磨、易洁的发泡陶瓷装饰板设有作为主体的发泡轻质材料层1，在所述发泡轻质材料层1上设置封孔层2，以对所述发泡轻质材料层1的表面孔洞进行封填，提高所述发泡陶瓷装饰板的平整度以及对装饰层6的附着力，很好地解决现有发泡陶瓷装饰板一次发泡烧成平整度差的问题，实测平整度在±0.6mm范围内，长期使用也不容易发生分离、变形，使得所述发泡陶瓷装饰板长期使用仍具有良好的装饰效果；
所述封孔浆料含有腻子粉，腻子为石膏或水泥基，使得所述封孔层2的表面粗糙从而和所述底漆层3及发泡轻质材料层1粘接牢固，避免发生分离；
在所述底漆层3上设置所述透明耐磨涂层4，提高所述发泡陶瓷装饰板的耐磨性能，并对所述底漆层3和封孔层2进行保护；所述透明耐磨涂层4的原料含有金刚石、刚玉粉、莫来石粉等耐磨粒子，使得所述透明耐磨涂层4的耐磨性能佳，检测得到磨耗值为8～15mg；
所述透明功能涂层5将二氧化钛/石墨烯复合物和二氧化钛引入到水性聚氨酯树脂中，使得所述透明功能涂层5具有易洁、降解有机物和抗菌的功能，二氧化钛/石墨烯复合物可增强二氧化钛对可见光的吸收，在光的照射下，光生电子可以从复合半导体的高导带跃迁到低导带上，二氧化钛/石墨烯复合物形成的这种异质结构使两种半导体件的电子相互转移更有效，因此，光生电子-空穴对被分离导致光生载流子的复合概率降低，光催化活性被提高；从而所述透明功能涂层5在光照下能够产生良好的光催化特性而具有超亲水性，利用这种超亲水特性，使得很小的水滴会聚成大的水滴，在重力的作用下脱落，从而使得沾染在所述透明功能涂层5上的污渍能够容易的被水冲走，使发泡陶瓷装饰板的表面具有易清洁的特性，检测得到静态接触角为10～35°，属于亲水型，综合耐沾污能力为60～75；同时由于透明功能涂层5的光催化活性，对污染物具备一定的降解能力，检测得到对甲醛的去除率在75%以上、氨的去除率在77%以上、甲苯去除率在79%以上，TVOC的去除率在77%以上，除此之外，透明功能涂层5还具备优异的抗菌性能，检测得到对大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌抗细菌率≥95%。抗细菌率≥95%。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
