基于石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板及制备方法技术

本发明专利技术公开了基于石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板，包括基体石墨烯与非金属尾矿发泡轻质材料层和表面装饰面层；所述基体石墨烯与非金属尾矿发泡轻质材料层和所述表面装饰面层之间通过压模后，一次烧结成型粘结在一起；石墨烯与非金属尾矿发泡轻质材料层包括以下原料：非金属尾矿、石墨烯、氧化锆、高温助熔剂、粘土、稳定剂和解胶剂。本发明专利技术还公开了基于石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板的制备方法。本发明专利技术制备的基于石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板具有轻质高强、隔音隔热保温、防水抗渗、阻燃、抗腐蚀、安装轻便、低碳节能和绿色环保等性能的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板及制备方法
本专利技术涉及建筑装饰材料领域，特别涉及基于石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板及制备方法。
技术介绍
目前市场上现有的建筑内外墙体表面装饰层材料主要为：瓷砖、花岗岩、大理石和聚乙烯类挤塑保温装饰板，其中瓷砖、花岗岩和大理石在生产过程中，大量燃烧煤矿资源，对环境污染破坏严重，瓷砖本身自重大，没有自保温功能，在施工安装过程中采用大量水泥砂浆湿法粘贴，工序复杂使用寿命短、易开裂易脱落，造成的安全隐患较大；花岗岩和大理石本身属于不可再生的矿产资源，在城市日益开发建设需求，大量开采过程中严重破坏生态环境，成品率利用率极低，造成尾矿垃圾难以得到有效利用处理，容易造成地质灾害。聚乙烯类挤塑保温装饰板因材料本身限制易老化使用寿命短、耐候性差、防火性能差，且一但发生火灾产生大量有毒烟气，导致对环境污染破坏极大。因此，研究一种质轻、耐阻燃、不易老化和力学性能优良的建筑内外墙体表面装饰材料迫在眉睫。非金属尾矿是矿业固体废物的主要类型，其综合回收利用率仅为6.95％，它对土地的侵占、堆积过程带来的环境问题日益加剧，使得很多矿山不堪重负，非金属尾矿质轻、含有丰富的金属氧化物的特点，成为对其进行有效地开发是节约利用矿产资源的重要途径。罗学维等(电解锰渣制备轻质发泡陶瓷保温板工艺及性能研究，中国锰业，2016，34(6)：125-129)以电解锰渣为原料、长石为助熔剂、金刚砂为脱氧剂，采用改进的乙醇旋转蒸发粉料分散技术，经高温发泡工艺制备了轻质发泡陶瓷保温板。缺点：所制备的材料只具有保温性能，未能提高保温板的阻燃性能。石墨烯是一种由单层碳原子组成的平面二维结构，具有极高的强度和稳定性。闫姝(博士论文，氧化石墨烯增强铝硅酸盐聚合物的聚合与陶瓷化机制，2016)以偏高岭土、碱激发溶液、氧化石墨烯等为原材料，采用原位合成方法制备了部分还原石墨烯/铝硅酸盐聚合物基复合材料，通过石墨烯激发陶瓷在高温条件下的磁化过程。缺点：必须在碱性溶液、高温条件下才能发生反应，反应条件苛刻，容易造成环境污染，且在高温反应过程中石墨烯和其他物料容易发生团聚现象，无法充分发挥物料的功能。蒋浩龙等(声共振混合技术及其在火炸药中的应用，化工新型材料，2017，45(2)：236-238)公开了以声共振混合技术处理火药粉末，以提高物料混合的均匀性。缺点：声共振混合过程中容易产生静电，导致部分带电物质团聚。因此，研究一种能够充分分散物料、质轻、阻燃性高的基于石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板，对于拓展建筑内外墙体表面装饰层材料的使用范围具有深远的研究意义。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术目的在于提供一种基于石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板及制备方法。本专利技术制备的基于石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板具有质轻高强、阻燃、防火耐火、隔音隔热保温、防水防渗、抗老化、抗腐蚀、力学性能优良、低碳节能和绿色环保的优点。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：基于石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板，包括基体石墨烯与非金属尾矿发泡轻质材料层和表面装饰面层；所述基体石墨烯与非金属尾矿发泡轻质材料层和所述表面装饰面层之间通过压模后，一次烧结成型粘结在一起；所述的石墨烯与非金属尾矿发泡轻质材料层按重量百分比计包括以下原料：非金属尾矿55-90％、石墨烯0.05-10％、氧化锆1-10％、高温助熔剂0.05-10％、粘土1-10％、稳定剂0.05-5％和解胶剂0.05-5％；所述的装饰面层按重量百分比计包括以下原料：非金属尾矿25-80％、石英5-15％、氧化镁0.05-10％、方解石0.05-4％、云母0.05-15％、氧化铝0.05-10％、硅灰石5-15％、锂长石0.05-10％、碳酸钙0.05-11％、石墨烯3-10％和釉面色料0.05-5％。在本专利技术中，作为进一步说明，所述的非金属尾矿为花岗岩、长石、石英、砂岩、玄武岩、辉绿岩、页岩、石灰岩和大理岩中的任意一种或多种。在本专利技术中，作为进一步说明，所述的高温助熔剂为煅烧滑石、生滑石和萤石中的任意一种或多种。在本专利技术中，作为进一步说明，所述的稳定剂为钇的氧化物或铈的氧化物。在本专利技术中，作为进一步说明，所述的解胶剂为多元羧酸水溶性有机类。在本专利技术中，作为进一步说明，基于石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板的制备方法，包括以下步骤：(1)研磨：将所有配方原料分别单独用研磨机研磨10h，细度达到250目全通过，备用；(2)石墨烯与非金属尾矿发泡轻质材料的制备：按石墨烯与非金属尾矿发泡轻质材料层的配方准确称取非金属尾矿和石墨烯，放入共振混合系统中的混合筒中，使混合筒内的湿度达75％，密封后升温至50℃，在激振器输出的振动频率为50-75Hz的条件下处理15-20s，加入配方中的其它原料，然后进入高速旋转混合机混合均化10-300min，经过喷雾造粒处理，烘干，进入储蓄仓备用，得到石墨烯与非金属尾矿发泡轻质材料；(3)装饰面材料的制备：按装饰面层的配方准确称取非金属尾矿和石墨烯，放入共振混合系统中的混合筒中，使混合筒内的湿度达75％，密封后升温至50℃，在激振器输出的振动频率为50-75Hz的条件下处理15-20s，加入配方中的其它原料，然后进入高速旋转混合机混合均化10-150min，经过喷雾造粒处理，烘干，进入储蓄仓备用，得到装饰面材料；(4)二次压模：将石墨烯与非金属尾矿发泡轻质材料放进压模成型机中，在压力为3-5MPa的条件下进行第一次压模，得到石墨烯与非金属尾矿发泡轻质材料层，然后以石墨烯与非金属尾矿发泡轻质材料层为基体的基础上二次压制装饰面材料层，得到二次压模成品；(5)烘干烧成：将二次压模成品放入辊道窑或者隧道窑内，经900-1300℃高温烧制30-300min，冷却后取出，经打磨、抛光、切割成形，得到基于石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板成品。在本专利技术中，作为进一步说明，所述的基于石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板成品的规格为：长：400-1200mm、宽：400-1200mm、厚：30-200mm。部分原料的功能介绍如下：非金属尾矿，具有质轻和富含金属氧化物的特点，在本专利技术中用作制备石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板的主要材料。氧化锆，在本专利技术中用于提高材料的耐高温性和耐阻燃性。粘土，在本专利技术中用作轻质材料，降低材料的密度。氧化镁，在本专利技术中用作提高材料的耐高温性。石英、方解石、云母、氧化铝、硅灰石、锂长石和碳酸钙，在本专利技术中用作轻质材料的原料。解胶剂，在本专利技术中用于改善轻质材料的流动性。本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术基于石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板组成的两部分不同面层中均含有石墨烯和非金属尾矿，通过石墨烯高比表面积、高吸附力的作用，使石墨烯均匀分散在非金属尾矿表面，使物料的物理性质趋于稳定，与配方中各个原料相互辅助起到了抗老化、抗腐蚀、隔热保温、隔音、防水抗渗、防火耐火、轻质高强的效果。而在石墨烯与非金属尾矿发泡轻质材料中加入氧化锆、黏土、稳定剂和解胶剂，是通过石墨烯的二维片层结构，加强石墨烯和解胶剂之间的相互作用，吸附了大量的氧化锆、黏土和稳定剂，形成致密的物理层，提高材料的阻燃性、防水性、保温性和力学性能。在装饰面材本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板，其特征在于：包括基体石墨烯与非金属尾矿发泡轻质材料层和表面装饰面层；所述基体石墨烯与非金属尾矿发泡轻质材料层和所述表面装饰面层之间通过压模后，一次烧结成型粘结在一起；所述的石墨烯与非金属尾矿发泡轻质材料层按重量百分比计包括以下原料：非金属尾矿55‑90％、石墨烯0.05‑10％、氧化锆1‑10％、高温助熔剂0.05‑10％、粘土1‑10％、稳定剂0.05‑5％和解胶剂0.05‑5％；所述的装饰面层按重量百分比计包括以下原料：非金属尾矿25‑80％、石英5‑15％、氧化镁0.05‑10％、方解石0.05‑4％、云母0.05‑15％、氧化铝0.05‑10％、硅灰石5‑15％、锂长石0.05‑10％、碳酸钙0.05‑11％、石墨烯3‑10％和釉面色料0.05‑5％。

【技术特征摘要】
1.基于石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板，其特征在于：包括基体石墨烯与非金属尾矿发泡轻质材料层和表面装饰面层；所述基体石墨烯与非金属尾矿发泡轻质材料层和所述表面装饰面层之间通过压模后，一次烧结成型粘结在一起；所述的石墨烯与非金属尾矿发泡轻质材料层按重量百分比计包括以下原料：非金属尾矿55-90％、石墨烯0.05-10％、氧化锆1-10％、高温助熔剂0.05-10％、粘土1-10％、稳定剂0.05-5％和解胶剂0.05-5％；所述的装饰面层按重量百分比计包括以下原料：非金属尾矿25-80％、石英5-15％、氧化镁0.05-10％、方解石0.05-4％、云母0.05-15％、氧化铝0.05-10％、硅灰石5-15％、锂长石0.05-10％、碳酸钙0.05-11％、石墨烯3-10％和釉面色料0.05-5％。2.根据权利要求1所述的基于石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板，其特征在于：所述的非金属尾矿为花岗岩、长石、石英、砂岩、玄武岩、辉绿岩、页岩、石灰岩和大理岩中的任意一种或多种。3.根据权利要求1所述的基于石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板，其特征在于：所述的高温助熔剂为煅烧滑石、生滑石和萤石中的任意一种或多种。4.根据权利要求1所述的基于石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板，其特征在于：所述的稳定剂为钇的氧化物或铈的氧化物。5.根据权利要求1所述的基于石墨烯与非金属尾矿发泡轻质装饰一体板，其特征在于：所述的解胶剂为多元羧酸水溶性有机类。6.根据权利要求1-5任意一项所述的基于石墨烯与非...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄聿新，黄昭烨，
申请(专利权)人：广西旭腾实业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45