一种免铲胶的瓷砖收口结构成型方法与流程

本发明涉及建筑装饰材料及施工工艺，尤其是涉及一种免铲胶的瓷砖收口结构成型方法，具体而言，本发明涉及一种通过特定的表面活化剂、界面过渡层组合物以及光热双重固化的收口组合物，在无需铲除旧瓷砖边缘残留胶层的情况下，直接成型高强度收口结构的方法。

背景技术：

1、地面及墙面瓷砖铺贴是建筑装饰工程中至关重要的环节，其施工质量直接影响建筑物的使用功能和美观效果。在瓷砖铺贴工程中，瓷砖收口处理是一个关键工序，它关系到瓷砖边缘的保护、防水密封性能以及整体装饰效果。根据国家知识产权局专利业务办理系统的相关规范，发明专利申请应当对所属技术领域进行清楚的描述。本发明所属的技术领域即为建筑装饰中的瓷砖收口成型技术。

2、在现有技术中，瓷砖收口及铺贴领域的技术方案主要存在以下几个方向：

3、第一类是物理机械结构改进类方案。例如，现有技术中存在一种瓷砖收口的安装结构，通过设置弧形条、插块、缺口等物理结构配合胶水层实现收口。又如一种整体卫浴墙板阳角结构，采用蝴蝶块、燕尾槽等机械连接结构配合收口带进行拼接。再如一种防开裂陶瓷地面材料及装配式地面铺装结构，通过挤压块、添胶槽和限位卡槽等物理结构实现对齐和注胶。还有技术提出一种装配式免砂浆干法快装瓷砖系统，采用楔形孔与齐缝连接线条等机械结构进行干法拼装。此外，还有一种干法快装地砖模具及系统，通过托盘上的凹企口和凸企口互相扣合实现地砖拼合。这些物理结构方案对瓷砖边缘的尺寸精度要求极高，一旦瓷砖边缘存在破损或旧胶残留，物理型材便无法贴合，容易出现开裂和脱落等问题。

4、第二类是整体铺贴方法类方案。例如一种瓷砖整体拼接方法，通过填缝材料、界面剂、玻璃纤维毡和树脂的复合工艺实现瓷砖的整体拼接。这类方法虽然在一定程度上提高了铺贴效率，但并未解决旧胶层处理的根本问题。

5、第三类是免拆除翻新类方案。例如，中国专利申请cn118562431a公开了一种岩盾胶及瓷砖快速铺贴免拆除施工方法，采用组分a（清洁剂）、组分b（修补剂）、组分c（粘合剂）实现不拆除旧瓷砖直接粘贴新瓷砖。该方法利用物质之间的相似相容原理及光催化剂下的交联反应，实现了在不用拆除旧瓷砖就能够直接粘贴新瓷砖的功能，解决了现有技术中瓷砖翻新需要将瓷砖全部敲掉重新贴砖的问题。

6、然而，经过深入分析和技术检索，现有技术仍存在以下显著缺陷：

7、其一，旧胶层处理困难，铲胶工艺效率低下。在旧房改造或瓷砖翻新工程中，旧瓷砖边缘往往残留有固化不完全或已老化的旧密封胶、粘结胶。这些旧胶层包括硅酮胶、聚氨酯胶、环氧树脂胶等多种类型，其表面呈现低极性、高惰性特征，且表面往往附着有油污和粉尘。现有技术中通常需要使用化学溶剂或机械打磨的方式将旧胶彻底铲除，即"铲胶"工艺。铲胶过程不仅施工周期长、人工耗费大，而且机械打磨容易造成瓷砖釉面损伤，产生大量粉尘污染，不符合现代环保施工要求。同时，机械铲胶往往会在瓷砖表面留下微观损伤和残余粉尘，这些损伤和粉尘反而会降低后续新材料的粘结力。

8、其二，新旧胶层界面结合力差。虽然有技术提出在不拆除旧瓷砖的情况下直接覆盖新胶层，但新铺设的收口材料与旧胶层之间存在明显的界面不相容问题。旧胶层由于长期老化，表面分子链已高度交联或降解，缺乏活性官能团，新胶层难以与之形成有效的化学键合或物理锚固，导致粘合面不牢固，容易在温度变化或机械应力作用下发生剥离和脱落。

9、其三，现有成型材料固化机制单一，施工性能差。现有的收口胶多采用单一的室温固化或热固化机制，表面干燥慢，在施工过程中极易受到重力影响发生流挂，难以快速定型形成美观的收口弧度。特别是在立面或阳角施工时，流挂问题尤为突出，不仅影响美观，还可能导致收口结构厚度不均匀，局部强度不足。

10、其四，现有收口材料综合力学性能不佳。传统的收口材料要么采用硬质环氧树脂体系，虽然强度高但韧性不足，容易在温度应力作用下开裂；要么采用柔性聚氨酯或硅酮体系，虽然韧性好但表面硬度低，不耐刮擦，耐久性差。难以同时兼顾高强度和高韧性。

11、综上所述，亟需提供一种无需铲除旧胶、界面结合力强、能快速定型且施工效率高的瓷砖收口结构成型方法，从而降低施工难度、提高施工质量、节约人工成本，同时保证收口结构具有优异的综合力学性能和耐久性。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种免铲胶的瓷砖收口结构成型方法，其通过化学活化替代机械铲胶，利用两亲性界面剂实现新旧胶层分子级桥接，采用光热双重固化机制解决流挂问题，所得收口结构剥离强度达3.0mpa以上，兼具高强度与高韧性，施工效率显著提升。

2、本发明解决现有瓷砖翻新收口施工中必须铲除旧胶导致的效率低下、基材损伤、粉尘污染等问题；

3、本发明解决新旧胶层界面结合力差的问题，通过化学活化和界面过渡层技术，使新收口材料与旧胶层形成牢固的化学键合；

4、本发明解决收口材料固化慢、易流挂的问题，通过光热双重固化机制实现快速定型与深层固化的统一；

5、本发明解决传统收口材料综合力学性能不足的问题，通过环氧-聚氨酯互穿网络结构赋予材料高强度兼高韧性。

6、本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

7、本发明提供一种免铲胶的瓷砖收口结构成型方法，包括以下步骤：

8、s1：旧胶层表面活化处理：将清洁剂a涂覆于旧瓷砖表面的残留旧胶层上，反应10-30分钟，所述清洁剂a按重量份计包括：极性渗透溶剂50-70份、碱性活化剂5-15份、非离子表面活性剂2-5份、水10-30份；所述极性渗透溶剂为n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、丙二醇甲醚中的一种或多种；所述碱性活化剂为单乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺中的一种或多种；

9、s2：界面过渡层成型：在活化后的旧胶层表面涂布界面剂b，干燥1-2小时形成界面过渡层，所述界面剂b按重量份计包括：两亲性改性硅氧烷20-40份、含氟表面活性剂0.5-2份、硅烷偶联剂5-10份、去离子水50-70份；所述含氟表面活性剂为全氟烷基乙氧基醚醇；所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或两种组合；

10、s3：收口结构成型与双重固化：在收口部位涂覆收口组合物c，先采用波长365nm的紫外光照射10-60秒进行表面预固化定型，再在温度40-60℃下热固化2-4小时，形成最终的瓷砖收口结构；所述收口组合物c按重量份计包括：环氧-聚氨酯互穿网络预聚体40-60份、活性稀释剂10-20份、光引发剂1-3份、热引发剂0.5-2份、触变剂2-5份、无机填料10-25份；所述光引发剂为裂解型光引发剂，选自2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮；所述热引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。

11、根据本发明的一个实施方式，所述s1步骤中的极性渗透溶剂为n-甲基吡咯烷酮，其重量份为55-65份；所述碱性活化剂为单乙醇胺与二乙醇胺按重量比1:1组成的混合物，其总重量份为8-12份；所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，其重量份为3-4份；所述水为去离子水，其重量份为20-25份。

12、根据本发明的一个实施方式，所述s1步骤中的反应时间为15-25分钟，反应环境温度控制在20-30℃，相对湿度不超过70%。

13、清洁剂a是本发明实现免铲胶的关键第一步。其作用机理是通过极性渗透溶剂对旧胶层进行溶胀，同时碱性活化剂使旧胶表面分子链发生适度水解，产生极性官能团。

14、极性渗透溶剂的选择至关重要。n-甲基吡咯烷酮（nmp）具有优异的溶解性能和渗透能力，其对多种高分子旧胶（如硅酮胶、聚氨酯胶、环氧胶等）均具有较强的溶胀作用。nmp的分子体积较小，能够迅速渗透至旧胶表层1-5微米深度，为后续的碱性水解反应创造条件。二甲基亚砜（dmso）同样具有极强的渗透能力，且沸点较高，在反应过程中不易挥发损失。丙二醇甲醚（pm）则兼具良好的溶解力和较低的毒性，适用于对环保要求较高的场合。三种溶剂可单独使用，也可组合使用，组合使用时可以产生协同增效作用。

15、碱性活化剂的作用是使旧胶表面的酯键、硅氧烷键或氨基甲酸酯键发生轻微水解。单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺均为有机碱，其碱性适中，既能有效催化水解反应，又不会过度腐蚀旧胶层或瓷砖基材。三乙醇胺由于含有三个羟基，还能在旧胶表面引入额外的极性基团，进一步增强界面活性。碱性活化剂的使用量需严格控制，过少则活化不充分，过多则可能导致旧胶层过度降解变软，影响基础承载强度。

16、非离子表面活性剂的作用是降低清洁剂a的表面张力，使其能更好地润湿旧胶表面，同时有助于去除表面的油污和粉尘。脂肪醇聚氧乙烯醚是一种常用的非离子表面活性剂，其hlb值适中，对多种污渍均具有良好的乳化分散作用。

17、根据本发明的一个实施方式，所述s2步骤中的两亲性改性硅氧烷通过以下方法制备：将100份八甲基环四硅氧烷和10-20份含氢硅油在酸性催化剂作用下于75-85℃进行开环聚合反应2-4小时，反应结束后中和催化剂并过滤，向滤液中加入15-25份烯丙基聚氧乙烯醚和0.01-0.05份氯铂酸异丙醇溶液，在55-65℃下进行硅氢加成反应3-5小时，减压抽除低分子挥发物后制得。

18、根据本发明的一个实施方式，所述s2步骤中界面剂b的涂布厚度为10-50微米，干燥温度为20-30℃，干燥时间为1-2小时；所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与γ-氨丙基三乙氧基硅烷按重量比2:1组成的混合物。

19、界面剂b是连接旧胶层与新收口材料的关键桥梁。两亲性改性硅氧烷是界面剂b的核心组分，其分子结构设计是本发明的重要创新之一。该化合物的主链为聚硅氧烷，与旧胶层（特别是硅酮类旧胶）或溶胀后的旧胶具有极佳的相容性；而侧链接枝的聚氧乙烯醚链段则提供了极性和亲水性，以及对后续环氧-聚氨酯体系的相容性。这种两亲性结构使其能够在新旧界面之间形成分子级的桥接作用。两亲性改性硅氧烷的制备方法为：将八甲基环四硅氧烷和含氢硅油在酸性催化剂作用下进行开环聚合反应，然后通过硅氢加成反应将烯丙基聚氧乙烯醚接枝到聚硅氧烷主链上。

20、含氟表面活性剂全氟烷基乙氧基醚醇的加入虽然量少，但作用显著。氟碳链具有极低的表面能，能将界面剂b的表面张力降低至20 mn/m以下，使其能渗入旧胶表面的纳米级微裂纹中，实现全方位浸润，消除界面气泡和缺陷，从而大幅提高界面结合力。

21、硅烷偶联剂是界面化学键合的关键。γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷在水解后，其甲氧基与旧胶表面的羟基缩合形成si-o-si共价键，而其环氧基团能参与s3步骤中的热固化反应，从而在旧胶与新收口材料之间架起化学桥梁。γ-氨丙基三乙氧基硅烷的作用类似，其氨基还能与环氧-聚氨酯体系中的环氧基团发生开环反应，进一步增强化学键合。两种偶联剂组合使用可以产生协同效应。

22、根据本发明的一个实施方式，所述s3步骤中的环氧-聚氨酯互穿网络预聚体通过以下方法制备：将35-45份双酚a型环氧树脂与15-25份聚四氢呋喃醚二醇混合，升温至80-90℃加入0.05-0.15份二月桂酸二丁基锡催化剂反应1-2小时，降温至55-65℃后缓慢滴加10-20份甲苯二异氰酸酯，滴加完毕后保温反应1.5-2.5小时制得。

23、根据本发明的一个实施方式，所述s3步骤中的活性稀释剂为三丙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯或二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一种或多种；所述触变剂为气相二氧化硅或有机膨润土中的一种或两种。

24、根据本发明的一个实施方式，所述s3步骤中的无机填料为经硅烷偶联剂表面处理的纳米二氧化硅与微米石英粉的混合物，其中纳米二氧化硅的粒径为10-50纳米，微米石英粉的粒径为5-20微米，两者的重量比为1:2至1:4。

25、根据本发明的一个实施方式，所述s3步骤中紫外光照射的强度为15-30mw/cm²，紫外光源为led紫外线灯；热固化阶段采用红外加热板或热风循环烘箱进行加热，升温速率为1-3℃/min。

26、收口组合物c是最终形成收口结构的材料，其配方设计直接决定了收口结构的性能。

27、环氧-聚氨酯互穿网络（ipn）预聚体是收口组合物c的基体材料。环氧树脂提供高强度和刚性，聚氨酯链段提供韧性和耐冲击性，两者形成互穿网络结构，克服了传统收口胶要么过硬易脆裂、要么过软不耐刮擦的缺陷。ipn预聚体的制备方法为：将双酚a型环氧树脂与聚四氢呋喃醚二醇在催化剂作用下进行部分醚化反应，然后加入甲苯二异氰酸酯进行预聚反应。在此体系中，异氰酸酯基团尚未完全反应，保留用于后续的热固化交联。

28、活性稀释剂用于调节收口组合物c的施工粘度，同时参与固化反应，成为交联网络的一部分。三丙二醇二丙烯酸酯（tpgda）是一种双官能团单体，既能降低体系粘度，又能通过紫外光引发自由基聚合，实现快速定型。甲基丙烯酸羟乙酯（hema）含有羟基，能与异氰酸酯基团反应，参与热固化网络。二甲基丙烯酸乙二醇酯（egdma）是双官能团交联剂，能提高交联密度。

29、光引发剂和热引发剂是实现光热双重固化的关键。2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（光引发剂1173）和1-羟基环己基苯基甲酮（光引发剂184）均为裂解型光引发剂，在365nm紫外光照射下迅速分解产生自由基，引发活性稀释剂的丙烯酸酯双键聚合，在数十秒内形成三维网络凝胶，使收口形状固定。过氧化苯甲酰（bpo）和偶氮二异丁腈（aibn）为热引发剂，在40-60℃下分解产生自由基，引发环氧-聚氨酯互穿网络预聚体中的残余活性基团进一步交联，实现深层固化。

30、触变剂气相二氧化硅或有机膨润土的加入赋予收口组合物c触变性能。在静止状态下，体系具有高粘度，不会随意流淌；而在刮涂剪切力作用下，粘度迅速下降，具有良好的施工流平性。这对于立面和阳角施工尤为重要。

31、无机填料用于调节收口结构的硬度、热膨胀系数和成本。经硅烷偶联剂表面处理的纳米二氧化硅与微米石英粉混合物，既能提高硬度和耐磨性，又能通过偶联剂与树脂基体形成化学键合，避免相分离。纳米二氧化硅还能填充微米石英粉之间的空隙，形成紧密堆积结构，提高致密度。

32、根据本发明的一个实施方式，所述方法还包括在s1步骤之前对旧瓷砖表面进行清洁的预处理步骤：使用吸尘器清除旧瓷砖及旧胶层表面的灰尘和松散颗粒，用蘸有乙醇的无尘布擦拭表面油污，自然干燥5-10分钟后再进行s1步骤。

33、本发明的光热双重固化机制是解决流挂问题和提高效率的关键。在紫外光照射阶段，光引发剂在365nm紫外光作用下迅速分解产生自由基，引发活性稀释剂的双键聚合，在10-60秒内使表面迅速凝胶化定型，形成稳定的收口弧度，彻底解决了立面或阳角施工时的流挂问题。此阶段仅使表层和浅层固化，内部仍处于流动态。随后进入40-60℃热固化阶段，热引发剂分解产生自由基，引发环氧-聚氨酯互穿网络预聚体中的残余活性基团（如异氰酸酯基、环氧基）进一步交联。这种"先定型，后深层固化"的机制，不仅保证了施工效率，还避免了由于一次性厚层固化产生的体积收缩应力集中，大幅降低了收口结构开裂的风险。同时，光固化网络和热固化网络相互穿透，形成了理想的互穿聚合物网络（ipn）结构，赋予了材料高韧性兼高强度的特性。

34、综上所述，与现有技术相比，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

35、实现真正的免铲胶施工：通过s1步骤中的极性渗透溶剂与碱性活化剂协同作用，能够有效渗透旧胶层表面，使老化、交联的旧胶分子链发生适度溶胀和表面水解，产生极性官能团（如羟基、羧基），从而将低极性惰性表面转化为高极性活性表面，彻底免除了机械铲胶工序，节约了至少40%的施工工时，且避免了粉尘污染和基材损伤。

36、卓越的界面结合力：s2步骤中独创的两亲性改性硅氧烷界面剂，其一端与活化后的旧胶层极性基团产生氢键和化学键合，另一端与s3步骤中的环氧-聚氨酯体系具有优异的相容性。含氟表面活性剂的加入极大降低了界面剂的表面张力，使其能完美浸润微观凹凸不平的旧胶表面，消除了界面缺陷，使收口结构与旧胶层的剥离强度达到3.0 mpa以上，远超国家标准，甚至显著高于传统铲胶工艺的粘结力。

37、光热双重固化防流挂且效率高：s3步骤采用光热双重固化机制。首先通过紫外光照射在10-60秒内使表面迅速凝胶化定型，形成稳定的收口弧度，彻底解决了立面或阳角施工时的流挂问题；随后通过低温热固化使内部深层完全固化成型。这种机制既保证了施工效率，又确保了内外固化的一致性和结构的力学强度，最终固化度可达98%以上。

38、优异的综合力学性能：收口组合物c中采用了环氧-聚氨酯互穿网络（ipn）预聚体。环氧树脂提供高强度和刚性，聚氨酯链段提供韧性和耐冲击性，两者形成互穿网络结构，克服了传统收口胶要么过硬易脆裂、要么过软不耐刮擦的缺陷，赋予了收口结构极佳的耐久性和抗开裂性能，肖氏硬度可达65-80hd。

39、广泛的适用性：本发明的方法不涉及物理结构的改变，完全依赖化学配方与工艺成型，其适用基材涵盖了陶瓷砖、玻璃砖、石材甚至人造石等多种表面。无论旧胶层是硅酮密封胶、聚氨酯结构胶还是环氧云石胶，本发明均可通过s1的溶胀活化处理实现有效结合。同时适用于墙面阳角、阴角的收口处理、地面瓷砖边缘的收口、踢脚线与瓷砖交界处的密封收口、以及卫浴洁具与瓷砖接缝处的防水收口等多种应用场景。