基于微孔渗透与过渡交联的天然石皮异质膜复合工艺的制作方法

本发明涉及复合涂层材料，具体而言，是一种基于微孔渗透与过渡交联的天然石皮异质膜复合工艺。

背景技术：

1、近年来，随着建筑装饰和家居制造行业的不断升级，天然石皮作为一种新兴的超薄柔性饰面材料，因其独特的纹理和自然质感，又具备轻质、可弯折等特性，被广泛应用于墙面装饰、家具饰面及艺术装饰等领域。为确保天然石材在后续加工、运输及日常使用中不受水汽侵蚀、污渍污染和机械磨损，通常会在其表面涂覆一层高分子防护涂膜。这种表面防护处理不仅需要提供基础的隔离保护功能，还需要尽可能地与天然石皮自身的微观物理结构相契合，从而在不破坏原有自然美感的前提下，大幅延长饰面材料的使用寿命并拓宽其在复杂曲面结构上的应用场景。

2、然而，在实际的大规模连续化生产和应用中，现有的石材表面复合涂层工艺暴露出诸多难点。首先，天然石皮表面存在大量大小不一且分布不均的天然微孔，常规的涂料只能在石材表面形成一层附着力有限的浮膜，在材料进行大角度弯折或受到外界温湿度剧烈变化时，涂层与石材的交界面易产生应力集中，进而发生起皮、开裂甚至整片脱落。其次，涂层性能的单一性始终是一个巨大的矛盾：若为追求表面防护效果而单纯使用高硬度涂料，会束缚天然石皮的柔韧性，导致其在曲面贴合施工时发生脆断；若改用高柔韧性涂料，其表面的耐刮擦和抗磨损能力又大打折扣。如何让防护物既能深扎于石皮的微孔内部形成牢固的抓手，又能在涂层内部巧妙平衡底层刚性附着与表层柔韧耐刮的矛盾，消除分层隐患，是当前天然石材加工领域亟待解决的关键难题。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种基于微孔渗透与过渡交联的天然石皮异质膜复合工艺，解决现有天然石皮涂层中功能材料难以深入渗透石皮内部、界面结合强度不足及防护性能与柔韧性能难以兼顾的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、本发明提供了一种基于微孔渗透与过渡交联的天然石皮异质膜的制备方法，包括如下步骤：

5、s1.以质量份计，将65~70份环氧改性羟基丙烯酸树脂于去离子水中搅拌分散，再加入5～10份纳米二氧化硅充分分散，随后加入1~3份kh-560混匀，由去离子水补足至100份，得到微孔增强浆料；

6、s2.对天然石皮进行清洁和干燥处理，将所述微孔增强浆料调至35 ℃，浸入处理后的天然石皮，先常压浸渍，随后在-0.05～-0.10 mpa下进行10～30 min的真空辅助渗透，恢复常压后继续浸渍，用柔性刮板去除石皮表面残余浆料并进行固化，在天然石皮内部微孔中形成微孔增强结构；

7、s3.将nco封端聚氨酯预聚体稀释形成层间连接液，以5~10 g/m²的涂布量涂覆于形成所述微孔增强结构的石皮表面，经静置铺展后，在50～70 ℃下进行30～40 min的热处理，形成层间连接结构；

8、s4.将丙烯酸树脂配制成表面防护涂液，以10~15 g/m²的涂布量涂覆于形成所述层间连接结构的石皮表面，经静置流平后，在80～90 ℃下固化50～70 min，形成表面防护层；

9、s5.将形成所述表面防护层的天然石皮进行冷却和状态稳定，得到天然石皮异质膜成品。

10、作为本发明所述基于微孔渗透与过渡交联的天然石皮异质膜制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤s1中，所述环氧改性羟基丙烯酸树脂为可水分散型环氧改性羟基丙烯酸树脂，固含量为45～50 wt%，以固体树脂计的羟值为90～110 mgkoh/g，25 ℃下的黏度为600～1200 mpa·s，其添加量为67份；所述纳米二氧化硅为平均一次粒径为10～20 nm、bet比表面积为175～225 m²/g的亲水型气相纳米二氧化硅，其添加量为8份。

11、作为本发明所述基于微孔渗透与过渡交联的天然石皮异质膜制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤s1中，所述kh-560添加量为2份，在加入微孔增强浆料前进行预水解处理，预水解处理过程为：取部分去离子水并用乙酸将ph调至4.5～5.5，在搅拌状态下加入kh-560，于25 ℃下水解20～30 min，随后将所得kh-560预水解液加入混匀。

12、作为本发明所述基于微孔渗透与过渡交联的天然石皮异质膜制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤s2中，所述天然石皮为天然砂岩石皮、天然板岩石皮、天然云母石皮中的一种，在处理前均裁切为100 mm×100 mm的试样，厚度控制为1.0±0.1 mm，清除表面浮尘后于60 ℃下干燥2 h备用。

13、作为本发明所述基于微孔渗透与过渡交联的天然石皮异质膜制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤s2中，天然石皮与微孔增强浆料质量比为1∶10；所述真空辅助渗透前的常压浸渍时间和恢复常压后的继续浸渍时间均为20 min；所述真空辅助渗透真空度为-0.07 mpa、时间为20 min；所述固化参数为：于80 ℃下固化2 h，随后在25 ℃下平衡24h。

14、作为本发明所述基于微孔渗透与过渡交联的天然石皮异质膜制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤s3中，所述层间连接液由nco封端聚氨酯预聚体用无水乙酸乙酯稀释至固含量为20 wt%制得，所述nco封端聚氨酯预聚体为以聚丙二醇为聚醚链段、二苯基甲烷二异氰酸酯为端基来源的聚醚型聚氨酯预聚体，nco含量为3.0～4.0 wt%，数均分子量为2000～3000；所述涂布量为7 g/m²，以nco封端聚氨酯预聚体有效固体质量计。

15、作为本发明所述基于微孔渗透与过渡交联的天然石皮异质膜制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤s3中，所述静置铺展具体操作为：在25 ℃下静置10 min；所述热处理温度为65 ℃、时间为35 min。

16、作为本发明所述基于微孔渗透与过渡交联的天然石皮异质膜制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤s4中，所述表面防护涂液由丙烯酸树脂用去离子水调节至固含量为30 wt%制得；所述涂布量为12 g/m²，以丙烯酸树脂有效固体质量计。

17、作为本发明所述基于微孔渗透与过渡交联的天然石皮异质膜制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤s4中，所述静置流平具体操作为：在25 ℃下静置15 min；所述固化温度为85 ℃、时间为60 min。

18、作为本发明所述基于微孔渗透与过渡交联的天然石皮异质膜制备方法的一种优选方案，其中：所述步骤s5中，所述冷却和状态稳定处理过程为：

19、先通过2～3 m/s风速降低表层温度，再通过常温空气进一步冷却，使石皮温度逐步降至25～30 ℃，冷却后的天然石皮于25 ℃静置12 h。

20、本发明有益效果为：通过构建基于微孔渗透与过渡交联的天然石皮异质膜制备方法，使微孔增强浆料进入天然石皮内部微孔，并在天然石皮表面依次形成层间连接结构和表面防护层，从而将传统单靠表面覆盖的防护方式转变为内部微孔增强、层间连接和表面防护相结合的多级结构，在提高天然石皮表面防护性能的同时，改善各结构间的结合稳定性，并兼顾天然石皮的柔韧性和原有装饰效果。

21、具体而言，通过真空辅助渗透使由环氧改性羟基丙烯酸树脂、纳米二氧化硅及kh-560组成的微孔增强浆料进入天然石皮内部微孔，并经固化形成微孔增强结构，提高微孔填充程度及天然石皮内部与表层间的连接稳定性，减少仅在石皮表面形成涂层时易出现的附着不足问题；在所述微孔增强结构外侧进一步设置nco封端聚氨酯预聚体形成的层间连接结构，增强微孔增强结构与外侧表面防护层间的界面连接，并缓解天然石皮弯折过程中不同结构间因变形差异产生的局部应力集中，从而降低开裂和脱层风险；在层间连接结构外侧设置丙烯酸树脂表面防护层，可进一步提高天然石皮异质膜成品的耐磨性和耐候性，同时保持较高的透光保持率和弯折强度保持率，使所得成品兼具界面结合稳定性、柔韧性、表面防护性能及纹理保持效果。