CN101456965A - 干式水性彩色岩片的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种干式水性彩色岩片的制备方法，包括以下工艺步骤：一、制备聚氨酯改性丙烯酸乳液：将二元醇置于反应器中，升温到70－100℃，加入二异氰酸酯和有机锡催化剂，升温到100℃±5℃反应2－4h，然后降温至60℃±5℃加入丙烯酸甲酯和二羟甲基丙酸，控制回流温度60－80℃，反应6h±0.5h；当反应体系中NCO值＜1时，将预聚体转入分散搅拌机中，分散于溶有中和剂三乙胺的水中，制得水性聚氨酯；将水性聚氨酯50－100份置于反应器中，升温到70－90℃时，得到聚氨酯改性丙烯酸共聚乳液；步骤二、制备干式水性彩色岩片。本发明制备的干式水性彩色岩片耐候性能好，运输途中不粘连，弹性好，无挥发性有机物排放，节约成本。

Description

干式水性彩色岩片的制备方法

(一)技术领域

本发明涉及一种干式水性彩色岩片的制备方法，可广泛用作建筑内外墙涂料装饰及花岗岩漆等。属于化学建材领域。

(二)背景技术

目前岩片行业，主要以湿岩片为主。干式岩片由于存在高温发粘、低温发脆等缺点在包装及运输途中容易结块粘连，故只能将干岩片浸泡在乳液及水中包装和运输，湿岩片的使用及运输成本很高，加之以往的岩片弹性差，影响市场大量推广应用。

申请号200810060085.7的发明专利申请提供了一种不粘连、不褪色的彩色岩片及其制备方法，其发明特点：易调色，柔软，不粘连，不褪色；配制花岗岩石漆时，不溶解且易分散均匀。该发明主要解决的问题是“湿岩片”产品片型过大、颜色不易搭配；配制岩石漆后，长时间放置，易被溶解褪色，施工时，易堵喷枪等问题。但该发明没有提及“干岩片”的制备技术，因此“湿岩片”的部分缺陷仍然存在，如该技术在制备岩片过程中需经过50-120℃热风干燥二次，浪费能源；所用溶剂是丙酮、环己酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、柴油、煤油、200号溶剂油、120号溶剂油等等，在生产及使用中产生大量挥发性有机物(VOC)排放，污染环境。

申请号为200810026765.7的发明专利申请提供了天然岩片漆的制备方法，采用该发明制备的天然岩片漆具有附着力强、具有天然岩片石的装饰美观、不脱落、不开裂的优点。尽管该发明用水做溶剂符合环境保护的要求，但该发明所使用的基料为苯丙乳液，因此所生产的岩片高温发粘、低温发脆等缺点仍难以避免，生产的岩片包装后在运输途中容易结块粘连，故只能将岩片浸泡在乳液及水中，包装运输加大客户的使用及运输成本，又因以苯丙树脂为基料的岩片弹性差，影响市场的大量推广应用。

综上所述，目前市场上还未见一种弹性优异、保色性好、耐老化、耐酸碱、运输途中不粘连的环保型彩色岩片，并且采用普通纸袋包装，不需将岩片浸泡在乳液及水中，从而节省大量的包装费用及运输成本的，性价比较为理想的产品。

(三)发明内容

本发明的目的在克服上述不足，提供一种耐候性能好、运输途中不粘连、弹性好、无挥发性有机物排放、节约成本的干式水性彩色岩片的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：一种干式水性彩色岩片的制备方法，包括以下工艺步骤：

步骤一、制备聚氨酯改性丙烯酸乳液

a)制备预聚体

将100重量份的二元醇置于反应器中，升温到70-100℃，一次性加入二元醇2～2.5倍摩尔比的二异氰酸酯(IPDI)和10-100PPM有机锡催化剂，升温到100℃±5℃反应2-4h，然后降温至60℃±5℃加入丙烯酸甲酯(MA)40～60重量份和二羟甲基丙酸(DMPA)50～70重量份，控制回流温度60-80℃，反应6h±0.5h，反应过程中不断加入丙烯酸甲酯(MA)以降低反应物的黏度，制得预聚体；

b)制备水性聚氨酯

当反应体系中NCO值<1时，将步骤a＝制得的预聚体转入分散搅拌机中，在1500-3000r/min速度下搅拌分散于溶有4～6重量份中和剂三乙胺的水中，制得固含量为25-45％的水性聚氨酯；

c)共聚乳液的合成

将步骤b)制得的水性聚氨酯50-150份置于反应器中，加入水350-700份、乳化剂1-100份，升温到70-90℃时，同时滴加单体280～320份和过硫酸钾0.3-3份，在2-5h滴加完，并在同样的温度下保温3-5h，得到聚氨酯改性丙烯酸共聚乳液；

所述乳化剂为烷基硫酸盐、烷基羧酸盐或烷基磺酸盐、芳基磺酸盐、烷基聚氧乙烯醚、磷酸酯类的一种或一种以上；

所述单体为(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸酯类或丙烯腈或苯乙烯或丙烯酰胺及其甲基丙烯酰胺衍生物；

步骤二、制备干式水性彩色岩片

a)在配漆釜中按配比加入水、分散剂、润湿剂、流平剂和填料，在1000-3000转/分钟条件下，分散30-60分钟，然后出料进入砂磨机碾磨两遍，得混合物，二遍碾磨时间共计1-3小时；

b)制备料浆

将步骤a)制得的混合物加入配漆釜，按配比加入色浆、交联剂和步骤一制得的聚氨酯改性丙烯酸乳液，在转速300-600转/分钟下搅拌30-60分钟，加入增稠剂，在转速300-600转/分钟下搅拌30-60分钟，然后用过滤机进行过滤，形成料浆；

c)将步骤b)制得的料浆通过涂布机均匀涂布在PVC、PET或OPP纸塑多孔复合薄膜上，形成湿膜，

d)将步骤c)制得的湿膜经过50-120℃热风干燥5分钟±1分钟，成干膜，最终涂膜厚度0.1～0.5mm；

e)将步骤d)制得的干膜切片即制成干式水性彩色岩片；

所述步骤二中各组份的投料重量百分比为：

聚氨酯改性丙烯酸乳液      10-60％

分散剂                    0.1-2％

润湿剂                    0.1-1％

流平剂                    0.1-1％

增稠剂                    0.5-5％

交联剂                    1～5％

填料                      10-50％

色浆                      1-50％

余量为水

各组分的重量之和为100％；

所述分散剂为聚丙烯酸钠盐或铵盐或聚氨酯型分散剂；

所述润湿剂为有机醇胺或改性合成脂肪酸胺；

所述交联剂为有机胺或聚酰胺或环氧基有机硅氧烷；

所述填料为钛白粉或滑石粉或高龄土或石英粉；

所述流平剂为聚醚改性有机硅3570#或聚醚改性有机硅3034#或氟碳改性聚丙烯酸酯3772#或氟碳流平剂3700#或氟碳流平剂3670#；

所述增稠剂为羟乙基纤维素或矸增稠聚丙烯酸酯或反相聚合聚丙烯酸或聚氨酯缔合型增稠剂。

本发明方法制成的干式水性彩色岩片具有如下优点：

采用了聚氨酯改性丙烯酸乳液作为基料。聚氨酯有非常好的弹性而且柔软，玻璃化温度低。丙烯酸酯光稳定性好，与材料的附着力强，色彩鲜艳度好，具有一定的刚性，产品性价比好。因此采用聚氨酯改性丙烯酸乳液作为基料综合了两种材料的优点，制岩片时通过100℃左右的烘烤，再进行外交联固化的双重固化交联，使水性岩片有优异的物理性能：

1、产品软而不粘，弹性好；

2、色彩牢度好，可以用95℃热水浸泡，不掉色；

3、具有极好的耐水性，耐酸碱、耐高温及耐候性；

4、在花岗岩漆中使用，色彩丰富，仿真性强，替代花岗岩挂板，可以节约资源及能源，减轻建筑物重量等；

5、可用普通纸袋包装，节省包装费用及运输成本，便于市场大量推广应用。

6、本发明的湿膜承载在由多孔吸水材料制备而成的PVC、PET、OPP纸塑复合薄膜上，因此只需经过50-120℃连续热风干燥一次即可成膜，剥离后粉碎、过筛、成品包装。

7、本发明采用水性树脂，即树脂分散溶剂为水，在生产与使用过程中无挥发性有机物(VOC)排放问题，环保。

(四)具体实施方式

一、制备聚氨酯改性丙烯酸乳液

a)制备预聚体

将100重量份的二元醇置于反应器中，升温到70-100℃，一次性加入二元醇2～2.5倍摩尔比的二异氰酸酯(IPDI)和10-100PPM有机锡催化剂，升温到100℃反应2-4h，然后降温至60℃加入丙烯酸甲酯(MA)50份和二羟甲基丙酸(DMPA)60份，控制回流温度60-80℃，反应6h，反应过程中不断加入丙烯酸甲酯(MA)以降低反应物的黏度，制得预聚体；

b)制备水性聚氨酯

当反应体系中NCO值<1时，将步骤a)制得的预聚体转入分散搅拌机中，在1500-3000r/min速度下搅拌分散于溶有5份中和剂三乙胺的水中，制得固含量为25-45％的水性聚氨酯；

c)共聚乳液的合成

将步骤b)制得的水性聚氨酯50-150份置于反应器中，加入水350-700份、乳化剂1-100份，升温到70-90℃时，同时滴加单体280～320份和过硫酸钾0.3-3份，在2-5h滴加完，并在同样的温度下保温3-5h，得到聚氨酯改性丙烯酸共聚乳液；

所述乳化剂为烷基硫酸盐、烷基羧酸盐或烷基磺酸盐、芳基磺酸盐、烷基聚氧乙烯醚、磷酸酯类的一种或一种以上；

所述单体为(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸酯类或丙烯腈或苯乙烯或丙烯酰胺及其甲基丙烯酰胺衍生物；

二、制备干式水性彩色岩片

实施例1：白色岩片的制备

a)在1000L的配漆釜中加入软水100重量份，分散剂(5050型)5重量份，润湿剂有机醇胺5重量份，流平剂聚醚改性有机硅3570#3重量份和填料钛白粉300重量份，在1000-3000转/分钟条件下，分散30分钟；然后出料进入砂磨机碾磨二遍，得混合物，二遍碾磨时间共计2小时；

b)将步骤a)制得的混合物加入配漆釜，加入金红石型钛白粉200重量份、环氧基有机硅氧烷30重量份和步骤一制得的聚氨酯改性丙烯酸乳液380重量份；在转速300-600转/分条件下搅拌30分钟，最后添加增稠剂羟乙基纤维素7重量份，在转速300-600转/分钟下搅拌30分钟，然后用过滤机进行过滤，形成料浆，出料；

c)将步骤b)制得的浆料通过涂布机均匀涂布在PVC纸塑多孔复合薄膜上，形成湿膜，

d)将步骤c)制得的湿膜经过50-120℃热风干燥5分钟±1分钟，成干膜，最终涂膜厚度0.1～0.5mm。

e)将步骤d)制得的干膜切片筛选等加工，检验、即制成干式水性彩色岩片成品。

实施例2：黑色岩片的制备

a)在1000L的配漆釜中加入软水100重量份，分散剂(5040型)5重量份，润湿剂改性合成脂肪酸胺5重量份，流平剂聚醚改性有机硅3034#3重量份和填料滑石粉300重量份，在1000-3000转/分钟条件下，分散30分钟；然后出料进入砂磨机碾磨二遍，得混合物，二遍碾磨时间共计2小时；

b)将步骤a)制得的混合物加入配漆釜，加入碳黑色浆200重量份、有机胺30重量份和步骤一制得的聚氨酯改性丙烯酸乳液380重量份；在转速300-600转/分条件下搅拌30分钟，最后添加增稠剂矸增稠聚丙烯酸酯7重量份，在转速300-600转/分钟下搅拌30分钟，然后用过滤机进行过滤，形成料浆，出料；

c)将步骤b)制得的浆料通过涂布机均匀涂布在PET纸塑多孔复合薄膜上，形成湿膜，

d)将步骤c)制得的湿膜经过50-120℃热风干燥5分钟±1分钟，成干膜，最终涂膜厚度0.1～0.5mm。

e)将步骤d)制得的干膜切片筛选等加工，检验、即制成干式水性彩色岩片成品。

实施例3 咖啡色岩片的制备

a)在1000L的配漆釜中加入软水100重量份，分散剂(5027型)5重量份，润湿剂改性合成脂肪酸胺5重量份，流平剂氟碳改性聚丙烯酸酯3772#或氟碳流平剂3700#3重量份和填料高龄土或石英粉300重量份，在1000-3000转/分钟条件下，分散30分钟；然后出料进入砂磨机碾磨二遍，得混合物，二遍碾磨时间共计2小时；

b)将步骤a)制得的混合物加入配漆釜，加入碳黑色浆20重量份、红色色浆80重量份、聚酰胺30重量份和步骤一制得的聚氨酯改性丙烯酸乳液380重量份；在转速300-600转/分条件下搅拌30分钟，最后添加增稠剂反相聚合聚丙烯酸或聚氨酯缔合型增稠剂7重量份，在转速300-600转/分钟下搅拌30分钟，然后用过滤机进行过滤，形成料浆，出料；

c)将步骤b)制得的浆料通过涂布机均匀涂布在OPP纸塑多孔复合薄膜上，形成湿膜，

d)将步骤c)制得的湿膜经过50-120℃热风干燥5±1分钟，成干膜，最终涂膜厚度0.1～0.5mm。

e)将步骤d)制得的干膜切片筛选等加工，检验、即制成干式水性彩色岩片成品。

对照实施例1：白色岩片的制备

在1000L的配漆釜中加入软水100重量份，分散剂5重量份，润湿剂5重量份，流平剂3重量份，填料300重量份，金红石型钛白粉200重量份，分散半小时；然后进入砂磨机碾磨二遍，在转速300-600转/分条件下，加入丙烯酸乳液380重量份；最后添加增稠剂7重量份，过滤出料。浆料通过涂布机均匀涂布，湿膜通过50-120℃热风干燥成干膜，再经切片筛选等加工，再加入100重量份丙烯酸乳液，50重量份水，塑桶包装成品。由于采用的基料是丙烯酸乳液而非聚氨酯改性丙烯酸乳液，因此以上生产的岩片为湿岩片保存，对照实施例生产的产品，岩片弹性差，不方便运输，增加包装运输成本。

Claims (1)

1、一种干式水性彩色岩片的制备方法，其特征在于所述方法包括以下工艺步骤：

步骤一、制备聚氨酯改性丙烯酸乳液

a)制备预聚体

将100重量份的二元醇置于反应器中，升温到70-100℃，一次性加入二元醇2～2.5倍摩尔比的二异氰酸酯和10-100PPM有机锡催化剂，升温到100℃±5℃反应2-4h，然后降温至60℃±5℃加入丙烯酸甲酯40～60重量份和二羟甲基丙酸50～70重量份，控制回流温度60-80℃，反应6h±0.5h，反应过程中不断加入丙烯酸甲酯以降低反应物的黏度，制得预聚体；

b)制备水性聚氨酯

当反应体系中NCO值<1时，将步骤a)制得的预聚体转入分散搅拌机中，在1500-3000r/min速度下搅拌分散于溶有4～6重量份中和剂三乙胺的水中，制得固含量为25-45％的水性聚氨酯；

c)共聚乳液的合成

将步骤b)制得的水性聚氨酯50-150份置于反应器中，加入水350-700份、乳化剂1-100份，升温到70-90℃时，同时滴加单体280～320份和过硫酸钾0.3-3份，在2-5h滴加完，并在同样的温度下保温3-5h，得到聚氨酯改性丙烯酸共聚乳液；

所述乳化剂为烷基硫酸盐、烷基羧酸盐或烷基磺酸盐、芳基磺酸盐、烷基聚氧乙烯醚、磷酸酯类的一种或一种以上；

所述单体为(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸酯类或丙烯腈或苯乙烯或丙烯酰胺及其甲基丙烯酰胺衍生物；

步骤二、制备干式水性彩色岩片

a)在配漆釜中按配比加入水、分散剂、润湿剂、流平剂和填料，在1000-3000转/分钟条件下，分散30-60分钟，然后出料进入砂磨机碾磨两遍，得混合物，二遍碾磨时间共计1-3小时；

b)制备料浆

将步骤a)制得的混合物加入配漆釜，按配比加入色浆、交联剂和步骤一制得的聚氨酯改性丙烯酸乳液，在转速300-600转/分钟下搅拌30-60分钟，加入增稠剂，在转速300-600转/分钟下搅拌30-60分钟，然后用过滤机进行过滤，形成料浆；

c)将步骤b)制得的料浆通过涂布机均匀涂布在PVC、PET或OPP纸塑多孔复合薄膜上，形成湿膜，

d)将步骤c)制得的湿膜经过50-120℃热风干燥5分钟±1分钟，成干膜，最终涂膜厚度0.1～0.5mm；

e)将步骤d)制得的干膜切片即制成干式水性彩色岩片；

所述步骤二中各组份的投料重量百分比为：

聚氨酯改性丙烯酸乳液       10-60％

分散剂                     0.1-2％

润湿剂                     0.1-1％

流平剂             0.1-1％

增稠剂             0.5-5％

交联剂             1～5％

填料               10-50％

色浆               1-50％

余量为水

各组分的重量之和为100％；

所述分散剂为聚丙烯酸钠盐或铵盐或聚氨酯型分散剂；

所述润湿剂为有机醇胺或改性合成脂肪酸胺；

所述交联剂为有机胺或聚酰胺或环氧基有机硅氧烷；

所述填料为钛白粉或滑石粉或高龄土或石英粉；

所述流平剂为聚醚改性有机硅3570#或聚醚改性有机硅3034#或氟碳改性聚丙烯酸酯3772#或氟碳流平剂3700#或氟碳流平剂3670#；

所述增稠剂为羟乙基纤维素或矸增稠聚丙烯酸酯或反相聚合聚丙烯酸或聚氨酯缔合型增稠剂。