CN104261711A - 一种人工彩砂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人工彩砂，其组成包括砂料、粘结剂、固化剂、颜料，其中粘结剂为水性环氧树脂，固化剂为室温固化剂T-31;还公开了一种人工彩砂的制备方法，包括制备水性环氧树脂的制备，砂料制备，拌色，固化，成品。本发明特色在于自制了一种水性环氧树脂作为粘结剂，利用常温固化剂T-31，制得一种人工彩砂，这种彩砂具有很强的耐磨性和耐酸碱性，颜色纯正易于配色，适用于广泛的建筑装饰材料等的制备；本制备工艺实现室温生产，具有便捷，节能，环保的优点。
Description
技术领域
本发明涉及功能型砂料领域，特别涉及一种人工彩砂及其制备方法。
背景技术
彩砂因其鲜艳的色彩、稳定的性能等优点在建筑装饰领域得到了广泛的应用。随着人们对彩砂的需求和质量要求越来越高，人工彩砂得到了很大的发展。人造彩砂的生产有多种工艺，一般是在经过破碎、筛分、分级、抛光等工艺后得到砂粒，然后根据需要进行染色。人造彩砂颜色均匀明亮，且可以根据需要随意调整，但是现有彩砂生产工艺普遍存在制备过程复杂、费能耗、成本高、产品耐磨性差、不易配色等问题。
为了解决上述问题，技术研究员们做了很多努力。200410061411.8号中国专利申请公开了一种彩砂制备专利，产物主要由基础材料和表面包裹色层组成，基础材料为石英、矿物颗粒或废矿渣颗粒，包裹色层的配方为乳浊熔块、无机色料、膨润土、苏州土和无机粘结剂。虽然这种方法所制彩砂可以满足建筑材料的需要，但是配料复杂，加大了配料的采购难度，生产成本较高；同时，生产工艺也较为复杂；其烧结时需要较高的温度（烧结温度为500-950℃，保温0.5-1小时），能耗大，生产成本高。同时，在彩砂的生产过程中，炉温过高，产品会褪色变质，造成砂粒表面不美观、色彩不均匀、不易配色等缺陷，不适于应用在真石漆行业中。201010195457.4号中国专利申请公开了一种彩色硅砂的制备方法，其中，该彩色硅砂包括硅砂基材和包覆在硅砂基材表面的彩色树脂层，所述彩色硅砂层含有颜料剂、树脂和固化剂。尽管此方法能使硅砂很容易着色及颜色稳定性好，但是，此方法中所涉及树脂在室温时粘度较大，与硅砂混合搅拌不易均匀，包裹硅砂不完全，直接导致制备的彩砂颜色不均匀，不易用于真石漆中，并且此方法的原料需高温处理，存在能耗高的问题。
以上专利产品都是应用在脚垫及彩瓦的行业对耐磨度、耐酸碱性没有特别要求，若拓展其应用，如应用于真石漆，这些缺点将是不可忽视的。
发明内容
本发明的目的就是要解决现有的人工彩砂制备及应用中存在的的问题，提供一种人工彩砂及制备方法。
具体技术方案
1.一种人工彩砂，采用重量份数配比的原料为：砂料1000份，粘结剂20-40份，固化剂2-8份，颜料5-20份，其特征在于，所述的粘结剂为水性环氧树脂乳液，它由环氧树脂、聚乙二醇与聚丙二醇、引发剂及水制成。
2.一种人工彩砂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a.水性环氧树脂乳液的制备：
1）根据环氧值和总羟值的物质的量比为1:1.0-1.1称取环氧树脂和聚乙二醇与聚丙二醇（聚丙二醇占总羟值的1-5%），加入到带有恒速搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的三口烧瓶中，将该装置置于油浴锅内，加热升温至60—90℃，待瓶内物质融化为液体后，以500r/min的转速搅拌，均匀后，以2-4滴/min的速度开始滴加引发剂，滴加完毕并保温10min后，升温至150-190℃，再保温2-3h，得乳化剂；
2）按1:3-5的质量比，取上述乳化剂与环氧树脂加入到带有恒速搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的三口烧瓶中，将该装置置于油浴锅内，加热升温至60—90℃，待瓶内物质融化为液体后，开始以600r/min的速度均匀搅拌，然后降低转速至200r/min，以4-10滴/min的速度滴加去离子水，直至转速瞬间增大到220-260r/min，结束滴加并保持10min，待转速稳定后，在此温度下增加转速至1200r/min，保持2-3h，得水性环氧树脂乳液；
b.制备符合规格的彩砂，将砂料、水性环氧树脂乳液、固化剂、颜料按一定比例混合后搅拌均匀，各组分的质量比例为：砂料1000份，粘结剂20-40份，固化剂2-8份，颜料5-20份；
c．将搅拌好的混合料在室温下敞口放置24 h，固化后，按一定规格装包，即得到产品。
所述a中环氧树脂为E-42、E-44、E-51；聚乙二醇规格为PEG-2000、4000、6000、8000；聚丙二醇规格为PPG-2000、4000、6000、8000；引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵，用量为环氧树脂、聚乙二醇和聚丙二醇总质量的0.2-0.5%。
本发明的优点在于，所制备的彩砂具有很强的耐磨性，颜色纯正易于配色，适用于真石漆等的制备；本发明实现室温生产，具有便捷，节能的优点；本发明使用水性环氧，不含有机溶剂等挥发性物质，具有环保的特点。本发明所得彩砂，颜料与砂料之间结合牢固，耐磨和耐酸碱性较好，产品还可广泛应用于环氧地坪、人造大理石等建筑行业。
其性能将在下文中进行进一步表征。
具体实施方式
实施例1：
一种人工彩砂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a.水性环氧树脂乳液的制备：
1）根据环氧值和总羟值的物质的量比1:1.0称取环氧树脂（E-44 2.850g）和聚乙二醇(PEG-6000 35.782g)与聚丙二醇（PPG-2000 0.627g），加入到带有恒速搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的三口烧瓶中，将该装置置于油浴锅内，加热升温至90℃，0.5h后瓶内物质融化为液体，以500r/min的转速搅拌，均匀后，开始4滴/min滴加0.118g过硫酸钾(0.3%)引发剂，9min滴加完毕，保温10min后，升温至180℃，再保温3h，得乳化剂；
2）按1:3的质量比取上述乳化剂2.954g与E-44 8.868g加入到带有恒速搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的三口烧瓶中，将该装置置于油浴锅内，加热升温至90℃，0.5h后瓶内物质融化为液体，开始以600r/min的速度均匀搅拌，然后降低转速至200r/min，开始以6滴/min滴加去离子水，0.4h后转速瞬间增大到242r/min，结束滴加并保持10min，待转速稳定后，在此温度下增加转速至1200r/min，保持3h，得水性环氧树脂乳液；
b.将100kg 20-40目的石英砂加入搅拌机中，然后依次加入2000g水性环氧树脂乳液、200g固化剂T-31、500g铁红，混合均匀；
c.室温敞开放置24h后固化，即得红色彩砂。
实施例2：
本实施例的制备方法同实施例1，不同的是砂粒为40-80目，2800g实施例1中的水性环氧树脂乳液、300g固化剂T-31。
实施例3：
本实施例的制备方法同实施例2，不同的是800g铁红。
实施例4：
a.水性环氧树脂乳液的制备：
1）根据环氧值和总羟值的物质的量比1:1.05称取环氧树脂（E-44 2.670g）和聚乙二醇(PEG-8000 48.302g)与聚丙二醇（PPG-6000 0.824g），加入到带有恒速搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的三口烧瓶中，将该装置置于油浴锅内，加热升温至80℃，0.5h后瓶内物质融化为液体，以500r/min的转速搅拌，均匀后，开始3滴/min滴加0.207g过硫酸钾(0.4%)引发剂，15min滴加完毕，保温10min后，升温至170℃，再保温3h，得乳化剂；
2）按1:3.5的质量比取上述乳化剂3.424g与E-44 12.001g加入到带有恒速搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的三口烧瓶中，将该装置置于油浴锅内，加热升温至80℃，0.5h后瓶内物质融化为液体，开始以600r/min的速度均匀搅拌，然后降低转速至200r/min，开始以5滴/min滴加去离子水，0.6h后转速瞬间增大到238r/min，结束滴加并保持10min，待转速稳定后，在此温度下增加转速至1200r/min，保持2h，得水性环氧树脂乳液；
b.将100kg 80-120目砂粒加入搅拌机中，然后依次加入3600g水性环氧树脂乳液、600g固化剂T-31、1000g铁黄粉，混合均匀；
c.室温敞开放置24h后固化，即得黄色彩砂。
实施例5：
本实施例的制备方法同实施例4，不同的是4000g实施例4中的水性环氧树脂乳液、700g固化剂T-31、1200g铁黄粉。
实施例6：
本实施例的制备方法同实施例4，不同的是砂粒为40-80目，3200g实施例4中的水性环氧树脂乳液、600g固化剂T-31。
实施例7：
a.水性环氧树脂乳液的制备：
1）根据环氧值和总羟值的物质的量比1:1.0称取环氧树脂（E-51 2.260g）和聚乙二醇(PEG-6000 28.325g)与聚丙二醇（PPG-8000 0.424g），加入到带有恒速搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的三口烧瓶中，将该装置置于油浴锅内，加热升温至80℃，0.4h后瓶内物质融化为液体，以500r/min的转速搅拌，均匀后，开始2滴/min滴加0.124g过硫酸铵 (0.4%)引发剂，10min滴加完毕，保温10min后，升温至150℃，再保温3h，得乳化剂；
2）按1:4.5的质量比取上述乳化剂3.901g与E-51 17.207g加入到带有恒速搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的三口烧瓶中，将该装置置于油浴锅内，加热升温至80℃，0.5h后瓶内物质融化为液体，开始以600r/min的速度均匀搅拌，然后降低转速至200r/min，开始以6滴/min滴加去离子水，0.7h后转速瞬间增大到229r/min，结束滴加并保持10min，待转速稳定后，在此温度下增加转速至1200r/min，保持3h，得水性环氧树脂乳液；
b.将100kg 80-120目砂粒加入搅拌机中，然后依次加入4000g水性环氧树脂乳液、800g固化剂T-31、1200g铁黄粉，混合均匀；
c.室温敞开放置24h后固化，即得黄色彩砂。
实施例8：
a.水性环氧树脂乳液的制备：
1）根据环氧值和总羟值的物质的量比1:1.0称取环氧树脂（E-42 2.388g）和聚乙二醇(PEG-6000 32.270g)与聚丙二醇（PPG-2000 0.390g），加入到带有恒速搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的三口烧瓶中，将该装置置于油浴锅内，加热升温至80℃，0.5h后瓶内物质融化为液体，以500r/min的转速搅拌，均匀后，开始3滴/min滴加0.177g过硫酸钾 (0.5%)引发剂，21min滴加完毕，保温10min后，升温至190℃，再保温3h，得乳化剂；
2）按1:4.0的质量比取上述乳化剂3.002g与E-42 12.115g加入到带有恒速搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的三口烧瓶中，将该装置置于油浴锅内，加热升温至80℃，0.3h后瓶内物质融化为液体，开始以600r/min的速度均匀搅拌，然后降低转速至200r/min，开始以6滴/min滴加去离子水，0.5h后转速瞬间增大到250r/min，结束滴加并保持10min，待转速稳定后，在此温度下增加转速至1200r/min，保持2.5h，得水性环氧树脂乳液；
b.将100kg 80-120目砂粒加入搅拌机中，然后依次加入4000g水性环氧树脂乳液、800g固化剂T-31、1200g铁红粉，混合均匀；
c室温敞开放置24h后固化，即得红色彩砂。
实施例9：
本实施例的制备方法同实施例8，不同的是4000g实施例8中的水性环氧树脂乳液、800g固化剂T-31，1000g铁红粉。
实施例10：
a.水性环氧树脂乳液的制备：
1）根据环氧值和总羟值的物质的量比1:1.1称取环氧树脂（E-44 2.907g）和聚乙二醇(PEG-6000 42.010g)与聚丙二醇（PPG-4000 0.208g），加入到带有恒速搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的三口烧瓶中，将该装置置于油浴锅内，加热升温至80℃，0.5h后瓶内物质融化为液体，以500r/min的转速搅拌，均匀后，开始3滴/min滴加0.137g过硫酸钾 (0.3%)引发剂，21min滴加完毕，保温10min后，升温至170℃，再保温3h，得乳化剂；
2）按1:3.8的质量比取上述乳化剂2.126g与E-44 7.898g加入到带有恒速搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的三口烧瓶中，将该装置置于油浴锅内，加热升温至80℃，0.4h后瓶内物质融化为液体，开始以600r/min的速度均匀搅拌，然后降低转速至200r/min，开始以5滴/min滴加去离子水，0.4h后转速瞬间增大到258r/min，结束滴加并保持10min，待转速稳定后，在此温度下增加转速至1200r/min，保持2h，得水性环氧树脂乳液；
b.将100kg 80-120目砂粒加入搅拌机中，然后依次加入4000g水性环氧树脂乳液、800g固化剂T-31、1200g铁红粉，混合均匀；
c.室温敞开放置24h后固化，即得红色彩砂。
彩砂测试效果：
将制备的彩砂放置在HCl溶液、NaOH溶液和企业专用检测的乳液（主要成分丙烯酸酯）中，测试其耐磨性以及耐酸碱性：在1300-1400r/min的转速下，搅拌30-40min，静置，观察上层溶液是否染色；将上述搅拌后的彩砂在各溶液中浸泡7d后，再次观察上层溶液是否染色。结果如下表所示：
表一 彩砂耐磨性与耐酸碱性测试结果
由表一可见，实施例1至实施例10中彩砂均未出现染色现象，说明本发明制备的彩砂具有很好的耐磨性和耐酸碱性。
测试在200℃下彩砂的耐老化性能，在200℃下保持120小时，实施例1至实施例10彩砂色泽均无明显变化。说明颜料与砂料之间结合牢固，耐老化性能高。
Claims (3)
1.一种人工彩砂，主要由以下重量份数配比的原料制成：砂料1000份，粘结剂20-40份，固化剂2-8份，颜料5-20份，其特征在于，所述的粘结剂为水性环氧树脂乳液，它由环氧树脂、聚乙二醇与聚丙二醇、引发剂及水制成。
2.根据权利要求1所述的一种人工彩砂，其特征在于：所述的固化剂为室温固化剂T-31。
3.一种人工彩砂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a.水性环氧树脂乳液的制备：
1）根据环氧值和总羟值的物质的量比1:1.0-1.1称取环氧树脂、聚乙二醇与聚丙二醇，其中聚丙二醇占总羟值的1-5%；把上述称取的环氧树脂、聚乙二醇与聚丙二醇加入到容器中，加热升温至60—90℃，待瓶内物质完全熔融后，搅拌至均匀后，开始以2-4滴/min的速度滴加占环氧树脂、聚乙二醇和聚丙二醇总质量的0.2-0.5%的引发剂，滴加完毕并保温8-12 min后，升温至150-190℃，再保温2-3h，得乳化剂；
2）将乳化剂与环氧树脂按1:3-5的质量比，加入到容器中，加热升温至60—90℃，待容器内物质完全熔融后，以600r/min的速度均匀搅拌，然后降低转速至200r/min，以4-10滴/min的速度滴加去离子水，直至转速瞬间增大到220-260r/min，结束滴加，并保持反应8-12min，待转速稳定后，在此温度下增加转速至1200r/min，保持2-3h，得水性环氧树脂乳液；
b.将主要由以下重量配比的原料：砂料1000份、水性环氧树脂乳液20-40份、固化剂2-8份、颜料5-20份混合后搅拌均匀；
c．将搅拌好的混合料在室温下放置24 h，固化后即得到所述的人工彩砂。
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