CN107434951A - 一种混凝土地坪染色剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种染色剂，具体为一种混凝土地坪染色剂及其制备方法。该混凝土地坪染色剂包括以下重量份的原料：天然油脂25～65份；溶剂10～56份；天然树脂4～30份；萜烯树脂10～35份；无机颜料5～20份；催干剂0.1～3.0份；消泡剂0.1～0.5份；偶联剂0.1～0.5份；改性剂0.5～1.5份；渗透剂0.1～0.5份。该染色剂的染色效果牢固，耐磨性好，原料安全无毒，具有较好的推广价值。

Description

一种混凝土地坪染色剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种染色剂，具体为一种混凝土地坪染色剂及其制备方法。

背景技术

混凝土是指以水泥作为胶凝材料，用砂、小石子作集料跟水按一定比例混合，经过搅拌后得到的水泥混凝土，也叫普通混凝土。由于它具有比较好的抗压强度、优异的抗冲击性能和表面硬度，它已经渐渐成为各种加工厂、停车场等建筑物的地坪首选，现在的高楼大厦和平整的水泥地面等建筑都离不开它。混凝土地坪因为具有较高的表面硬度和较好的密实性，因此很难在其表面牢固染色，所以通常情况下，它的颜色都比较单一，较为难看，而且不耐用，容易磨损，经常需要在混凝土地面上贴上瓷砖或者刷上油漆来进行二次处理，这样的话不仅成本高而且工序复杂，不易实施。同时，混凝土地坪的表面到处都布满了大大小小的孔隙，这些孔隙中含有水分和各种碱性物质，直接对其进行染色容易发生龟裂和脱层等现象，不利于降低生产成本。

业内为了解决此行业共性问题，不少公司进行了大量研究。如ZL201510521895.8公开了一种混凝土染色剂配方，但此染色剂产品为溶剂型液体，部分溶剂挥发性强且具有一定毒性，不利用产品的推广。ZL201510168552.8公开了一种混凝土地坪用染色剂及其制备方法，该染色剂由下述原料组成：基色颜料、硅烷偶联、抗氧剂、聚乙烯醇、聚丙烯酸乳液、正丁醇、有机小分子醇和100nm绢云母粉体。该产品具有一定渗透力和耐磨性，但此发明未公开基色颜料成分，且成本较高，推广价值不明显。ZL201110217885.7公开了一种耐磨地坪用染色剂及其制备方法，该技术配方包含纳米色浆、溶剂、光稳定剂，但溶剂配方中使用了大量甲苯、二甲苯类有毒溶剂，且并未说明如何提升耐磨效果，因此也具有一定局限性。ZL201310729027.X公开了一种染色分散剂、其制成的彩色混凝土和制备方法，但此方法制备产品为彩色混凝土，未对耐磨性进行研究，与本发明所应用于混凝土地坪领域有较大差距。ZL201510021193.3公开了一种混凝土地面染色、抛光、加硬的施工工艺，但并未详细阐明基色颜料、助溶剂等关键配方品种。

从实用角度来看，目前国内外混凝土地坪染色剂产品主要存在以下共性问题：

(1)部分产品中仍然能够检测出甲苯、二甲苯等有毒溶剂成分，若应用于室内地坪装修装饰，将造成大量有机污染气体挥发，没有真正做到原料安全、环保；

(2)由于产品原料本身的质量原因，导致部分产品的耐磨效果较差；

(3)染色剂中的颜料和溶剂两大类组分相容性不好，长时间贮存可能导致分层和析出，不便于长途运输和保存并且影响使用性能；

发明内容

本发明基于以上技术问题，提供一种混凝土地坪染色剂，该染色剂的染色效果牢固，耐磨性好，原料安全无毒，具有较好的推广价值。

本发明的另外一个发明目的是提供一种以上所述混凝土地坪染色剂的制备方法。

本发明的具体技术方案如下：

一种混凝土地坪染色剂，其包括以下重量份的原料：天然油脂25～65份；溶剂10～56份；天然树脂4～30份；萜烯树脂10～35份；无机颜料5～20份；催干剂0.1～3.0份；消泡剂0.1～0.5份；偶联剂0.1～0.5份；改性剂0.5～1.5份；渗透剂0.1～0.5份。

作为优选，一种混凝土地坪染色剂，其包括以下重量份的原料：天然油脂30～55份；溶剂12～46份；天然树脂5～25份；萜烯树脂15～30份；无机颜料10～15份；催干剂0.5～2.0份；消泡剂0.2～0.4份；偶联剂0.2～0.4份；改性剂0.8～1.2份；渗透剂0.2～0.4份。

所述的天然油脂为棉籽油、花生油和棕榈油中的任意一种或几种的混合物。这些植物油均为天然成分，环保且易得，解决了传统混凝土染色剂大量使用甲苯、二甲苯、丙酮等有毒溶剂的问题。天然油脂虽然安全无毒，但用于混凝土表面施工时渗透力差，施工效率低。因此本发明在配方中加入一定量溶剂与天然油脂稀释，提升渗透效率。将所选择的溶剂与天然油脂搭配使用，可以有效缩短施工渗透时间。

所述的溶剂为乙醇、甲醇和丙三醇中的任意一种或几种的混合物。

所述的天然树脂为柯巴树脂和波斯树脂中的任意一种或两种的混合物。由于现有的混凝土染色剂在实际使用中普遍易掉色、耐磨性差，应用效果不理想。因此，本发明在混凝土染色剂的配方中加入了天然树脂和萜烯树脂以改善其成膜性。天然树脂主要来源于植物渗(泌)出物的无定形半固体或固体有机物。本申请中所选用的天然树脂环保性好，并且其在混凝土染色剂的使用过程中可显著增强强度和耐磨性，具有很好的使用效果。萜烯树脂的作用与天然树脂相似，但由于萜烯树脂的产量大且价格便宜，将其应用在配方中可有效地降低成本并更好地实现产品的产业化，因此本发明中还加入了一定量的萜烯树脂与天然树脂共用，不仅能够利用树脂优良的成膜性能提高膜的硬度和强度以便于提升耐磨性，而且更为注重原料的经济性以便于产品生产的产业化。

所述的无机颜料为纳米级氧化铁颜料、纳米级氧化铬颜料、纳米级铁酸锌颜料、纳米级铬黄颜料和纳米级镉系颜料中的任意一种或几种的混合物。采用纳米级无机颜料便于颗粒在溶剂体系中分散，减少沉淀和结块现象，更加有利于施工操作。

所述的催干剂为有机酸金属皂盐，所述消泡剂为有机硅消泡剂。混凝土染色剂配方中加入一定量的催干剂可以有效加速氧化干燥的过程，加快成膜。此外，催干剂不但能有效地加快树脂的成膜速度，而且对涂膜性能如硬度、附着力、抗水性、耐磨性等的影响也较大。本发明所使用的催干剂可以为有机酸金属皂盐，例如环烷酸皂盐、脂肪酸皂盐、异辛酸皂盐等。

所述偶联剂为γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH 560)；所述的改性剂为脂肪醇聚氧乙烯甲基封端聚醚；所述渗透剂为异构醇聚氧乙烯醚。

在混凝土染色剂中加入了一定量渗透剂和改性剂，这些表面活性剂在搅拌的过程中可能会产生一定量泡沫。因此，为了防止在使用过程中产生泡沫，需要在染色剂中加入消泡剂。消泡剂应具有较低的表面张力、不溶于发泡流体，并且能以极细的颗粒均匀地分布于发泡流体之中。本发明所使用的消泡剂可以为有机硅消泡剂，例如硅油型有机硅消泡剂(主要成分为二甲基硅油)、乳液型有机硅消泡剂和聚醚改性型有机硅消泡剂等，其化学性质稳定、消泡作用强且用量低。

本发明在配方中增加了改性剂以改善两者之间的相容性。具体地，本发明中使用的改性剂为脂肪醇聚氧乙烯甲基封端聚醚，例如月桂醇聚氧乙烯甲基封端聚醚，这类改性剂分子中的活泼氢原子被甲基所取代，从而增强了油溶性。利用上述改性剂优良的油溶性和乳化性，可以大幅地提高溶剂和油脂两类成分的互溶效果，不仅有利于所制备的染色剂的长途运输和长时间贮存，也提高了染色剂的使用效果。

制备以上所述的混凝土地坪染色剂的方法，其包括以下步骤：

1)按比例称取各原料，然后在氮气保护的条件下，将天然油脂置于反应釜中，升温至250～280℃并反应6～10小时，反应结束后冷却至80～90℃并保温，获得预聚合的天然油脂；

在本步骤中，主要进行的是天然油脂的预聚合处理，通过注重氮气保护操作并同时控制在适当温度范围内进行反应，从而有效解决了原料容易氧化的问题。具体地，本步骤是在氮气保护环境下只对油脂组分进行预聚合处理，避免了其他组分发生氧化副反应。预聚合反应的目的主要有两方面：一是通过油脂预聚合，增大预聚产物分子量，有利于预聚体在混凝土地坪涂刷表面形成致密涂层，增加涂膜的物理性能；二是预聚合后，不饱和脂肪酸中的双键经空气中氧气加合形成过氧化物，再与另一不饱和脂肪酸加合作用，形成双氧碳氢化合物环。这样的两个或多个分子经氧化为媒介，然后再加合，就形成一个大分子。根据分子运动学说，分子量增大、运动能降低后会形成固体，从而能够达到缩短干燥时间的效果。

2)在保温条件下，将天然树脂、无机颜料、偶联剂、催干剂、渗透剂依次加入预聚合的天然油脂中，开动搅拌装置1小时，使各物料混合均匀后依次加入溶剂、改性剂、消泡剂，继续开动搅拌装置，搅拌速率控制在300转/分～600转/分，搅拌时间1小时，各物料混合均匀后即得混凝土染色剂。

在80～90℃的保温条件下进行混合主要是考虑在此温度下其余组分可以与预聚后的天然油脂很好地融合；将搅拌时间控制为1小时分钟，主要是因为在此时间范围内染色剂的各组分可以很好地融合，若时间太短则融合不充分，若时间太长则可能增加搅拌泡沫，反而要增大消泡剂用量。

各物料混合均匀后依次加入溶剂、改性剂、消泡剂，继续开动搅拌装置，搅拌速率控制在300转/分～600转/分，搅拌时间1小时，这样做的目的是利用改性剂的良好乳化性，使溶剂和步骤1)所得油脂混合物很好乳化为均匀体系，这样产品更有利于涂刷和存放。

本发明的积极效果体现在：

(一)、本发明的混凝土染色剂的产品配方中使用了天然树脂，利用了天然树脂优良的成膜性，提高了地坪施工面的漆膜硬度和强度，增加了耐磨性；

(二)、使用了作用与天然树脂相似但是成本更低的萜烯树脂，从而能够降低成本并更好地实现产品的产业化；

(三)、使用了改性剂，大幅地提高了混凝土染色剂中溶剂和天然油脂两类组分的互溶效果，不仅有利于长途运输和长时间贮存，也提高了使用效果。

(四)、使用了偶联剂，促进了纳米无机颜料在染色剂体系中的均匀分散，避免沉淀结块。

具体实施方式

下面结合具体实施例和比较例进一步阐述本发明。应理解为，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解为，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1：

制备混凝土地坪染色剂Ⅰ：

按重量份计，1)在氮气保护的条件下，取棉籽油25份、花生油15份、棕榈油10份置于反应釜中，升温至250～280℃并反应6～10小时，反应结束后冷却至80～90℃并保温，获得预聚合的天然油脂；

2)在保温条件下，将纳米级氧化铁颜料5份、纳米级氧化铬颜料5份、纳米级铁酸锌颜料5份、KH 560-0.2份、环烷酸钴0.8份、异构醇聚氧乙烯醚0.3份依次加入所述预聚合的天然油脂中，开动搅拌装置1小时，使各物料混合均匀后依次加入乙醇15份、丙三醇10份、月桂醇聚氧乙烯甲基封端聚醚1.0份、二甲基硅油0.3份，继续开动搅拌装置，搅拌速率控制在300转/分～600转/分，搅拌时间1小时，各物料混合均匀后即得混凝土染色剂。

实施例2：

制备混凝土地坪染色剂Ⅱ：

1)按重量份计，在氮气保护的条件下，取棉籽油25份、花生油25份置于反应釜中，升温至250～280℃并反应6～10小时，反应结束后冷却至80～90℃并保温，获得预聚合的天然油脂；

2)在保温条件下，将纳米级氧化铁颜料5份、纳米级氧化铬颜料5份、纳米级铬黄颜料3份、KH 560-0.4份、环烷酸钴0.6份、异构醇聚氧乙烯醚0.3份依次加入所述预聚合的天然油脂中，开动搅拌装置1小时，使各物料混合均匀后依次加入乙醇15份、甲醇10份、丙三醇15份、月桂醇聚氧乙烯甲基封端聚醚0.8份、苯基硅油0.3份，继续开动搅拌装置，搅拌速率控制在300转/分～600转/分，搅拌时间1小时，各物料混合均匀后即得混凝土染色剂。

实施例3：

制备混凝土地坪染色剂Ⅲ：

1)按重量份计，在氮气保护的条件下，取棉籽油25份、花生油15份、棕榈油15份置于反应釜中，升温至250～280℃并反应6～10小时，反应结束后冷却至80～90℃并保温，获得预聚合的天然油脂；

2)在保温条件下，将纳米级铁酸锌颜料5份、纳米级铬黄颜料5份、纳米级镉系颜料3份、KH 560-0.4份、环烷酸钴1.2份、异构醇聚氧乙烯醚0.4份依次加入所述预聚合的天然油脂中，开动搅拌装置1小时，使各物料混合均匀后依次加入乙醇20份、甲醇10份、丙三醇10份、月桂醇聚氧乙烯甲基封端聚醚1.0份、二甲基硅油0.3份，继续开动搅拌装置，搅拌速率控制在300转/分～600转/分，搅拌时间1小时，各物料混合均匀后即得混凝土染色剂。

对比例1：

市售混凝土地坪染色剂(I)配方：

组分	含量(wt％)
		醋酸丁酯	20
乙醇	10
		环己酮	20
氢氧化钠	30
		硫酸	10
环氧大豆油	7
		纳米氧化铁绿	3

对比例2：

市售混凝土地坪染色剂(II)配方：

组分	含量(份数)
		基色颜料	100
硅烷偶联剂	5
		抗氧化剂1010	15
聚乙烯醇	0.2
		聚丙烯酸乳液	30
正丁醇	20
		乙醇	5
绢云母粉体	15

将实施例1-3中制备得到的混凝土地坪染色剂I-III及对比例中市售的混凝土地坪染色剂I-II进行性能测试，具体测试数据如下表：

由以上数据可知，本申请中的配方制备得到的混凝土地坪染色剂在性能上明显优于市售混凝土地坪染色剂。

对比例3：制备混凝土地坪染色剂Ⅳ

1)按重量份计，在氮气保护的条件下，取棉籽油5份、花生油5份、棕榈油5份置于反应釜中，升温至250～280℃并反应6～10小时，反应结束后冷却至80～90℃并保温，获得预聚合的天然油脂；

2)在保温条件下，将纳米级铁酸锌颜料5份、纳米级铬黄颜料5份、纳米级镉系颜料3份、KH 560-0.4份、环烷酸钴1.2份、异构醇聚氧乙烯醚0.4份依次加入所述预聚合的天然油脂中，开动搅拌装置1小时，使各物料混合均匀后依次加入乙醇20份、甲醇10份、丙三醇10份、月桂醇聚氧乙烯甲基封端聚醚1.0份、二甲基硅油0.3份，继续开动搅拌装置，搅拌速率控制在300转/分～600转/分，搅拌时间1小时，各物料混合均匀后即得混凝土染色剂Ⅳ。

对比例4：制备混凝土地坪染色剂Ⅴ

1)按重量份计，取棉籽油20份、花生油10份、棕榈油10份置于反应釜中，搅拌混合均匀，获得天然油脂混合料；

2)在保温条件下，将纳米级铁酸锌颜料5份、纳米级铬黄颜料5份、纳米级镉系颜料3份、KH 560-0.4份、环烷酸钴1.2份、异构醇聚氧乙烯醚0.4份依次加入所述预聚合的天然油脂中，开动搅拌装置1小时，使各物料混合均匀后依次加入乙醇20份、甲醇10份、丙三醇10份、月桂醇聚氧乙烯甲基封端聚醚1.0份、二甲基硅油0.3份，继续开动搅拌装置，搅拌速率控制在300转/分～600转/分，搅拌时间1小时，各物料混合均匀后即得混凝土染色剂Ⅴ。

将对比例3和对比例4中制备得到的混凝土染色剂Ⅳ和混凝土染色剂Ⅴ进行性能测试，具体测试数据如下：

由以上数据可知，对比例3中降低配方中天然树脂的使用量，染色剂Ⅳ耐磨性、耐碱性、耐盐水性将急剧下降，而对比例4中，若选用的天然树脂不采用预聚合工艺，其制备得到的染色剂Ⅴ的耐磨性能、耐碱性、耐盐水性也会有所下降。

以上所述实例仅是本专利的优选实施方式，但本专利的保护范围并不局限于此。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利原理的前提下，根据本专利的技术方案及其专利构思，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种混凝土地坪染色剂，其特征在于包括以下重量份的原料：天然油脂 25～65份；溶剂10～56份；天然树脂 4～30份；萜烯树脂10～35份；无机颜料5～20份；催干剂 0.1～3.0份；消泡剂 0.1～0.5份；偶联剂 0.1～0.5份；改性剂 0.5～1.5份；渗透剂 0.1～0.5份。

2.根据权利要求1所述所述的混凝土地坪染色剂，其特征在于包括以下重量份的原料：天然油脂 30～55份；溶剂12～46份；天然树脂 5～25份；萜烯树脂15～30份；无机颜料10～15份；催干剂 0.5～2.0份；消泡剂 0.2～0.4份；偶联剂 0.2～0.4份；改性剂 0.8～1.2份；渗透剂 0.2～0.4份。

3.根据权利要求1所述所述的混凝土地坪染色剂，其特征在于：所述的天然油脂为棉籽油、花生油和棕榈油中的任意一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述所述的混凝土地坪染色剂，其特征在于：所述的溶剂为乙醇、甲醇和丙三醇中的任意一种或几种的混合物。

5.根据权利要求1所述所述的混凝土地坪染色剂，其特征在于：所述的树脂为柯巴树脂和波斯树脂中的任意一种或两种的混合物。

6.根据权利要求1所述所述的混凝土地坪染色剂，其特征在于：所述的无机颜料为纳米级氧化铁颜料、纳米级氧化铬颜料、纳米级铁酸锌颜料、纳米级铬黄颜料和纳米级镉系颜料中的任意一种或几种的混合物。

7.根据权利要求1所述所述的混凝土地坪染色剂，其特征在于：所述的催干剂为有机酸金属皂盐，所述消泡剂为有机硅消泡剂。

8.根据权利要求1所述所述的混凝土地坪染色剂，其特征在于：所述偶联剂为γ―(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷；所述的改性剂为脂肪醇聚氧乙烯甲基封端聚醚；所述渗透剂为异构醇聚氧乙烯醚。

9.制备一种如权利要求1-8中任意一项权利要求所述的混凝土地坪染色剂的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）按比例称取各原料，然后在氮气保护的条件下，将天然油脂置于反应釜中，升温至250～280℃并反应6～10小时，反应结束后冷却至80～90℃并保温，获得预聚合的天然油脂；

2）在保温条件下，将天然树脂、无机颜料、偶联剂、催干剂、渗透剂依次加入预聚合的天然油脂中，开动搅拌装置1小时，使各物料混合均匀后依次加入溶剂、改性剂、消泡剂，继续开动搅拌装置，搅拌速率控制在300转/分～600转/分，搅拌时间1小时，各物料混合均匀后即得混凝土染色剂。