CN108298852A - 一种水性染砂方法及使用所述方法制得的水性彩砂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水性染砂方法及使用所述方法制得的水性彩砂。具体地，本发明公开了一种水性染砂方法，包括如下步骤：1)提供待染色砂、第一液体和第二液体，其中，所述第一液体包含水性色浆；所述第二液体包含第一水性树脂；2)在低速搅拌条件下，混合所述待染色砂和所述第一液体，得到经染色砂；3)在低速搅拌条件下，混合所述第二液体和所述经染色砂，得到水性彩砂。本发明还公开了使用所述方法制备得到的水性彩砂。所述方法具有工艺简单、安全环保、成本低的特点，为彩砂应用市场提供了一种新型的、双水性的、染色稳定性优异且适于应用于真石漆中的安全环保且成本低的新选择。
Description
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体地涉及一种水性染砂方法及使用所述方法制得的水性彩砂。
背景技术
彩砂主要分为天然彩砂与人工彩砂。天然彩砂主要是用天然矿石进行粉碎并筛分而成，其存在资源有限、颜色种类固定、颜色不齐全且成本高的缺点。人工彩砂是用染料和/或颜料将白砂或需要着色的砂子进行着色，其颜色更加齐全可调。通常，在人工彩砂的制作过程中需要使用树脂对经染色砂进行颜色固化处理。目前的染砂工艺主要采用油性树脂进行颜色固化。但是，由于油性树脂主要由有机成分组成，在染砂过程以及后续的使用过程中使用油性树脂不仅有害于操作人员的健康，更存在污染环境的不足。
综上所述，本领域急需开发一种新型的、可制备染色稳定性优异的人工彩砂、环保安全且成本更低的染色方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的、可制备染色稳定性优异的人工彩砂、环保安全且成本更低的染色方法。
本发明的第一方面，提供了一种水性染砂方法，包括如下步骤：
1)提供待染色砂、第一液体和第二液体，其中，
所述第一液体包含水性色浆；
所述第二液体包含第一水性树脂；
2)在低速搅拌条件下，混合所述待染色砂和所述第一液体，得到经染色砂；
3)在低速搅拌条件下，混合所述第二液体和所述经染色砂，得到水性彩砂。
在另一优选例中，所述第二液体的成膜温度≤10℃。
在另一优选例中，所述第二液体的成膜温度≤8℃，较佳地≤6℃，更佳地≤5℃。
在另一优选例中，所述待染色砂优选为白砂。
在另一优选例中，所述待染色砂的粒径为40-180目，较佳地60-120目，更佳地80-100目。
在另一优选例中，所述水性色浆选自下组：立邦COLOR MAX OCHER B色浆、立邦COLOR MAX W ECO BLACK色浆、立邦COLOR MAX W ECO INDIAN RED色浆、立邦COLORMAX ECOCORAL RED色浆、立邦COLOR MAX W ECO CORAL RED色浆、或其组合。
在另一优选例中，所述第一水性树脂选自下组：日出TD661、BATF RS-992、保利佳BLJ 838A-2、Dow化学AC-261、或其组合。
在另一优选例中，所述第二液体还包含成膜助剂，且所述成膜助剂选自下组：十二碳醇酯、PPH(丙二醇苯醚)、DPnB(二丙二醇丁醚)、TPnB(三丙二醇丁醚)、或其组合。
在另一优选例中，所述第二液体中所述成膜助剂的重量含量为1-20wt％，较佳地3-15wt％，更佳地5-12wt％。
在另一优选例中，在步骤2)中，所述第一液体的用量为所述待染色砂的重量的0.01-8wt％；和/或
在步骤3)中，所述第二液体的用量为步骤2)中所用待染色砂的重量的0.5-10wt％。
在另一优选例中，在步骤2)中，所述第一液体的用量为所述待染色砂的重量的0.1-6wt％，较佳地0.5-4wt％，更佳地1-3wt％。
在另一优选例中，在步骤3)中，所述第二液体的用量为步骤2)中所用待染色砂的重量的0.8-8wt％，较佳地1-5wt％，更佳地1.5-4wt％，最佳地2-3.5wt％。
在另一优选例中，在步骤2)和/或步骤3)中，所述“低速搅拌”的搅拌速度为100-1000转/分钟；和/或
在步骤2)和/或步骤3)中，所述“低速搅拌”的搅拌时间为3-30分钟。
在另一优选例中，在步骤2)和/或步骤3)中，所述“低速搅拌”的搅拌速度为150-800转/分钟，较佳地200-500转/分钟，更佳地250-400转/分钟。
在另一优选例中，在步骤2)和/或步骤3)中，所述“低速搅拌”的搅拌时间为5-20分钟，较佳地10-15分钟。
在另一优选例中，所述“低速搅拌”在选自下组的容器中进行：塑料罐、陶瓷罐、不锈钢罐。
在另一优选例中，在步骤2)之后还任选地包括如下步骤：干燥处理所述经染色砂。
在另一优选例中，所述干燥处理的处理温度为50-85℃，较佳地55-80℃，更佳地60-75℃。
在另一优选例中，所述干燥处理的处理时间为2-30分钟，较佳地3-15分钟，更佳地5-12分钟。
在另一优选例中，在步骤3)之后还任选地包括如下步骤：
i)热处理前述步骤所得水性彩砂；
i i)震荡筛分前述步骤所得水性彩砂。
在另一优选例中，所述热处理的热处理温度为50-90℃，较佳地55-85℃，更佳地60-80℃。
在另一优选例中，所述热处理的热处理时间为2-30分钟，较佳地3-15分钟，更佳地5-12分钟。
在另一优选例中，所述震荡筛分所用筛网的目数为10-100目，较佳地15-60目，更佳地20-50目。
在另一优选例中，所述第一液体还包含第二水性树脂。
在另一优选例中，所述包含第二水性树脂的第一液体中，所述水性色浆的重量含量为3-97wt％，较佳地4-80wt％，更佳地5-60wt％。
在另一优选例中，所述第一水性树脂与所述第二水性树脂可相同或不同。
在另一优选例中，所述第二水性树脂选自下组：日出TD661、BATF RS-992、保利佳BLJ 838A-2、Dow化学AC-261、或其组合。
在另一优选例中，所述步骤2)可重复进行；和/或
所述步骤3)和4)可重复进行。
在另一优选例中，所述“重复”的重复次数为2-10次，优选为2-5次。
本发明的第二方面，提供了一种水性彩砂，所述水性彩砂是采用本发明第一方面所述的方法制备的。
本发明的第三方面，提供了如本发明第二方面所述的水性彩砂的用途，应用于油漆中，优选地所述油漆为真石漆。
本发明的第四方面，提供了一种油漆组合物，所述油漆组合物包含本发明第二方面所述的水性彩砂。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
具体实施方式
本发明人经过长期而深入的研究，意外地发现在染砂工艺过程中，通过分步进行染色和固化工序可制得染色稳定性优异的人工彩砂，将所得人工彩砂进一步应用于真石漆中，可获得耐水性和强度等性能均符合使用要求的油漆组合物。具体地，本发明人通过采用一染一固、一染多固、多染一固、多染多固等染色方法进行染砂，可显著提高所得人工彩砂的物理和化学性能，从而使得所述经水性树脂固化的人工彩砂可以广泛应用于各种场合。所述方法具有工艺简单、环保安全、成本低等优势。在此基础上，发明人完成了本发明。
术语
如本文所用，术语“水性树脂”和“水性乳液”可互换使用，均指用水作为溶剂的乳液聚合合成的水性乳液，或用水分散的水乳型树脂。典型地，所述水性树脂选自下组：日出TD661、BATF RS-992、保利佳BLJ 838A-2、Dow化学AC-261、或其组合。
水性染砂方法
本发明提供了一种水性染砂方法，包括如下步骤：
1)提供待染色砂、第一液体和第二液体，其中，
所述第一液体包含水性色浆；
所述第二液体包含第一水性树脂；
2)在低速搅拌条件下，混合所述待染色砂和所述第一液体，得到经染色砂；
3)在低速搅拌条件下，混合所述第二液体和所述经染色砂，得到水性彩砂。
在本发明中，所述第二液体的成膜温度≤10℃。
在另一优选例中，所述第二液体的成膜温度≤8℃，较佳地≤6℃，更佳地≤5℃。
在另一优选例中，所述待染色砂优选为白砂。
在另一优选例中，所述待染色砂的粒径为40-180目，较佳地60-120目，更佳地80-100目。
在另一优选例中，所述水性色浆选自下组：立邦COLOR MAX OCHER B色浆、立邦COLOR MAX W ECO BLACK色浆、立邦COLOR MAX W ECO INDIAN RED色浆、立邦COLORMAX ECOCORAL RED色浆、立邦COLOR MAX W ECO CORAL RED色浆、或其组合。
在另一优选例中，所述第一水性树脂选自下组：日出TD661、BATF RS-992、保利佳BLJ 838A-2、Dow化学AC-261、或其组合。
在另一优选例中，所述第二液体还包含成膜助剂，且所述成膜助剂选自下组：十二碳醇酯、PPH(丙二醇苯醚)、DPnB(二丙二醇丁醚)、TPnB(三丙二醇丁醚)、或其组合。
在另一优选例中，所述第二液体中所述成膜助剂的重量含量为1-20wt％，较佳地3-15wt％，更佳地5-12wt％。
在本发明中，在步骤2)中，所述第一液体的用量为所述待染色砂的重量的0.01-8wt％；和/或
在步骤3)中，所述第二液体的用量为步骤2)中所用待染色砂的重量的0.5-10wt％。
在另一优选例中，在步骤2)中，所述第一液体的用量为所述待染色砂的重量的0.1-6wt％，较佳地0.5-4wt％，更佳地1-3wt％。
在另一优选例中，在步骤3)中，所述第二液体的用量为步骤2)中所用待染色砂的重量的0.8-8wt％，较佳地1-5wt％，更佳地1.5-4wt％，最佳地2-3.5wt％。
在本发明中，在步骤2)和/或步骤3)中，所述“低速搅拌”的搅拌速度为100-1000转/分钟；和/或
在步骤2)和/或步骤3)中，所述“低速搅拌”的搅拌时间为3-30分钟。
在另一优选例中，在步骤2)和/或步骤3)中，所述“低速搅拌”的搅拌速度为150-800转/分钟，较佳地200-500转/分钟，更佳地250-400转/分钟。
在另一优选例中，在步骤2)和/或步骤3)中，所述“低速搅拌”的搅拌时间为5-20分钟，较佳地10-15分钟。
在另一优选例中，所述“低速搅拌”在选自下组的容器中进行：塑料罐、陶瓷罐、不锈钢罐。
在本发明中，在步骤2)之后还任选地包括如下步骤：干燥处理所述经染色砂。
在另一优选例中，所述干燥处理的处理温度为50-85℃，较佳地55-80℃，更佳地60-75℃。
在另一优选例中，所述干燥处理的处理时间为2-30分钟，较佳地3-15分钟，更佳地5-12分钟。
在本发明中，在步骤3)之后还任选地包括如下步骤：
i)热处理前述步骤所得水性彩砂；
i i)震荡筛分前述步骤所得水性彩砂。
在另一优选例中，所述热处理的热处理温度为50-90℃，较佳地55-85℃，更佳地60-80℃。
在另一优选例中，所述热处理的热处理时间为2-30分钟，较佳地3-15分钟，更佳地5-12分钟。
在另一优选例中，所述震荡筛分所用筛网的目数为10-100目，较佳地15-60目，更佳地20-50目。
在本发明中，所述第一液体还包含第二水性树脂。
在另一优选例中，所述包含第二水性树脂的第一液体中，所述水性色浆的重量含量为3-97wt％，较佳地4-80wt％，更佳地5-60wt％。
在另一优选例中，所述第一水性树脂与所述第二水性树脂可相同或不同。
在另一优选例中，所述第二水性树脂选自下组：日出TD661、BATF RS-992、保利佳BLJ 838A-2、Dow化学AC-261、或其组合。
在另一优选例中，所述步骤2)可重复进行；和/或
所述步骤3)和4)可重复进行。
在另一优选例中，所述“重复”的重复次数为2-10次，优选为2-5次。
在本发明中，所述搅拌所用容器在搅拌过程中罐壁基本不会脱色、且基本不会发生变性，因而不会影响染色和分散过程。
典型地，本发明所述搅拌采用桨叶式搅拌，桨叶的叶数优选为三叶或四叶。
在本发明中，所述待染色砂没有特别限制，可为任意需要进行染色处理的砂。
在本发明中，所述水性色浆没有特别限制，可根据实际需要选用任何常规的、水性的色浆。
在本发明中，所述震荡筛分处理主要用于滤除在染砂过程中形成的砂子结块。
在本发明中，在第二液体中添加成膜助剂是为了降低所述水性树脂的成膜温度。
应理解，在本发明中，当步骤2)所得经染色砂的颜色未达到预期时，可以通过重复步骤2)对其进行多次染色，直至其颜色达到预期；进行一次步骤2)达到颜色预期为“一染”，进行多次步骤2)达到颜色预期为“多染”。
同样地，当步骤3)和4)所得水性彩砂固化不足时，可通过重复步骤3)和4)对其进行多次固化以使水性乳液可完全包覆砂子，从而使其固化程度达到预期；进行一次步骤3)和4)达到固化预期为“一固”，进行多次步骤3)和4)达到固化预期为“多固”。
此外，本发明的一个优势在于：对于已经染砂处理的砂子，如果其染色稳定性未达到要求，可重复进行本发明所述染砂处理，进而达到性能要求。
应用
本发明还提供了一种水性彩砂，所述水性彩砂是采用所述的方法制备的。
本发明还提供了所述的水性彩砂的用途，应用于油漆中，优选地所述油漆为真石漆。
本发明还提供了一种油漆组合物，所述油漆组合物包含所述的水性彩砂。
与现有技术相比，本发明具有以下主要优点：
(1)所述方法具有工艺简单、环保安全、成本低的优点；
(2)所述方法制备的人工彩砂耐水性优异、机械性能优异；
(3)所述方法采用双水性材料在较低温度(约80℃或常温25℃)下即可实现染砂；不需要高温处理，因此较节能；
(4)提供了一种成本更低、性能优异、安全环保的双水性人工彩砂；
(5)所述方法中，主要成膜物质均为水性，无挥发性有机溶剂释放，因此环保安全。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，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。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
实验原料
实施例1水性彩砂1
将300g广西汉唐建材的白砂SA80(粒径为80－120目)放入500ml的塑料罐中，用300rpm的转速搅拌，搅拌过程中添加3wt％(亦即9g)的立邦COLOR MAX OCHERB色浆，进行着色搅拌15分钟至着色均匀及表面干燥完成；将染色砂放入80℃的烘箱干燥10分钟，确认颜色OK，为一次染色达标，将烘干之后的染色砂继续放入500ml的塑料罐，用300rpm的转速搅拌，低速搅拌中加入3wt％(按所用白砂的总重量计)的水性树脂(日出:TD661，其中添加8wt％的十二碳酯醇以降低树脂成膜温度)，低速搅拌均匀并表干之后，将所得样品放入80℃的烘箱烘烤10分钟后取出，冷却，用40目筛网进行筛分取样，得到水性彩砂1。
实施例2水性彩砂2
将300g广西汉唐建材的白砂SA30(粒径为40－80目)放入500ml的塑料罐中，用300rpm的转速搅拌，搅拌过程中添加3wt％(亦即9g)的经水性树脂日出公司的TD 661乳液稀释的立邦COLOR MAX OCHER B色浆(其中，所述色浆的含量为5wt％)，进行着色搅拌15分钟至着色均匀及表面干燥完成；将染色砂放入80℃的烘箱干燥10分钟，确认颜色OK，为一次染色达标，将烘干之后的染色砂继续放入500ml的塑料罐，用300rpm的转速搅拌，低速搅拌中加入3wt％的水性树脂(日出:TD661，其中添加8wt％的十二碳酯醇以降低树脂成膜温度)，低速搅拌均匀并表干之后，将样品放入80℃的烘箱烘烤10分钟后取出，冷却，用20目筛网进行筛分取样，得到水性彩砂2。
实施例3水性彩砂3
将300g广西汉唐建材的白砂SA30(粒径为40－80目)放入500ml的塑料罐中，用300rpm的转速搅拌，搅拌过程中添加3wt％(亦即9g)的立邦COLOR MAX OCHERB色浆，进行着色搅拌15分钟至着色均匀及表面干燥完成；将染色砂放入80℃的烘箱干燥10分钟，确认颜色OK，为一次染色达标，将烘干之后的染色砂继续放入500ml的塑料罐，用300rpm的转速搅拌，低速搅拌中加入3wt％的水性树脂(日出:TD661，其中添加8wt％的十二碳酯醇以降低树脂成膜温度)，低速搅拌均匀并表干之后，将所得样品放入80℃的烘箱烘烤10分钟后取出，冷却，用20目筛网进行筛分取样，得到水性彩砂3。
实施例4涂料组合物1
将实施例1所得水性彩砂1应用于立邦QB-317真石漆中，得到涂料组合物1。
具体地，涂料组合物1的组成如下：
真石漆BASE 25重量份，
水性彩砂1 75重量份。
按照测试标准“合成树脂乳液砂壁状建筑涂料JG/T 24-2000”测试涂料组合物1的性能，测试结果如表1所示。
表1
从表1可知，将实施例1所制得的水性彩砂1应用于真石漆后，所得涂料组合物的耐水性和粘结强度性能均非常优异。
实施例5染色稳定性测试
将实施例3所得水性彩砂3与立邦真石漆QB-317用BASE浆料按照70：30的比例进行混合均匀，并取样；然后用1000rpm的速度桨叶式高速搅拌30分钟后取样，与高速搅拌之前的样进行刮卡对比颜色变化，以判断所得水性彩砂的染色稳定性。
表2为染色稳定性的评分标准。
表2
| 评级 | 标准 | 备注 |
| 1 | 无色差 | 无色差 |
| 2 | 很轻微色差 | 刚有可察觉的色差 |
| 3 | 轻微色差 | 有较明显的色差 |
| 4 | 中等色差 | 有很明显的色差 |
| 5 | 严重色差 | 有严重的色差 |
测试结果为4级。
实施例6染色稳定性测试
同实施例5，区别在于：采用实施例2所得水性彩砂2代替实施例3所得水性彩砂3。
结果
水性彩砂2的染色稳定性测试结果为1级无色差。
总的来说，就所用白砂而言，水性彩砂1与水性彩砂2和水性彩砂3的差异在于粒径的不同，在水性彩砂1的情况下，一染的时候不需要添加树脂就可以达到很好的性能！水性彩砂2和水性彩砂3所用的白砂的粒径相同，在需要提高性能的时候，可以用树脂将色浆稀释，也即在一染的时候，在色浆中添加树脂以提高最终所得彩砂的性能！
综上所述，采用本发明特定的“分步染色+固化”的水性染砂方法可制备得到一种双水性的、安全环保、染色稳定性优异、成本低的水性彩砂。将所述水性彩砂应用于目前的彩砂应用领域，可极大地改善制备工艺并降低成本，并且可显著提高所得产品的安全环保性能。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，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。
Claims (10)
1.一种水性染砂方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)提供待染色砂、第一液体和第二液体，其中，
所述第一液体包含水性色浆；
所述第二液体包含第一水性树脂；
2)在低速搅拌条件下，混合所述待染色砂和所述第一液体，得到经染色砂；
3)在低速搅拌条件下，混合所述第二液体和所述经染色砂，得到水性彩砂。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二液体的成膜温度≤10℃。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤2)中，所述第一液体的用量为所述待染色砂的重量的0.01-8wt％；和/或
在步骤3)中，所述第二液体的用量为步骤2)中所用待染色砂的重量的0.5-10wt％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤2)和/或步骤3)中，所述“低速搅拌”的搅拌速度为100-1000转/分钟；和/或
在步骤2)和/或步骤3)中，所述“低速搅拌”的搅拌时间为3-30分钟。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤2)之后还任选地包括如下步骤：干燥处理所述经染色砂。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤3)之后还任选地包括如下步骤：
i)热处理前述步骤所得水性彩砂；
ii)震荡筛分前述步骤所得水性彩砂。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一液体还包含第二水性树脂。
8.一种水性彩砂，其特征在于，所述水性彩砂是采用权利要求1所述的方法制备的。
9.如权利要求8所述的水性彩砂的用途，其特征在于，应用于油漆中，优选地所述油漆为真石漆。
10.一种油漆组合物，其特征在于，所述油漆组合物包含权利要求8所述的水性彩砂。
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2016
- 2016-09-30 CN CN201610875647.8A patent/CN108298852A/zh active Pending
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