CN110818447A - 含有纳米固体粉料的新型晶面剂 - Google Patents

含有纳米固体粉料的新型晶面剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含有纳米固体粉料的新型晶面剂，所述新型晶面剂包括以下重量份的原料：5％～50％的纳米固体粉料A；50％～95％的含有机羧酸的混合物B；其中，所述纳米固体粉料A选自SiO2、ZrO2、中性或微碱性天然或合成石材粉料中的一种或多种；所述混合物B包括占混合物B总重量的0.5％～5.0％的有机羧酸、5％～10％的高沸点有机溶剂、15％～25％的有机硅聚合物、15％～25％的无机硅酸盐、1％～5％的SiO2晶体微粉、30％～63.5％的水。本发明的含有纳米固体粉料的新型晶面剂施工后使得石材表面光泽度好、耐磨损能力强、使用寿命长。

Description

含有纳米固体粉料的新型晶面剂
技术领域
本发明涉及石材加工技术领域，尤其涉及一种含有纳米固体粉料的新型晶面剂。
背景技术
石材作为一种建筑材料，至少已经是有5000年以上的历史了，而近十年来，现代石材装饰行业迅猛发展，人们对石材护理的要求越来越高，各种石材护理产品的应用和研发也越来越受到重视。石材虽然是一种无机非金属材料，但其种类十分繁多，性能也千差万别，如在不同的自然环境下不同石材的耐候性、耐风化、耐潮湿、耐返碱、耐盐雾、耐磨损、耐油污、耐水性等的性能也差别较大。为了提高石材的各项性能以延长石材的使用寿命自古以来人们都在使用和探寻石材护理产品。例如，石蜡和桐油，是最早被人们用来护理石材的产品，可以防潮、防水、防风化、提高石材耐返碱的能力等。但石蜡、桐油和现有的石材处理剂都普遍存在与石材表面结合力不够，易脱落破损，光泽度不够等问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种含有纳米固体粉料的新型晶面剂，用以解决现有石材晶面剂与石材表面结合力不够，易脱落破损，光泽度不够的问题。
本发明实施例提供了一种含有纳米固体粉料的新型晶面剂，所述新型晶面剂包括以下重量份的原料：
5％～50％的纳米固体粉料A；
50％～95％的含有机羧酸的混合物B；
其中，所述纳米固体粉料A选自SiO2、ZrO2、中性或微碱性天然或合成石材粉料中的一种或多种；
所述混合物B包括占混合物B总重量的0.5％～5.0％的有机羧酸、5％～10％的高沸点有机溶剂、15％～25％的有机硅聚合物、15％～25％的无机硅酸盐、1％～5％的SiO2晶体微粉、30％～63.5％的水。
优选地，所述纳米固体粉料的平均直径为10nm～100nm。
优选地，所述有机羧酸选自低分子量有机二元羧酸、高分子量有机一元羧酸中的一种。
优选地，所述低分子量有机二元羧酸选自含有4～10个碳原子的有机二元羧酸中的一种或多种。
优选地，所述高分子量有机一元羧酸选自含有12～20个碳原子的有机一元羧酸中的一种或多种。
优选地，所述低分子量有机二元羧酸选自丁二酸、已二酸、戊二酸中的一种或多种。
优选地，所述高分子量有机一元羧酸选自十二酸、十六酸、十八酸中的一种或多种。
优选地，所述高沸点有机溶剂选自有机多元醇中的一种或多种。
优选地，所述有机硅聚合物选自甲基硅氧烷、丙基硅氧烷、辛乙氧基硅氧烷中的一种。
优选地，所述无机硅酸盐为锂硅酸盐。
综上所述，本发明实施例提供的含有纳米固体粉料的新型晶面剂，通过在以有机硅聚合物与无机硅酸盐相结合的晶面剂中引入纳米固体粉料从而提高了晶面剂在使用过程中与石材表面的结合力；同时加入纳米固体粉料增强了晶面剂的硬度使得经新型晶面剂处理过的石材在使用过程中不易磨损、且长期使用光泽度仍然很好；并且引入低分子量有机二元羧酸和高沸点有机溶剂进一步提高了晶面剂的附着力、防潮性能、抗返碱性能等，且有机羧酸在常温溶液中不会分解出酸性离子，呈中性状态，使得所述新型晶面剂在常温状态下存放稳定、安全且环保，尽而延长了新型晶面剂的使用寿命；而当用于石材表面时，低分子量有机二元羧酸在由高速配重晶硬机械的作用产生的高温环境条件下，分解出酸性离子，呈酸性状态，从而提高了新型晶面剂与石材界面的结合力。同时采用低分子量有机二元羧酸、高沸点有机溶剂、有机硅聚合物、无机硅酸盐、SiO2晶体微粉和水制备的新型晶面剂无刺激性气味、不易燃易爆且对施工人员无影响，能够很好的与石材进行结合增强石材表面的透亮度、硬度、耐磨性、防油防污性等。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本发明公开了一种含有纳米固体粉料的新型晶面剂，所述新型晶面剂包括以下重量份的原料：5％～50％的纳米固体粉料A；50％～95％的含有机羧酸的混合物B；该新型晶面剂可以应用于地板、墙体的石材表面，使石材表面光亮，同时也可以增加石材表面的硬度保护石材、延长石材的使用寿命等，所述石材如大理石、水磨石或某些花岗石等。所述新型晶面剂施工后使得石材表面光泽度好、耐磨损能力强、使用寿命长。
其中，所述纳米固体粉料A选自SiO2、ZrO2、中性或微碱性天然或合成石材粉料中的一种或多种，具体根据需要装饰的石材颜色和性质进行选择。当所述纳米固体粉料包含多种原料时，纳米固体粉料中的各种原料按任意比例混合。所述纳米固体粉料的平均直径为10nm～100nm，从而提高了新型晶面剂在使用过程中与石材表面的结合力，同时纳米固体粉料增强了新型晶面剂的硬度使得经新型晶面剂处理过的石材在使用过程中不易磨损、且长期使用石材表面的光泽度仍然很好。
所述混合物B包括占混合物B总重量的0.5％～5.0％的有机羧酸、5％～10％的高沸点有机溶剂、15％～25％的有机硅聚合物、15％～25％的无机硅酸盐、1％～5％的SiO2晶体微粉、30％～63.5％的水。
优选地，所述有机羧酸选自低分子量有机二元羧酸、高分子量有机一元羧酸中的一种。
在本实施例中，所述有机羧酸选自低分子量有机二元羧酸，更进一步的选自含有4～10个碳原子的有机二元羧酸中的一种或多种。在本实施例中，所述低分子量有机二元羧酸优选自丁二酸、已二酸、戊二酸中的一种或多种。采用二元羧酸可以加速石材中的钙离子化，促使石材中的钙离子更充分地与无机硅酸离子反应而形成晶面。
在另一实施例中，所述有机羧酸选自高分子量有机一元羧酸，更进一步的
选自含有12～20个碳原子的有机一元羧酸中的一种或多种。在本实施例中，所述高分子量有机一元羧酸选自十二酸、十六酸、十八酸中的一种或多种。
优选地，所述高沸点有机溶剂选自有机多元醇中的一种或多种。更进一步选自乙二醇、戊二醇中的一种或两种。有机多元醇不仅可以协调和控制新型晶面剂各组分的蒸发速度，用以提高整个抛光过程的效率，使被处理石材表面在短时间内干燥且有高亮的效果。另外，由于醇类化合物本身组成中具有羟键，既可以溶解疏水化合物，又可以溶解水溶性化合物，因此，醇类化合物具有良好的溶剂兼容性。并且醇类化合物能保持本发明新型晶面剂产品涂敷在大理石表面后的流平性。
优选地，所述有机硅聚合物选自甲基硅氧烷、丙基硅氧烷、辛乙氧基硅氧烷中的一种。有机硅聚合物与石材结合时，可在石材表面毛细孔内壁形成一层均匀、致密的有机硅膜。在一定条件下，石材表面的硅羟基与有机硅膜中的硅羟基发生缩合反应，形成化学键，使有机硅膜牢固地附着在石材表面。有机硅膜在石材表面呈定向排列结构，有机硅膜的Si-O键紧靠石材表面，烷基则伸向外。由于烷基是憎水基团，所以这种定向排列的有机硅膜具有较强的憎水性。当石材表面涂刷有机硅材料后，石材表面与水滴的接触角可增大至103℃；其次，因Si-O键的键能较高，有机硅憎水膜具有优异的耐候性，因此防水效果持久。
优选地，所述无机硅酸盐可以任意地选自锂硅酸钠、锂硅酸钾、锂硅酸镁、锂硅酸钙、锂硅酸锌和锂硅酸铬中的一种。锂硅酸盐与新型晶面剂的其他组分一起渗透到被处理的石材表面，锂硅酸盐与石材中含钙组分反应，在石材表面涂层和石材表面之间形成致密的中间层，从而增强石材表面的硬度，能够提高石材的机械性能，并且防止石材内部水分子的蒸发以及外部水向内渗透，从而解决石材表面处理中防渗水的过程。尤其对于耐酸性较差的大理石，经过处理后，具有增强的耐酸性。
实施例1
本发明实施例提供了一种含有纳米固体粉料的新型晶面剂，所述新型晶面剂包括以下重量份的原料：5％的纳米固体粉料A，95％的含有机羧酸的混合物B。所述混合物B包括占其总重量的0.5％的低分子量有机二元羧酸、5％的高沸点有机溶剂、15％的有机硅聚合物、15％的无机硅酸盐、1％的SiO2晶体微粉、63.5％的水。
其中，所述纳米固体粉料A为纳米SiO2，所述低分子量有机二元羧酸为固体粉状丁二酸，所述高沸点有机溶剂为99.5％浓度的乙二醇，所述有机硅聚合物是甲基硅氧烷聚合物，所述无机硅酸盐为锂硅酸盐，所述SiO2晶体微粉为粒径≤10um的SiO2晶体微粉，所述水为工业纯净水。
本实施例中的所述混合物B的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备质量浓度为90％的甲基硅氧烷聚合物水溶液，质量浓度为45％的锂硅酸盐水溶液；
(2)称取浓度为99.5％的乙二醇放入密闭冷凝回流的设备中加热升温至60～80℃范围，在搅拌状态下，加入丁二酸至完全溶解为止，所述丁二酸完全溶解约需要20分钟时间；
(3)用高速分散搅拌机在转速10000rpm状态下，将SiO2晶体微粉加入工业纯净水中，搅拌30分钟至SiO2晶体微粉均匀分散在工业纯净水中；
(4)将步骤(2)制备好的溶液，在搅拌状态下，加入制备好的甲基硅氧烷聚合物水溶液中，持续搅拌20分钟至形成均匀溶液，然后再将均匀溶液加入制备好的锂硅酸盐水溶液，持续搅拌20分钟至形成均匀溶液；
(5)将步骤(4)制备好的溶液加入步骤(3)制备的溶液中，并用高速分散搅拌机搅拌30分钟即得到所述混合物B，该混合物B为水溶性悬浊液，高速分散搅拌机的转速为1000rpm；
所述纳米SiO2可以在所述混合物B的制备过程中加入也可以在所述混合物B用于石材表面的过程中加入，所述纳米SiO2的具体加入时间不做限定。
实施例2
本发明实施例提供了一种含有纳米固体粉料的新型晶面剂，所述新型晶面剂包括以下重量份的原料：25％的纳米固体粉料A，75％的含有机羧酸的混合物B。所述混合物B包括占其总重量的2％的低分子量有机二元羧酸，7％的高沸点有机溶剂，20％的有机硅聚合物，20％的无机硅酸盐，2％的SiO2晶体微粉，49％的水。
其中，所述纳米固体粉料A为纳米ZrO2，所述低分子量有机二元羧酸为固体粉状丁二酸和戊二酸的混合物，丁二酸和戊二酸的重量相同，所述高沸点有机溶剂为99.5％浓度的乙二醇，所述有机硅聚合物是丙基硅氧烷聚合物，所述无机硅酸盐为锂硅酸盐，所述SiO2晶体微粉为粒径≤10um的SiO2晶体微粉，所述水为工业纯净水。
本实施例中的所述混合物B的制备方法与实施例1中的相同，在此不再赘述。
实施例3
本发明实施例提供了一种含有纳米固体粉料的新型晶面剂，所述新型晶面剂包括以下重量份的原料：50％的纳米固体粉料A，50％的含有机羧酸的混合物B。所述混合物B包括占其总重量的3.0％的低分子量有机二元羧酸，10％的高沸点有机溶剂，25％的有机硅聚合物，25％的无机硅酸盐，5％的SiO2晶体微粉，32％的水。
其中，纳米固体粉料A为中性天然石材粉料，所述低分子量有机二元羧酸为固体粉末状的已二酸和戊二酸的混合物，已二酸和戊二酸的重量相同；所述高沸点有机溶剂为浓度同为99.5％的乙二醇和戊二醇的混合物，乙二醇和戊二醇的重量相同；所述有机硅聚合物是辛乙氧基硅氧烷聚合物，所述无机硅酸盐为锂硅酸盐水，所述SiO2晶体微粉为粒径≤10um的SiO2晶体微粉，所述水为工业纯净水。
本实施例中的所述混合物B的制备方法与实施例1中的相同，在此不再赘述。
实施例4
本发明实施例提供了一种含有纳米固体粉料的新型晶面剂，所述新型晶面剂包括以下重量份的原料：5％的纳米固体粉料A，95％的含有机羧酸的混合物B。所述混合物B包括占其总重量的1％的高分子量有机一元羧酸，5％的高沸点有机溶剂，15％的有机硅聚合物，15％的无机硅酸盐，1％的SiO2晶体微粉，63％的水。
其中，纳米固体粉料A为微碱性天然石材粉料，所述高分子量有机一元羧酸为固体粉状十二酸，所述高沸点有机溶剂为99.5％浓度的乙二醇单丁醚，所述有机硅聚合物为甲基硅氧烷聚合物，所述无机硅酸盐为锂硅酸盐，所述SiO2晶体微粉为粒径≤10um的SiO2晶体微粉，所述水为工业纯净水。
本实施例中的所述混合物B的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备质量浓度为90％的甲基硅氧烷水溶液，质量浓度为45％的锂硅酸盐水溶液；
(2)称取浓度为99.5％的乙二醇单丁醚放入密闭冷凝回流的设备中加热升温至60～80℃范围，在搅拌状态下，加入十二酸至完全溶解为止，所述十二酸完全溶解约需要20分钟时间；
(3)用高速分散搅拌机在转速10000rpm状态下，将SiO2晶体微粉加入工业纯净水中，搅拌30分钟至SiO2晶体微粉均匀分散在工业纯净水中；
(4)将步骤(2)制备好的溶液，在搅拌状态下，加入制备好的甲基硅氧烷聚合物水溶液中，持续搅拌20分钟至形成均匀溶液，然后再将均匀溶液加入制备好的锂硅酸盐水溶液，持续搅拌20分钟至形成均匀溶液；
(5)将步骤(4)制备好的溶液加入步骤(3)制备的溶液中，并用高速分散搅拌机搅拌30分钟即得到本发明所述的新型晶面剂，高速分散的转速为1000rpm；
所述微碱性天然石材粉料可以在所述混合物B的制备过程中加入也可以在所述混合物B用于石材表面的过程中加入，所述微碱性天然石材粉料的具体加入时间不做限定。
实施例5
本发明实施例提供了一种含有纳米固体粉料的新型晶面剂，所述新型晶面剂包括以下重量份的原料：20％的纳米固体粉料A，80％的含有机羧酸的混合物B。所述混合物B包括占其总重量的3％的高分子量有机一元羧酸，8％的高沸点有机溶剂，20％的有机硅聚合物，20％的无机硅酸盐，3％的SiO2晶体微粉，46％的水。
其中，纳米固体粉料A为中性合成石材粉料，所述高分子量有机一元羧酸为固体粉状十二酸和十八酸的混合物，所述高沸点有机溶剂为99.5％浓度的乙二醇单丁醚，所述有机硅聚合物为丙基硅氧烷聚合物，所述无机硅酸盐为锂硅酸盐，所述SiO2晶体微粉为粒径≤10um的SiO2晶体微粉，所述水为工业纯净水。
本实施例中的所述混合物B的制备方法与实施例5中的相同，在此不再赘述。
实施例6
本发明实施例提供了一种含有纳米固体粉料的新型晶面剂，所述新型晶面剂包括以下重量份的原料：50％的纳米固体粉料A，50％的含有机羧酸的混合物B。所述混合物B包括占其总重量的5％的高分子量有机一元羧酸，10％的高沸点有机溶剂，25％的有机硅聚合物，25％的无机硅酸盐，5％的SiO2晶体微粉，30％的水。
其中，纳米固体粉料A为微碱性合成石材粉料，所述高分子量有机一元羧酸为固体粉末状的十六酸和十八酸的混合物，十六酸和十八酸的重量相同；所述高沸点有机溶剂为乙二醇单丁醚和戊二醇单丁醚的混合物，乙二醇单丁醚和戊二醇单丁醚的重量相同；所述有机硅聚合物为辛乙氧基硅氧烷聚合物，所述无机硅酸盐为锂硅酸盐，所述SiO2晶体微粉为粒径≤10um的SiO2晶体微粉，所述水为工业纯净水。
本实施例中的所述混合物B的制备方法与实施例5中的相同，在此不再赘述。
本发明实施例1-6的晶面剂在不同石材上使用后石材表面光泽度和防滑系数的变化如下。石材表面光泽度和防滑系数分别采用《建筑装饰面材料镜向光泽度测定方法》(GB/T13891-2008)标准测定和《地面石材防滑性能等级划分及试验方法》(JC/T1050-2007)标准测定。
表1不同石材处理后的表面光泽度和防滑系数
Figure BDA0001756541700000101
由表1可以看出，本发明实施例的新型晶面剂明显提高了石材表面的光泽度和防滑系数，且效果优于市售已有同类商品K2指标。
综上所述，本发明实施例提供的含有纳米固体粉料的新型晶面剂，通过在以有机硅聚合物与无机硅酸盐相结合的晶面剂中引入纳米固体粉料从而提高了晶面剂在使用过程中与石材表面的结合力；同时加入纳米固体粉料增强了晶面剂的硬度使得经新型晶面剂处理过的石材在使用过程中不易磨损、且长期使用光泽度仍然很好；并且引入低分子量有机二元羧酸和高沸点有机溶剂进一步提高了晶面剂的附着力、防潮性能、抗返碱性能等，且有机羧酸在常温溶液中不会分解出酸性离子，呈中性状态，使得所述新型晶面剂在常温状态下存放稳定、安全且环保，尽而延长了新型晶面剂的使用寿命；而当用于石材表面时，低分子量有机二元羧酸在由高速配重晶硬机械的作用产生的高温环境条件下，分解出酸性离子，呈酸性状态，从而提高了新型晶面剂与石材界面的结合力。同时采用低分子量有机二元羧酸、高沸点有机溶剂、有机硅聚合物、无机硅酸盐、SiO2晶体微粉和水制备的晶面剂无刺激性气味、不易燃易爆且对施工人员无影响，能够很好的与石材进行结合增强石材表面的透亮度、硬度、耐磨性、防油防污性等性能。

Claims (10)

1.一种含有纳米固体粉料的新型晶面剂，其特征在于，所述新型晶面剂包括以下重量份的原料：
5％～50％的纳米固体粉料A；
50％～95％的含有机羧酸的混合物B；
其中，所述纳米固体粉料A选自SiO2、ZrO2、中性或微碱性天然或合成石材粉料中的一种或多种；
所述混合物B包括占混合物B总重量的0.5％～5.0％的有机羧酸、5％～10％的高沸点有机溶剂、15％～25％的有机硅聚合物、15％～25％的无机硅酸盐、1％～5％的SiO2晶体微粉、30％～63.5％的水。
2.根据权利要求1所述的含有纳米固体粉料的新型晶面剂，其特征在于，所述纳米固体粉料的平均直径为10nm～100nm。
3.根据权利要求1所述的含有纳米固体粉料的新型晶面剂，其特征在于，所述有机羧酸选自低分子量有机二元羧酸、高分子量有机一元羧酸中的一种。
4.根据权利要求3所述的含有纳米级固体粉料的新型晶面剂，其特征在于，所述低分子量有机二元羧酸选自含有4～10个碳原子的有机二元羧酸中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的含有纳米固体粉料的新型晶面剂，其特征在于，所述高分子量有机一元羧酸选自含有12～20个碳原子的有机一元羧酸中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的含有纳米固体粉料的新型晶面剂，其特征在于，所述低分子量有机二元羧酸选自丁二酸、已二酸、戊二酸中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的含有纳米固体粉料的新型晶面剂，其特征在于，所述高分子量有机一元羧酸选自十二酸、十六酸、十八酸中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的含有纳米固体粉料的新型晶面剂，其特征在于，所述高沸点有机溶剂选自有机多元醇中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的含有纳米固体粉料的新型晶面剂，其特征在于，所述有机硅聚合物选自甲基硅氧烷、丙基硅氧烷、辛乙氧基硅氧烷中的一种。
10.根据权利要求1所述的含有纳米固体粉料的新型晶面剂，其特征在于，所述无机硅酸盐为锂硅酸盐。
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