CN111057428B - 一种玻化砖表面处理剂与处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种玻化砖表面处理剂与处理方法，其中，一种玻化砖表面处理剂包括水性涂料、硅溶胶、钠水玻璃和锂水玻璃。当所述表面处理剂应用于处理玻化砖时，硅溶胶中的纳米二氧化硅能够渗透到玻化砖表面孔隙内并均匀分散形成渗透涂层，从而填充玻化砖内部微孔隙，并阻隔外界的水分和污渍渗入，起到增强玻化砖的表面硬度、隔绝水分和污渍的效果。可以理解的，本发明的技术方案能够提高玻化砖表面涂层的耐磨性能，防止水分和污渍进入到玻化砖。
Description
技术领域
本发明涉及建筑装饰材料及施工技术领域，特别涉及一种玻化砖表面处理剂与处理方法。
背景技术
玻化砖采用人工复合多晶体材料制备而成，具有耐高温、高硬度、耐磨损、耐腐蚀、低膨胀系数等特点，广泛应用于建筑装修。玻化砖经过1200℃以上高温烧结，其吸水率低于0.5％。抛光处理后的玻化砖，会形成许多肉眼看不见的微细孔隙，水分和污渍很容易通过这些微细孔隙进入到玻化砖内部。目前，大多采用纳米蜡乳液处理玻化砖，以防止水分和污渍的进入。纳米蜡乳液作为一种不透气的密封剂，当玻化砖表面涂覆纳米蜡乳液后，纳米蜡乳液在玻化砖表面形成高密封性的涂层，以此阻止外界的水分和污渍渗入到玻化砖内部，起到了隔绝水分和污渍的效果。然而，纳米蜡乳液形成的涂层强度低，很容易磨损，无法长期保持玻化砖的耐污性和防水性。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种玻化砖表面处理剂，旨在提高涂层的耐磨性，防止水分和污渍进入到玻化砖。
为实现上述目的，本发明提出的一种玻化砖表面处理剂，包括水性涂料和硅溶胶。
可选地，所述硅溶胶的固含量为25％至35％，所述硅溶胶的质量为所述水性涂料质量的10％至15％。
可选地，所述玻化砖表面处理剂还包括钠水玻璃。
可选地，所述钠水玻璃中硅酸钠的质量分数为50％至60％，所述钠水玻璃的质量为所述水性涂料质量的0.5％至1.5％。
可选地，所述玻化砖表面处理剂还包括锂水玻璃。
可选地，所述锂水玻璃中硅酸锂的质量分数为50％至60％，所述锂水玻璃的质量为所述水性涂料质量的0.6％至0.9％。
可选地，所述水性涂料包括水性丙烯酸酯涂料、水性聚氨酯涂料、水性环氧树脂涂料及水性醇酸树脂涂料中的一种。
可选地，所述硅溶胶中二氧化硅的粒径为20nm至30nm。
本发明还提出一种玻化砖表面处理方法，包括以下步骤：
清理玻化砖表面，将上述的玻化砖表面处理剂涂覆于所述玻化砖表面，干燥所述玻化砖，得到表面处理后的玻化砖。
可选地，所述“干燥所述玻化砖”的步骤之后还包括：
采用砂纸打磨所述玻化砖，以使所述玻化砖表面平整。
本发明提出了一种玻化砖表面处理剂，其包括水性涂料和硅溶胶。这样，混合有水性涂料和硅溶胶的表面处理剂涂覆于玻化砖表面时，硅溶胶中的纳米二氧化硅能够渗透到玻化砖表面孔隙内并均匀分散形成渗透涂层，从而填充玻化砖内部微孔隙，并阻隔外界的水分和污渍渗入，起到增强表面硬度、隔绝水分和污渍的效果。由于二氧化硅的硬度高，从而在玻化砖表面所形成的涂层具有高硬度的特点，涂层不易磨损，以此具备良好的耐磨性能。可以理解的，本发明的技术方案能够提高玻化砖表面涂层的耐磨性能，防止了水分和污渍进入到玻化砖。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明提出一种玻化砖表面处理剂。
在本发明一实施例中，一种玻化砖表面处理剂，包括水性涂料和硅溶胶。
本发明提出了一种玻化砖表面处理剂，其包括水性涂料和硅溶胶。这样，混合有水性涂料和硅溶胶的表面处理剂涂覆于玻化砖表面时，硅溶胶中的纳米二氧化硅能够渗透到玻化砖表面孔隙内并均匀分散形成渗透涂层，从而填充玻化砖内部微孔隙，并阻隔外界的水分和污渍渗入，起到增强表面硬度、隔绝水分和污渍的效果。由于二氧化硅的硬度高，从而在玻化砖表面所形成的涂层具有高硬度的特点，涂层不易磨损，以此具备良好的耐磨性能。可以理解的，本发明的技术方案能够提高玻化砖表面涂层的耐磨性能，防止了水分和污渍进入到玻化砖。
并且，在本发明的技术方案中，当所述表面处理剂应用于玻化砖的表面处理时，硅溶胶中二氧化硅表面具有羟基的存在，羟基能够与水性涂料中的极性基团发生键合作用，以此在一定程度上提高涂层的交联密度，从而进一步提高了涂层的硬度、耐水性和耐碱性。
在本发明一实施例中，所述硅溶胶的固含量为25％至35％，所述硅溶胶的质量为所述水性涂料质量的10％至15％。当二氧化硅的质量含量过高时，二氧化硅粒子之间的相互作用增强，以此造成应力集中，对所制备涂层的形变具有一定的抑制作用，从而造成涂层力学强度的下降；当二氧化硅的质量含量过低时，无法保证得到高致密度涂层，从而涂层的硬度、耐水性和耐碱性达不到要求。本发明通过调整硅溶胶中二氧化硅的含量，以此使得二氧化硅均匀分散于涂层并与水性涂料中的极性基团形成稳定作用，从而保证了高硬度和高致密度涂层的制备。需要说明的是，所述硅溶胶的固含量优选为30％，当然，本发明实施例还可以根据硅溶胶的固含量适当调整硅溶胶的加入量，本发明实施例不受限于此，以上方式均在本发明实施例的保护范围之内。
在本发明一实施例中，所述玻化砖表面处理剂还包括钠水玻璃。本发明实施例在水性涂料中引入钠水玻璃，钠水玻璃作为一种无机粘结剂，钠水玻璃中含有硅酸钠，硅酸钠具有较好的成膜性，其加入到水性涂料中，进一步增强了水性涂料在玻化砖表面的成膜性，以此增强了水性涂料在玻化砖表面的粘结强度，进一步提高了涂层的耐磨性。
在本发明一实施例中，所述钠水玻璃中硅酸钠的质量分数为50％至60％，所述钠水玻璃的质量为所述水性涂料质量的0.5％至1.5％。优选的，所述钠水玻璃中硅酸钠的质量分数为55％。
在本发明一实施例中，所述玻化砖表面处理剂还包括锂水玻璃。由于锂水玻璃的独特性能，因而其有广泛的用途。锂水玻璃作为表面处理剂，锂水玻璃具有与玻化砖等表面反应成膜的特性。
在本发明一实施例中，所述锂水玻璃中硅酸锂的质量分数50％至60％，所述锂水玻璃的质量为所述水性涂料质量的0.6％至0.9％。优选的，所述锂水玻璃中硅酸锂的质量分数为55％，以形成高硬度和高致密度涂层，从而保证了涂层的硬度、耐水性和耐碱性。
需要说明，所述钠水玻璃中SiO2与Na2O的物质的量之比为钠水玻璃的模数，一般钠水玻璃的模数在1.5～3.5之间。钠水玻璃的模数会影响钠水玻璃的溶解度以及粘度，模数越大，固态的钠水玻璃越难溶于水，越易于分解硬化，且粘度越大。优选的，所述钠水玻璃的模数为2.0。钠水玻璃可以快速形成硅酸钠胶体，阻塞玻化砖里的毛细孔，有效地提高玻化砖的抗渗能力。硬化后的主要成分为硅凝胶，形成较稳定的二氧化硅网状骨架，具有较好的粘结力和耐热性好，但耐水性较差。
锂水玻璃中SiO2与Li2O的物质的量之比为锂水玻璃的模数，锂水玻璃的模数对锂水玻璃的稳定性、粘度、渗透性等性能有很大影响。不同模数的锂水玻璃所制备水性涂料的性能不同，当锂水玻璃的模数较低时，水性涂料的凝胶化时间较长，涂刷水性涂料的玻化砖吸水率较大；当锂水玻璃的模数较高时，水性涂料的凝胶化时间过短，水性涂料贮存稳定性较差，涂刷水性涂料后的玻化砖表面易出现半透明的结晶物。优选的，所述锂水玻璃的硅酸锂模数为4.8。
锂水玻璃水溶液具有自干性，能生成不溶于水的干膜，耐干湿交替性极好，但在光洁表面上形成的干膜不连续、附着力差。本发明采用锂水玻璃和钠水玻璃混合使用，加上锂离子半径比钠离子半径小得多，二者相容性极好，显著改善了钠水玻璃的耐水性能和锂水玻璃的粘结性能，并降低了玻化砖表面处理剂的制备成本。
在本发明一实施例中，所述水性涂料包括水性丙烯酸酯涂料、水性聚氨酯涂料、水性环氧树脂涂料及水性醇酸树脂涂料中的一种。需要说明的是，本发明可以采用不同的水性涂料，水性涂料可以为水性丙烯酸酯涂料、水性聚氨酯涂料、水性环氧树脂涂料或者水性醇酸树脂涂料，本发明实施例所述水性涂料为水性丙烯酸酯涂料，水性丙烯酸酯涂料含有极性基团，所述极性基团包括羟基和羧基，以此通过极性基团与二氧化硅表面羟基发生键合作用，从而提高涂层的交联密度，以此保证涂层的硬度、耐水性和耐碱性。
在本发明一实施例中，所述硅溶胶中二氧化硅的粒径为20nm至30nm。需要说明的是，二氧化硅的粒径越小，比表面积越大，表面吸附力越强。本发明实施例通过调节二氧化硅的粒径，以此增强了二氧化硅在涂层表面的结合力，从而防止了二氧化硅从涂层表面脱落，提高了涂层的耐磨性能。
本发明还提出一种玻化砖表面处理方法，包括上述玻化砖表面处理剂，所述玻化砖表面处理剂参照上述实施例，由于玻化砖表面处理方法采用了上述所述实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。本发明实施例提出玻化砖表面处理方法，包括以下步骤：清理玻化砖表面，将玻化砖表面处理剂涂覆于所述玻化砖表面，干燥所述玻化砖，得到表面处理后的玻化砖。需要说明的是，当玻化砖表面有纳米蜡涂层时，要先处理玻化砖表面的纳米蜡涂层，待纳米蜡涂层清除之后再涂覆表面处理剂。当然，将玻化砖表面处理剂置于玻化砖中心时，可以采用羊毛排刷轻轻摊刷表面处理剂，并逐步增大摊刷作用力，以使表面处理剂充分渗透到玻化砖的表面孔隙内，再常温干燥，待玻化砖表面的表面处理剂固化，得到表面处理后的玻化砖。
在本发明一实施例中，所述“干燥所述玻化砖”的步骤之后还包括：采用砂纸打磨所述玻化砖，以使所述玻化砖表面平整。为了使得玻化砖表面形成均一稳定的耐磨涂层，本发明实施例可以采用不同型号的砂纸打磨玻化砖。具体来说，先采用砂纸垫包裹1000号水砂纸，边加水边打磨，待玻化砖表面打磨平整后，干燥玻化砖；再将表面处理剂置于玻化砖的表面中心，用羊毛排刷轻轻摊刷表面处理剂；待表面处理剂固化干燥后，接着采用砂纸垫包裹2000号水砂纸，从而得到高平整性的耐磨涂层。
具体来说，一种玻化砖表面处理方法，包括以下步骤：
第一步，清理和干燥玻化砖表面，当玻化砖表面有纳米蜡涂层，要清除玻化砖表面的纳米蜡涂层。
第二步，将玻化砖表面处理剂置于玻化砖的表面中心，用羊毛排刷轻轻摊刷，并逐渐增大摊刷作用力，以使表面处理剂充分渗透到玻化砖的表面孔隙内，再将玻化砖放置于无尘干燥处进行常温干燥固化。
第三步，待玻化砖表面的表面处理剂干燥固化后，采用砂纸垫包裹1000号水砂纸，边加水边打磨，将玻化砖表面打磨平整，并干燥处理平整后的玻化砖。
第四步，再将玻化砖表面处理剂置于玻化砖的表面中心，用羊毛排刷轻轻摊刷，并逐渐增大摊刷作用力，以使表面处理剂充分渗透到玻化砖的表面孔隙内，再将玻化砖放置于无尘干燥处进行常温干燥固化。
第五步，待玻化砖表面的表面处理剂干燥固化后，采用砂纸垫包裹2000号水砂纸，边加水边打磨，直至玻化砖表面打磨平整，干燥处理玻化砖，即得到表面改性后的玻化砖。
下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
本发明实施例向水性丙烯酸酯涂料中加入不同质量的硅溶胶，得到了不同硅溶胶质量含量的玻化砖表面处理剂，其中，A组为水性丙烯酸酯涂料，B组加入水性丙烯酸酯涂料质量5％的硅溶胶，C组加入水性丙烯酸酯涂料质量10％的硅溶胶，以此类推，D组加入水性丙烯酸酯涂料质量15％的硅溶胶，同时将不同玻化砖表面处理剂涂覆于玻化砖表面，并检测玻化砖的硬度、耐水性和耐碱性，结果如表1所示：
表1
| 试验组别 | 试验组分 | 硬度 | 耐水性 | 耐碱性 |
| A组 | 水性丙烯酸酯涂料 | 2B | 2 | 2 |
| B组 | 水性丙烯酸酯涂料+5％硅溶胶 | 2B | 1 | 2 |
| C组 | 水性丙烯酸酯涂料+10％硅溶胶 | 1B | 1 | 1 |
| D组 | 水性丙烯酸酯涂料+15％硅溶胶 | 1B | 2 | 1 |
从表1可以看出，随着硅溶胶质量浓度的增大，玻化砖表面处理剂的硬度、耐水性和耐碱性逐渐增强。在硅溶胶质量为水性丙烯酸酯涂料质量的10％，玻化砖表面处理剂的硬度、耐水性和耐碱性达到最高值。
实施例2
本发明实施例以C组的试验组分为基础，向C组的试验组分中加入不同质量的钠水玻璃，得到了不同钠水玻璃质量含量的玻化砖表面处理剂，其中，C1组为水性丙烯酸酯涂料+10％硅溶胶，C2组在C1组的试验组分基础上加入水性丙烯酸酯涂料质量0.5％的钠水玻璃，C3组在C1组的试验组分基础上加入水性丙烯酸酯涂料质量1.0％的钠水玻璃，以此类推，C4组加入水性丙烯酸酯涂料质量1.5％的钠水玻璃，同时将不同玻化砖表面处理剂涂覆于玻化砖表面，并检测玻化砖的硬度、耐水性和耐碱性，结果如表2所示：
表2
| 试验组别 | 试验组分 | 硬度 | 耐水性 | 耐碱性 |
| C1组 | C组组分 | 1B | 1 | 1 |
| C2组 | C组组分+0.5％钠水玻璃 | H | 1 | 2 |
| C3组 | C组组分+1.0％钠水玻璃 | H | 2 | 2 |
| C4组 | C组组分+1.5％钠水玻璃 | 2H | 2 | 2 |
从表2可以看出，随着钠水玻璃质量浓度的增大，玻化砖表面处理剂的硬度逐渐增强，而耐水性和耐碱性逐渐减弱。
实施例3
为了进一步提高表面处理剂的耐水性和耐碱性，本发明以C4组的试验组分为基础，在此基础上加入不同质量含量的锂水玻璃，得到了不同锂水玻璃质量含量的玻化砖表面处理剂，其中，C41组为水性丙烯酸酯涂料+10％硅溶胶+1.5％钠水玻璃，C42组在C41组基础上加入水性丙烯酸酯涂料质量0.3％的锂水玻璃，C43组加入水性丙烯酸酯涂料质量0.6％的锂水玻璃，以此类推，C44组加入水性丙烯酸酯涂料质量0.9％的锂水玻璃，同时将不同玻化砖表面处理剂涂覆于玻化砖表面，并检测玻化砖的硬度、耐水性和耐碱性，结果如表3所示：
表3
| 试验组别 | 试验组分 | 硬度 | 耐水性 | 耐碱性 |
| C41组 | C4组组分 | 2H | 2 | 2 |
| C42组 | C41组组分+0.3％锂水玻璃 | 2H | 1 | 1 |
| C43组 | C41组组分+0.6％锂水玻璃 | 2H | 0 | 0 |
| C44组 | C41组组分+0.9％锂水玻璃 | 2H | 0 | 0 |
从表3可以看出，随着锂水玻璃质量浓度的增大，玻化砖表面处理剂的耐水性和耐碱性逐渐增强。在锂水玻璃质量为水性丙烯酸酯涂料质量的0.6％，玻化砖表面处理剂的硬度、耐水性和耐碱性达到最高值。
实施例4
为了进一步提高玻化砖表面处理剂的硬度、耐水性和耐碱性，本发明实施例向水性丙烯酸酯涂料中加入了不同质量含量的组分，以得到性能最优的玻化砖表面处理剂，其中，第一组为水性丙烯酸酯涂料，第二组为水性丙烯酸酯涂料+7％硅溶胶+0.8％钠水玻璃+0.6％锂水玻璃，第三组为水性丙烯酸酯涂料+10％硅溶胶+1.0％钠水玻璃+0.6％锂水玻璃，第四组为水性丙烯酸酯涂料+15％硅溶胶+1.5％钠水玻璃+0.9％锂水玻璃，当然，本发明实施例也可以采用其他水性涂料代替水性丙烯酸酯涂料，同时将不同表面处理剂涂覆于玻化砖表面，并检测玻化砖的硬度、耐水性和耐碱性，结果如表4所示：
表4
| 试验组别 | 硬度 | 耐水性 | 耐碱性 |
| 第一组 | 2B | 2 | 2 |
| 第二组 | H | 1 | 1 |
| 第三组 | 2H | 0 | 1 |
| 第四组 | 2H | 0 | 0 |
从表4可以看出，当硅溶胶含量为水性丙烯酸酯涂料质量的15％，钠水玻璃含量为水性丙烯酸酯涂料质量的1.5％，锂水玻璃含量为水性丙烯酸酯涂料质量的0.9％时，玻化砖表面处理剂的硬度、耐水性和耐碱性达到最高值。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种玻化砖表面处理剂，其特征在于，包括水性涂料和硅溶胶；
所述硅溶胶的固含量为25％至35％，所述硅溶胶的质量为所述水性涂料质量的10％至15％；
所述玻化砖表面处理剂还包括钠水玻璃；
所述钠水玻璃中硅酸钠的质量分数为50％至60％，所述钠水玻璃的质量为所述水性涂料质量的0.5％至1.5％。
2.如权利要求1所述的玻化砖表面处理剂，其特征在于，所述玻化砖表面处理剂还包括锂水玻璃。
3.如权利要求2所述的玻化砖表面处理剂，其特征在于，所述锂水玻璃中硅酸锂的质量分数为50％至60％，所述锂水玻璃的质量为所述水性涂料质量的0.6％至0.9％。
4.如权利要求1至3中任一项所述的玻化砖表面处理剂，其特征在于，所述水性涂料包括水性丙烯酸酯涂料、水性聚氨酯涂料、水性环氧树脂涂料及水性醇酸树脂涂料中的一种。
5.如权利要求1至3中任一项所述的玻化砖表面处理剂，其特征在于，所述硅溶胶中二氧化硅的粒径为20nm至30nm。
6.一种玻化砖表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
清理玻化砖表面，将权利要求1至5中任一项所述的玻化砖表面处理剂涂覆于所述玻化砖表面，干燥所述玻化砖，得到表面处理后的玻化砖。
7.如权利要求6所述的玻化砖表面处理方法，其特征在于，所述“干燥所述玻化砖”的步骤之后还包括：
采用砂纸打磨所述玻化砖，以使所述玻化砖表面平整。
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