CN111484778A - 一种交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料，包括分散相和连续相，所述分散相和连续相之间的重量比为1∶1；其中，所述分散相包括：去离子水5～20份，保护胶2～4份，水性聚氨酯树脂30～40份，白砂30～40份，无机颜料桨1～5份，防霉防腐剂0.1～0.3份，成膜助剂2～5份，缔合型流变剂5～7份，內交联剂1～2份，各组分以重量份计；所述连续相包括：去离子水5～15份，隔离剂3～5份，哑光粉5～8份，水性丙烯酸硅共聚树脂40～50份，成膜助剂3～5份，防沉剂4～5份，防霉防腐剂0.1～0.2份，外交联剂8～10份，缔合型流变剂3～4份，各组分以重量份计。本发明涂料是火烧面花岗岩石材的理想替代品。

Description

一种交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种涂料材料，具体涉及一种交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料。

背景技术

天然花岗岩因耐久性优良，质地坚硬，质感丰富，耐久性好，经磨光处理后光亮如镜，有华丽高贵的装饰效果和保护功效，在高档外墙装饰工程中应用较广。但天然石材作为一种脆性材料，其材质均匀性较差，弯曲强度离散性大，在生成、开采、加工过程中难免会产生一些轻微而又不易发现的内伤。而且过量开采会造成水土流失，不利于生态环境的保护。石材在幕墙过程中虽然不承担立体结构的荷载，但必须承受自重、风、地震和温度等荷载及作用的影响，且接缝处容易隐藏污垢和浸水，从而影响美观。因此即使使用的石材符合国家产品标准的规定，但仍难免在若干年后存在安全隐患，而且造价昂贵，又有一定的辐射性，从环保节能方面考虑，应呈逐渐下降趋势。

人们一直在研究仿花岗岩涂料来替代天然花岗岩，目前常见的仿花岗岩涂料品种主要有：天然真石漆、岩片仿花岗岩真石漆、水包水多彩涂料、彩片涂料等。这些替代品均只能仿制光面花岗岩石材，但市场上的毛面（或火烧面）花岗岩石材这些替代品就显得无能为力。目前市场上也有应用于内外墙的水包砂多彩涂料，其技术是在水包水多彩涂料本身的原有的电荷平衡和亲水亲油两性平衡原理基础上通过阳离子保护胶体和阴离子的液态色粒不相溶性进行包裹和保护，用石英砂代替了分散相中体质颜料如重钙或高岭土，色点和色粒并没有做实质性有效性的性能优化，仍然采用简单的类似蛋清包蛋黄的物理包覆，致产品色粒没有韧性，石英砂的引入比重增加色粒相当脆弱，不够稳定，运输震荡过程容易沉底致色粒破坏，贮存容易渗色、串色，致连续相颜色混浊现象；喷涂施工后色粒模糊不清晰，且涂膜有光泽，还要通过施涂哑光罩面漆才会有火烧面的哑光效果。最终效果质感差，且施工造价高等原因，并没有真正形成商业化和产业化。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种可控性强、色粒大小可控、色粒韧性好，稳定性高、石材质感强的交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料。

技术方案：本发明所述交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料，包括分散相、连续相，所述分散相、连续相之间的重量比为1∶1；其中，所述分散相包括：去离子水5～20份，保护胶2～4份，水性聚氨酯树脂30～40份，白砂30～40份，无机颜料桨1～5份，防霉防腐剂0.1～0.3份，成膜助剂2～5份，缔合型流变剂5～7份，內交联剂1～2份，各组分以重量份计；所述连续相包括：去离子水5～15份，隔离剂3～5份，哑光粉5～8份，水性丙烯酸硅共聚树脂40～50份，成膜助剂3～5份，防沉剂4～5份，防霉防腐剂0.1～0.2份，外交联剂8～10份，缔合型流变剂3～4份，各组分以重量份计；以上各组分均为市售产品。

优选地，所述保护胶为市售的羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、黄原胶、海藻胶、瓜尔豆胶和魔芋胶中的任意一种或几种的混合物。

优选地，所述水性聚氨酯树脂为市售脂肪族聚氨酯水分散体。

优选地，所述白砂为80-120目和120-200目天然白砂或人工烧结白砂。

优选地，所述內交联剂为基于六亚甲基二异氰酯(HDI)的亲水性脂肪族聚异氰酸酯，其NCO含量（%）≥13，固含量≥75%，当然其他水性异氰酸酯，比如芳香族聚异氰酸酯也可以使用，但是仅能作为室内涂料使用，不能作为室外涂料使用。

优选地，所述隔离剂为硅酸镁锂（俗称人工合成粘土）、硅酸镁铝、亲水性的有机膨润土、焦磷酸盐和磷酸酯中的任意一种或几种的混合物。

优选地，所述防沉剂为市售的凹凸棒土、无机膨润土、蒙脱石和无机凝胶中的任意一种或几种的混合物。

优选地，所述外交联剂为市售的硅酸钠、硅酸钾、硅酸、有机硼螯合物、有机钛螯合物中的任意一种或几种的混合物。

优选地，所述缔合型流变剂为亚克力缔合型流变剂和PU缔合型流变剂中的任意一种或两种混合物。

优选地，所述哑光粉为亲水性的气相二氧化硅。

本发明所述的交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将分散相中的去离子水，保护胶，水性聚氨酯树脂，防霉防腐剂，成膜助剂，缔合型流变剂和白砂及无机颜料桨混合并低速分散至均匀流体状，然后将內交联剂在低速状态加入其中混匀，分散相中內交联剂与其它高分子聚合物之间发生微凝胶化反应，完成內交联反应，生成柔韧的彩色凝胶体；

（2）将连续相中的去离子水，隔离剂、防沉剂和哑光粉混合并高速分散至完全溶解后，将连续相余下的各组份低速混合均匀成连续相乳液备用；

（3）将软凝胶体在使用切割式桨叶式分散盘低速低剪切下缓慢的加入连续相乳液中，剪切成小拇指头大小的软凝胶粒，连续相中的外交联剂与软凝胶粒表面的高聚物发生微凝胶反应生成柔韧薄层透明保护胶衣，完成外交联反应，稳定地包覆在软凝胶粒表面，形成一个稳定胶状保护体系；

（4）再通过造粒设备将步骤（3）中的大凝胶粒进一步切割成所需粒径小凝胶粒，最后调节粘度即得成品。

作为优选地，本发明所述的交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料的制备方法，包括如下步骤：

步骤（1）中分散相的混合均匀的方法为：将部分去离子水、保护胶和防霉防腐剂混合，搅拌至均匀状态，慢慢加入水性聚氨酯树脂、余量的去离子水和成膜助剂混匀，然后用缔合型流变剂调整粘度至110±5ku后在低速状态加入白砂拌匀，最后加入水性聚异氰酸酯交联反应呈软凝胶体；

步骤（2）中连续相的混合均匀的方法为：将去离子水、隔离剂、防沉剂和哑光粉高速分散至完全溶解，再加入防霉防腐剂、水性丙烯酸硅共聚树脂和外交联剂混匀；

步骤（3）为将步骤（1）缓慢加入步骤（2）使用切割式桨叶式分散盘低速低剪切成大颗粒软凝胶体，同时连续相中的外交联剂与软凝胶粒表面的高聚物发生微凝胶反应即完成外交联反应，稳定地包覆在软凝胶粒表面，形成一个更加稳定胶状保护体系；

步骤（4）为将步骤（3）的大软凝胶粒再通过造粒设备制成所需粒径小凝胶粒，最后用缔合型流变剂调节粘度至90-100KU即得成品。

有益效果： 1、本发明产品是采用复合化学交联技术的全水性产品，稳定性极好，涂布率高的环保装饰材料，其产品使用寿命可达20年以上，是火烧面花岗岩石材的理想替代品，产品各项性能优异，既符合环保节能要求，又能达到高档墙面装饰要求，是一种极具潜力的环保型建筑涂料；2、本发明产品通过利用高分子材料的凝胶特性得以在已分散的色粒表面(也称色漆颗料表面)和内部形成柔韧的保护膜，从而阻止二次凝聚；本发明原理是以物理化学体系中的胶体化学和表面化学的理论作为产品配方设计的基本理论依据，融入了物质的物理变化及化学反应的多项转化，包括水包水乳化技术，内外交联技术，将液态的水性聚氨酯树脂提炼成胶体状的水性彩色柔韧颗粒，并均匀地悬浮在特定的水性介质中，最终形成了多姿多彩的、颗粒大小可控的高分子液态胶状的共聚物，它不但具有高档建筑涂料的所有特性，更具极强的耐候性、抗酸雨、抗龟裂性和环保性以及花岗石等特性，特别是其模仿火烧面花岗石的效果已达炉火纯青、真假难辨的地步。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：一种交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料，包括分散相和连续相，所述分散相和连续相之间的重量比为1∶1；

其中，所述分散相包括：去离子水5份，保护胶2份，水性聚氨酯树脂30份，白砂30份，无机颜料桨1份，防霉防腐剂0.1份，成膜助剂2份，缔合型流变剂5份，內交联剂1份，各组分以重量份计；所述连续相包括：去离子水9份，隔离剂3份，哑光粉5份，水性丙烯酸硅共聚树脂40份，成膜助剂3份，防沉剂4份，防霉防腐剂0.1份，外交联剂8份，缔合型流变剂4份，各组分以重量份计。

所述保护胶为羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、黄原胶、海藻胶、瓜尔豆胶和魔芋胶中的任意一种或几种的混合物。所述水性聚氨酯树脂为脂肪族聚氨酯水分散体。所述內交联剂为基于六亚甲基二异氰酯的亲水性脂肪族聚异氰酸酯。所述隔离剂为硅酸镁锂、硅酸镁铝、亲水性的有机膨润土、焦磷酸盐和磷酸酯中的任意一种或几种的混合物。所述防沉剂为凹凸棒土、无机膨润土、蒙脱石和无机凝胶中的任意一种或几种的混合物。所述外交联剂为硅酸钠、硅酸钾、硅酸、有机硼螯合物、有机钛螯合物中的任意一种或几种的混合物。所述缔合型流变剂为亚克力缔合型流变剂和PU缔合型流变剂中的任意一种或两种混合物。以上原料均来自市售常见材料。

上述的交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将分散相中的去离子水，保护胶，水性聚氨酯树脂，防霉防腐剂，成膜助剂，缔合型流变剂，白砂混合并低速分散至均匀流体状，最后将內交联剂在低速状态加入其中混匀，分散相内部不同高分子聚合物之间（水性聚氨酯树脂和水性聚异氰酸酯）发生微凝胶化反应，大约30分钟完成，即内交联技术，生成稳定的柔韧的彩色凝胶体备用；

（2）将连续相中的去离子水，隔离剂、防沉剂，哑光粉混合并高速分散至完全溶解后，将余下的各组份低速混合均匀成连续相乳液；

（3）将步骤（1）软凝胶体在使用切割式桨叶式分散盘低速低剪切下缓慢的加入连续相乳液中，剪切成小拇指头大小的软凝胶粒即可，软凝胶颗粒与连续相不相溶，将连续相中的凝胶颗粒再用专用造粒设备进一步切割成所需粒径的软凝胶粒，粒径大小可根据要求调整确定，当软凝胶粒接触分散相中的外交联剂，便与软凝胶粒表面的高聚物再发生凝胶反应生成柔韧薄层透明保护胶衣，大约15分钟完成，即外交联技术，稳定地包覆在软凝胶粒表面，阻止膜内的涂料组份及膜外的连续相组份的相互扩散外，还能够防止涂料颗粒之间发生聚集、凝结，从而形成一个稳定胶状保护体系；

（4）将步骤（3）所得的胶状保护体系用缔合型流变剂调整粘度至90-100KU即得本发明产品交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料。

实施例2：一种交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料，包括分散相和连续相，所述分散相和连续相之间的重量比为1∶1；

其中，所述分散相包括：去离子水10份，保护胶4份，水性聚氨酯树脂40份，白砂35份，无机颜料桨2份，防霉防腐剂0.3份，成膜助剂5份，缔合型流变剂5份，內交联剂1份，各组分以重量份计；所述连续相包括：去离子水15份，隔离剂5份，哑光粉8份，水性丙烯酸硅共聚树脂50份，成膜助剂6份，防沉剂5份，防霉防腐剂0.2份，外交联剂8份，缔合型流变剂5份，各组分以重量份计。

所述保护胶为羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、黄原胶、海藻胶、瓜尔豆胶和魔芋胶中的任意一种或几种的混合物。所述水性聚氨酯树脂为脂肪族聚氨酯水分散体。所述內交联剂为基于六亚甲基二异氰酯的亲水性脂肪族聚异氰酸酯。所述隔离剂为硅酸镁锂、硅酸镁铝、亲水性的有机膨润土、焦磷酸盐和磷酸酯中的任意一种或几种的混合物。所述防沉剂为凹凸棒土、无机膨润土、蒙脱石和无机凝胶中的任意一种或几种的混合物。所述外交联剂为硅酸钠、硅酸钾、硅酸、有机硼螯合物、有机钛螯合物的任意一种或几种的混合物。所述缔合型流变剂为亚克力缔合型流变剂和PU缔合型流变剂中的任意一种或两种混合物。

上述的交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将分散相中的去离子水，保护胶，水性聚氨酯树脂，防霉防腐剂，成膜助剂，缔合型流变剂，白砂混合并低速分散至均匀流体状，最后将內交联剂在低速状态加入其中混匀，分散相内部不同高分子聚合物之间（水性聚氨酯树脂和水性聚异氰酸酯）发生微凝胶化反应，大约30分钟完成，即内交联技术，生成稳定的柔韧的彩色凝胶体备用；

（2）将连续相中的去离子水，隔离剂、防沉剂，哑光粉混合并高速分散至完全溶解后，将余下的各组份低速混合均匀成连续相乳液；

（3）将步骤（1）软凝胶体在使用切割式桨叶式分散盘低速低剪切下缓慢的加入连续相乳液中，剪切成小拇指头大小的软凝胶粒即可，软凝胶颗粒与连续相不相溶，将连续相中的凝胶颗粒再用专用造粒设备进一步切割成所需粒径的软凝胶粒，粒径大小可根据要求调整确定，当软凝胶粒接触分散相中的外交联剂，便与软凝胶粒表面的高聚物再发生凝胶反应生成柔韧薄层透明保护胶衣，大约15分钟完成，即外交联技术，稳定地包覆在软凝胶粒表面，阻止膜内的涂料组份及膜外的连续相组份的相互扩散外，还能够防止涂料颗粒之间发生聚集、凝结，从而形成一个稳定胶状保护体系；

（4）将步骤（3）所得的胶状保护体系用缔合型流变剂调整粘度至90-100KU即得本发明产品交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料。

实施例3：一种交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料，包括分散相和连续相，所述分散相和连续相之间的重量比为1∶1；

其中，所述分散相包括：去离子水8份，保护胶3份，水性聚氨酯树脂35份，白砂38份，无机颜料桨3份，防霉防腐剂0.2份，成膜助剂4份，缔合型流变剂6份，內交联剂1.5份，各组分以重量份计；所述连续相包括：去离子水15份，隔离剂4份，哑光粉6份，水性丙烯酸硅共聚树脂47份，成膜助剂4份，防沉剂4份，防霉防腐剂0.2份，外交联剂10份，缔合型流变剂4份，各组分以重量份计。

所述保护胶为羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、黄原胶、海藻胶、瓜尔豆胶和魔芋胶中的任意一种或几种的混合物。所述水性聚氨酯树脂为脂肪族聚氨酯水分散体。所述內交联剂为基于六亚甲基二异氰酯的亲水性脂肪族聚异氰酸酯。所述隔离剂为硅酸镁锂、硅酸镁铝、亲水性的有机膨润土、焦磷酸盐和磷酸酯中的任意一种或几种的混合物。所述防沉剂为凹凸棒土、无机膨润土、蒙脱石和无机凝胶中的任意一种或几种的混合物。所述外交联剂为硅酸钠、硅酸钾、硅酸和有机硼螯合物、有机钛螯合物中的任意一种或几种的混合物。所述缔合型流变剂为亚克力缔合型流变剂和PU缔合型流变剂中的任意一种或两种混合物。

上述的交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将分散相中的去离子水，保护胶，水性聚氨酯树脂，防霉防腐剂，成膜助剂，缔合型流变剂，白砂混合并低速分散至均匀流体状，最后将內交联剂在低速状态加入其中混匀，分散相内部不同高分子聚合物之间（水性聚氨酯树脂和水性聚异氰酸酯）发生微凝胶化反应，大约30分钟完成，即内交联技术，生成稳定的柔韧的彩色凝胶体备用；

（2）将连续相中的去离子水，隔离剂、防沉剂，哑光粉混合并高速分散至完全溶解后，将余下的各组份低速混合均匀成连续相乳液；

（3）将步骤（1）软凝胶体在使用切割式桨叶式分散盘低速低剪切下缓慢的加入连续相乳液中，剪切成小拇指头大小的软凝胶粒即可，软凝胶颗粒与连续相不相溶，将连续相中的凝胶颗粒再用专用造粒设备进一步切割成所需粒径的软凝胶粒，粒径大小可根据要求调整确定，当软凝胶粒接触分散相中的外交联剂，便与软凝胶粒表面的高聚物再发生凝胶反应生成柔韧薄层透明保护胶衣，大约15分钟完成，即外交联技术，稳定地包覆在软凝胶粒表面，阻止膜内的涂料组份及膜外的连续相组份的相互扩散外，还能够防止涂料颗粒之间发生聚集、凝结，从而形成一个稳定胶状保护体系；

（4）将步骤（3）所得的胶状保护体系用缔合型流变剂调整粘度至90-100KU即得本发明产品交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (10)

1.一种交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料，其特征在于：包括分散相和连续相，所述分散相和连续相之间的重量比为1∶1；

其中，所述分散相包括：去离子水5～20份，保护胶2～4份，水性聚氨酯树脂30～40份，白砂30～40份，无机颜料桨1～5份，防霉防腐剂0.1～0.3份，成膜助剂2～5份，缔合型流变剂5～7份，內交联剂1～2份，各组分以重量份计；

所述连续相包括：去离子水5～15份，隔离剂3～5份，哑光粉5～8份，水性丙烯酸硅共聚树脂40～50份，成膜助剂3～5份，防沉剂4～5份，防霉防腐剂0.1～0.2份，外交联剂8～10份，缔合型流变剂3～4份，各组分以重量份计。

2.根据权利要求 1所述的交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料，其特征在于：所述保护胶为羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、黄原胶、海藻胶、瓜尔豆胶和魔芋胶中的任意一种或几种的混合物。

3.根据权利要求 1所述的交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料，其特征在于：水性聚氨酯树脂为脂肪族聚氨酯水分散体。

4.根据权利要求 1所述的交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料，其特征在于：所述內交联剂为基于六亚甲基二异氰酯的亲水性脂肪族聚异氰酸酯。

5.根据权利要求 1所述的交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料，其特征在于：所述隔离剂为硅酸镁锂、硅酸镁铝、亲水性的有机膨润土、焦磷酸盐和磷酸酯中的任意一种或几种的混合物。

6.根据权利要求 1所述的交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料，其特征在于：所述防沉剂为凹凸棒土、无机膨润土、蒙脱石和无机凝胶中的任意一种或几种的混合物。

7.根据权利要求 1所述的交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料，其特征在于：所述外交联剂为硅酸钠、硅酸钾、硅酸、有机硼螯合物、有机钛螯合物中的任意一种或几种的混合物。

8.根据权利要求 1所述的交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料，其特征在于：所述缔合型流变剂为亚克力缔合型流变剂和PU缔合型流变剂中的任意一种或两种混合物。

9.一种权利要求1～8中任一项所述的交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将分散相中的去离子水，保护胶，水性聚氨酯树脂，防霉防腐剂，成膜助剂，缔合型流变剂和白砂混合并低速分散至均匀流体状，然后将內交联剂在低速状态加入其中混匀，分散相中內交联剂与其它高分子聚合物之间发生微凝胶化反应，完成內交联反应，生成柔韧的彩色凝胶体；

（2）将连续相中的去离子水，隔离剂、防沉剂和哑光粉混合并高速分散至完全溶解后，将连续相余下的各组份低速混合均匀成连续相乳液备用；

（3）将软凝胶体在使用切割式桨叶式分散盘低速低剪切下缓慢的加入连续相乳液中，剪切成小拇指头大小的软凝胶粒，连续相中的外交联剂与软凝胶粒表面的高聚物发生微凝胶反应生成柔韧薄层透明保护胶衣，完成外交联反应，稳定地包覆在软凝胶粒表面，形成一个稳定胶状保护体系；

（4）再通过造粒设备将步骤（3）中的大凝胶粒进一步切割成所需粒径小凝胶粒，最后调节粘度即得成品。

10.根据权利要求9所述的交联反应型水包砂多彩花岗岩仿石涂料的制备方法，其特征在于：

步骤（1）中分散相的混合均匀的方法为：将部分去离子水、保护胶和防霉防腐剂混合，搅拌至均匀状态，慢慢加入水性聚氨酯树脂、余量的去离子水和成膜助剂混匀，然后用缔合型流变剂调整粘度至110±5ku后在低速状态加入白砂和无机颜料桨拌匀，最后加入水性聚异氰酸酯交联反应呈软凝胶体；

步骤（2）中连续相的混合均匀的方法为：将去离子水、隔离剂、防沉剂和哑光粉高速分散至完全溶解，再加入防霉防腐剂、水性丙烯酸硅共聚树脂和外交联剂混匀；

步骤（3）为将步骤（1）缓慢加入步骤（2）使用切割式桨叶式分散盘低速低剪切成大颗粒软凝胶体，同时连续相中的外交联剂与软凝胶粒表面的高聚物发生微凝胶反应即完成外交联反应，稳定地包覆在软凝胶粒表面，形成一个更加稳定胶状保护体系；

步骤（4）为将步骤（3）的大软凝胶粒再通过造粒设备制成所需粒径小凝胶粒，最后用缔合型流变剂调节粘度至90-100KU即得成品。