CN111484779A - 一种交联反应型水包水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水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，保护胶，水性聚氨酯树脂，润湿剂，分散剂，消泡剂，填料，陶瓷颜料，防霉防腐剂，成膜助剂，缔合型流变剂，內交联剂，各组分以重量份计；所述连续相包括：去离子水，隔离剂，水性丙烯酸硅共聚树脂，防沉剂，防霉防腐剂，外交联剂，缔合型流变剂，各组分以重量份计。本发明产品是采用内外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，是光面大理石、花岗岩石材理想的替代品。

Description

一种交联反应型水包水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，具体是涉及一种交联反应型水包水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、水包油多彩涂料、彩片涂料等。作为替代品之一的真石漆和岩片真石漆虽然在装饰效果上有些接近，产品性能也有较好的表现，但由于其主要原料为天然彩砂，在颜色选择上不能随心所欲，而且产品本身仍存在耐沾污性不足，仿真性差等缺点，只能少部分的替代花岗岩的应用。水包油多彩涂料含有有机溶剂，对人体有害，已被淘汰。

目前市场上也有应用于内外墙的全水性多彩花岗岩涂料，但由于其技术是体系本身的原有的电荷平衡和亲水亲油平衡原理，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，类似于蛋清包蛋黄的物理包覆，或采用阴阳离子外凝胶技术或胶体的极性物质与基础漆色粒表面的异性金属离子的外凝胶技术，凝胶反应时间长（需要2—3小时）产品色粒不够稳定，贮存容易渗色、串色，因为离子的浓度高低和加量多少都影响色粒的强弱，金属离子浓度越低，彩色颗粒就偏细小，凝胶形成的包覆膜就偏柔软，容易产生色粒向连续相渗色致连续相混浊现象；同时凝胶剂金属离子的浓度或添加量也不能偏高，否则过出现凝胶过度，颗粒偏硬，喷涂施工后单色颗粒之间融合性差，表面有类似小凸起现象，外观上不能模仿天然花岗石。最终效果质感差，且制成的涂料固含低、涂布量低、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，提供一种色粒大小可控、韧性好、稳定性高、石材质感强的交联反应型水包水多彩（光面）花岗岩仿石涂料。

技术方案：本发明所述交联反应型水包水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40～50份，润湿剂0.1～0.2份，分散剂0.3～0.5份，消泡剂0.1～0.3份，填料15～20份，陶瓷颜料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1.0～2.0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，水性丙烯酸硅共聚树脂60～70份，防沉剂1～2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。

本发明进一步优选地技术方案为，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；所述填料为800目轻质高岭土、硅微粉和碳酸钙中的任意一种或几种的混合物

优选地，水性聚氨酯树脂为脂肪族聚氨酯树脂；所述润湿剂为非离子APEOfree烷基聚氧乙烯醚；所述陶瓷颜料为高温煅烧的无机颜料。

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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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。

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。

以上各组分均为市售产品。

本发明所述的交联反应型水包水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，润湿剂，分散剂，消泡剂，填料和陶瓷颜料混合并高速分散至细度小于50um后，将分散相的余下各组份分别低速混合均匀，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，生成柔韧的凝胶体并调成所需的各种颜色备用；

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

（3）将步骤（1）得到的凝胶体加入步骤（2）得到的连续相乳液中， 100-200转/分钟混合剪切成拇指大小的软凝胶粒，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）将步骤（3）的凝胶粒再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，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、润湿剂、分散剂、消泡剂和防霉防腐剂混合，搅拌至均匀状态，再慢慢加入填料和单色陶瓷颜料，高速分散至细度＜50um，再加入水性聚氨酯树脂、余量的去离子水、成膜助剂混匀，然后用缔合型流变剂调整粘度至110±5ku，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混匀；

步骤（3）为将步骤（1）所得彩色凝胶体缓慢加入步骤（2）连续相乳液中，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、本发明产品是采用内外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，是光面大理石、花岗岩石材理想的替代品，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，及电荷平衡原理和和亲水亲油两性平衡原理，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仿花岗石等特性，特别是其模仿光面花岗石石材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水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14份，保护胶2份，水性聚氨酯树脂40份，润湿剂0.1份，分散剂0.3份，消泡剂0.1份，填料15份，陶瓷颜料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5份，隔离剂3份，水性丙烯酸硅共聚树脂60份，防沉剂1份，防霉防腐剂0.1份，外交联剂8份，缔合型流变剂3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；所述填料为800目轻质高岭土、硅微粉和碳酸钙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树脂；所述润湿剂为非离子APEOfree烷基聚氧乙烯醚；所述陶瓷颜料为高温煅烧的无机颜料。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。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。以上各组分均为市售产品。

上述的交联反应型水包水多彩花岗岩仿石涂料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将部分去离子水、保护胶、润湿剂、分散剂、消泡剂和防霉防腐剂混合，搅拌至均匀状态，再慢慢加入填料和单色陶瓷颜料，高速分散至细度＜50um，再加入水性聚氨酯树脂、余量的去离子水、成膜助剂混匀，然后用缔合型流变剂调整粘度至110±5ku，最后加入水性聚异氰酸酯交联反应呈软凝胶体；

（2）将连续相中的去离子水、隔离剂、防沉剂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混匀成连续相乳液备用；

（3）将步骤（1）得到的凝胶体加入步骤（2）得到的连续相乳液中，并使用切割式桨叶式分散盘在100-200转/分钟转速下混合剪切成拇指大小的软凝胶粒，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）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。

实施例2：一种交联反应型水包水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13份，保护胶3份，水性聚氨酯树脂50份，润湿剂0.2份，分散剂0.5份，消泡剂0.3份，填料20份，陶瓷颜料2份，防霉防腐剂0.3份，成膜助剂5份，缔合型流变剂4份，內交联剂2份，各组分以重量份计；

所述连续相包括：去离子水10份，隔离剂5份，水性丙烯酸硅共聚树脂70份，防沉剂2份，防霉防腐剂0.2份，外交联剂10份，缔合型流变剂3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；所述填料为800目轻质高岭土、硅微粉和碳酸钙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树脂；所述润湿剂为非离子APEOfree烷基聚氧乙烯醚；所述陶瓷颜料为高温煅烧的无机颜料。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。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。以上各组分均为市售产品。

上述的交联反应型水包水多彩花岗岩仿石涂料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将部分去离子水、保护胶、润湿剂、分散剂、消泡剂和防霉防腐剂混合，搅拌至均匀状态，再慢慢加入填料和单色陶瓷颜料，高速分散至细度＜50um，再加入水性聚氨酯树脂、余量的去离子水、成膜助剂混匀，然后用缔合型流变剂调整粘度至110±5ku，最后加入水性聚异氰酸酯交联反应呈软凝胶体；

（2）将连续相中的去离子水、隔离剂、防沉剂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混匀成连续相乳液备用；

（3）将步骤（1）得到的凝胶体加入步骤（2）得到的连续相乳液中，并使用切割式桨叶式分散盘在100-200转/分钟转速下混合剪切成拇指大小的软凝胶粒，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）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。

实施例3：一种交联反应型水包水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17份，保护胶3份，水性聚氨酯树脂45份，润湿剂0.2份，分散剂0.4份，消泡剂0.2份，填料20份，陶瓷颜料3份，防霉防腐剂0.2份，成膜助剂4份，缔合型流变剂4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16份，隔离剂4份，水性丙烯酸硅共聚树脂65份，防沉剂1.5份，防霉防腐剂0.2份，外交联剂9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；所述填料为800目轻质高岭土、硅微粉和碳酸钙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树脂；所述润湿剂为非离子APEOfree烷基聚氧乙烯醚；所述陶瓷颜料为高温煅烧的无机颜料。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。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。以上各组分均为市售产品。

上述的交联反应型水包水多彩花岗岩仿石涂料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将部分去离子水、保护胶、润湿剂、分散剂、消泡剂和防霉防腐剂混合，搅拌至均匀状态，再慢慢加入填料和单色陶瓷颜料，高速分散至细度＜50um，再加入水性聚氨酯树脂、余量的去离子水、成膜助剂混匀，然后用缔合型流变剂调整粘度至110±5ku，最后加入水性聚异氰酸酯交联反应呈软凝胶体；

（2）将连续相中的去离子水、隔离剂、防沉剂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混匀成连续相乳液备用；

（3）将步骤（1）得到的凝胶体加入步骤（2）得到的连续相乳液中，并使用切割式桨叶式分散盘在100-200转/分钟转速下混合剪切成拇指大小的软凝胶粒，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）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。

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水多彩花岗岩仿石涂料，其特征在于：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40～50份，润湿剂0.1～0.2份，分散剂0.3～0.5份，消泡剂0.1～0.3份，填料15～20份，陶瓷颜料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1.0～2.0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，水性丙烯酸硅共聚树脂60～70份，防沉剂1～2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水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；所述填料为800目轻质高岭土、硅微粉和碳酸钙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水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树脂；所述润湿剂为非离子APEOfree烷基聚氧乙烯醚；所述陶瓷颜料为高温煅烧的无机颜料。

4.根据权利要求 1所述的交联反应型水包水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(HDI)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水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水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水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水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中任一权利要求所述的交联反应型水包水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，润湿剂，分散剂，消泡剂，填料和陶瓷颜料混合并高速分散至细度小于50um后，将分散相的余下各组份分别低速混合均匀，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，生成柔韧的凝胶体并调成所需的各种颜色备用；

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

（3）将步骤（1）得到的凝胶体加入步骤（2）得到的连续相乳液中， 100-200转/分钟混合剪切成拇指大小的软凝胶粒，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）将步骤（3）的凝胶粒再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水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、润湿剂、分散剂、消泡剂和防霉防腐剂混合，搅拌至均匀状态，再慢慢加入填料和单色陶瓷颜料，高速分散至细度＜50um，再加入水性聚氨酯树脂、余量的去离子水、成膜助剂混匀，然后用缔合型流变剂调整粘度至110±5ku，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混匀；

步骤（3）为将步骤（1）所得彩色凝胶体缓慢加入步骤（2）连续相乳液中，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。