CN111849281B - 一种抗裂真石漆及其制备方法 - Google Patents

一种抗裂真石漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种抗裂真石漆及其制备方法，涉及建筑外墙涂料领域。其技术要点是：抗裂真石漆由包含以下重量份数的原料制成：水100‑120份；羟乙基纤维素1‑2份；分散剂2.5‑3.5份；润湿剂0.6‑1份；消泡剂0.8‑1.2份；金红石钛白粉8‑12份；重质碳酸钙40‑60份；丙烯酸乳液160‑180份；乙二醇7‑9份；多功能胺助剂1.2‑1.6份；成膜助剂1.8‑2份；砂子40‑120份；防腐剂2‑2.5份；增稠剂2‑3份；半碳化纤维2.5‑3.5份。本申请的真石漆具有抗裂的优点。

Description

一种抗裂真石漆及其制备方法
技术领域
本申请涉及建筑外墙涂料的领域，尤其是涉及一种抗裂真石漆及其制备方法。
背景技术
真石漆是一种装饰效果酷似大理石、花岗岩的涂料。主要采用各种颜色的天然石粉配制而成，应用于建筑外墙的仿石材效果，因此又称液态石。真石漆装修后的建筑物，具有天然真实的自然色泽，给人以高雅、和谐、庄重之美感，适合于各类建筑物的室内外装修。特别是在曲面建筑物上装饰，生动逼真，有一种回归自然的效果。
在公开号为CN109423146A的中国发明专利中公开了一种真石漆，由以下重量份数的原料制成：30-40份的人工彩细砂，所述人工彩细砂的细度为80目-120目；20-30份的人工彩中砂，所述人工彩中砂的细度为40目-80目；5-10份的人工粗沙，所述的粗沙的细度为10目-20目；80-100份的丙烯酸树脂乳液；0.1-0.3份的羟丙基甲基纤维素；30-60份的骨料；0.05-0.25重量份的消泡剂。
发明人认为上述的技术方案存在以下缺陷：上述真石漆的砂子占比较高，而且砂子属于无机物，丙烯酸树脂乳液属于有机物，二者相容性较差，在固化时或固化后容易产生裂纹。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本申请的第一个目的在于提供一种抗裂真石漆，其具有提高真石漆抗裂性能的优点。
本申请的第二个目的在于提供一种抗裂真石漆的制备方法，该方法制备的抗裂真石漆具有抗裂性能好的优点。
为实现上述第一个目的，本申请提供了如下技术方案：
一种抗裂真石漆，所述抗裂真石漆由包含以下重量份数的原料制成：
水100-120份；
羟乙基纤维素1-2份；
分散剂2.5-3.5份；
润湿剂0.6-1份；
消泡剂0.8-1.2份；
金红石钛白粉8-12份；
重质碳酸钙40-60份；
丙烯酸乳液160-180份；
乙二醇7-9份；
多功能胺助剂1.2-1.6份；
成膜助剂1.8-2份；
砂子40-120份；
防腐剂2-2.5份；
增稠剂2-3份；
半碳化纤维2.5-3.5份。
通过采用上述技术方案，半碳化纤维是表面碳化内部未碳化的植物纤维，植物纤维在碳化的过程中失去自由水和少量的结合水，在漆膜固化时降低收缩率，减少因收缩产生的裂缝；半碳化处理可以使得植物纤维表面碳化，表面碳化部分与活性炭的结构类似，植物纤维内部的纤维素还未被碳化，从而保留了植物纤维的强度和韧性，同时也改善了植物纤维与丙烯酸乳液的相容性，增强附着力和界面结合强度，从而在漆膜内形成三维网络结构，增强抗裂性能。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述半碳化纤维的制备方法包括以下步骤：将植物纤维干燥、粉碎、除灰后，送入低氧环境下，低氧环境的氧气含量为0.2-0.6％，使低氧环境升温至X℃，保温Zmin，植物纤维的着火点为Y℃，X与Y的关系为：10≤(Y-X)≤15，Z通过以下公式计算得到：Z＝k(Y-X)，k＝Y/400。
通过采用上述技术方案，植物纤维在低氧环境下不会直接燃烧，在着火点以下进行碳化，上述公式可以根据纤维的性质，控制碳化温度和时间，使得植物纤维半碳化，降低完全碳化的可能性。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述植物纤维选自芦苇纤维、黄麻纤维、稻草纤维中的任意一种。
通过采用上述技术方案，上述纤维的着火点温度较为接近，而且具有较高的强度和韧性，便于制成半碳化纤维，提高真石漆的抗裂性能。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述半碳化纤维的长度为1-1.5mm，直径为10-20μm。
通过采用上述技术方案，控制纤维的长度和直径，提高真石漆的抗裂性能。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述半碳化纤维包括碳化层和非碳化层，所述碳化层的厚度与非碳化层的厚度比为1：(2-4)。
通过采用上述技术方案，控制半碳化层的厚度，既可以保留了植物纤维的强度和韧性，又可以改善植物纤维与丙烯酸乳液的相容性。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述半碳化纤维还经过改性处理：将半碳化纤维加入到醋酸溶液中，醋酸溶液浸没半碳化纤维，搅拌5-10min，分离出半碳化纤维用去离子水洗涤，直至洗涤液的pH大于6.5，干燥得到酸处理半碳化纤维；
配制体积浓度为40-50％的丙二醇水溶液，用醋酸调节丙二醇水溶液的PH值至6.0-6.2，再加入氨基硅烷偶联剂，搅拌均匀，反应15-25min，得到改性液；
将酸处理半碳化纤维加入到改性液中，改性液浸没酸处理半碳化纤维，升温至70-80℃，反应10-20min，离心，分离出酸处理半碳化纤维，使用乙醇洗涤后，烘干，得到改性半碳化纤维。
通过采用上述技术方案，采用醋酸对碳纤维表面进行改性，在碳纤维内形成一定的孔隙结构，增大碳化层的比表面积和孔容，在碳纤维表面增加了酸性含氧官能团，由于醋酸是弱酸，可以降低对半碳化纤维的腐蚀，降低对半碳化纤维力学性能的影响。氨基硅烷偶联剂可以利用其末端的羟基基团与碳化层表面的羟基或羧基反应，同时，氨基又可与丙烯酸的羧基端进行化学结合，改善了半碳化纤维与丙烯酸乳液之间的相容性，半碳化纤维在丙烯酸乳液中均匀分散且不易再次聚集，在漆膜内形成三维网络结构，进一步提高真石漆的抗裂性能。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述氨基硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的任意一种。
通过采用上述技术方案，上述的氨基硅烷偶联剂容易与半碳化纤维表面的羟基或羧基反应，形成化学接枝，改善半碳化纤维的分散性和相容性。
为实现上述第二个目的，本申请提供了如下技术方案：
一种如目的一所述的抗裂真石漆的制备方法，包括以下步骤：
打浆，将水加入容器内，把羟乙基纤维素加入水中，分散均匀使羟乙基纤维素溶解，加入多功能胺助剂、乙二醇、防腐剂、成膜助剂，分散均匀，加入丙烯酸乳液，分散均匀，加入分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂，分散均匀，得到浆料；
调漆，匀速搅拌浆料，在搅拌的状态下加入砂子、金红石钛白粉、重质碳酸钙，搅拌均匀，再加入半碳化纤维，搅拌均匀，得到抗裂真石漆。
通过采用上述技术方案，羟乙基纤维素、多功能胺助剂、乙二醇、防腐剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂搅拌均匀后，能够使砂子形成粘稠状流体，有利于形成独立的彩点，成膜助剂和丙烯酸乳液可以在较短的时间内固化成膜；半碳化纤维在漆膜内形成三维网络结构，提高真石漆的抗裂性能，最后加入半碳化纤维是为了降低砂子与半碳化纤维发生摩擦的可能性，保护半碳化纤维的完整结构。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过加入半碳化纤维，既保留了植物纤维的强度和韧性，同时也改善了植物纤维与丙烯酸乳液的相容性，增强附着力和界面结合强度，从而在漆膜内形成三维网络结构，增强抗裂性能。
2.通过对半碳化纤维表面进行改性和接枝，可以降低对半碳化纤维的腐蚀，降低对半碳化纤维力学性能的影响。氨基硅烷偶联剂可以利用其末端的羟基基团与碳化层表面的羟基或羧基反应，同时，氨基又可与丙烯酸的羧基端进行化学结合，改善了半碳化纤维与丙烯酸乳液之间的相容性，半碳化纤维在丙烯酸乳液中均匀分散且不易再次聚集，在漆膜内形成三维网络结构，进一步提高真石漆的抗裂性能。
具体实施方式
下面结合实施例，对本申请进行详细描述。
实施例1：一种抗裂真石漆，抗裂真石漆由包含如表1所示重量份数的原料制成。其中，分散剂是聚丙烯酸胺盐分散剂；润湿剂是甘油；消泡剂为聚二甲基硅氧烷；多功能胺助剂为AMP-95，其化学名称是2-氨基-2-甲基-1-丙醇；成膜助剂是醇酯十二；防腐剂是1,2-苯并异噻唑啉-3-酮；增稠剂为碱溶胀型增稠剂ASE-60。
半碳化纤维的制备方法包括以下步骤：将植物纤维干燥、粉碎、除灰后，送入低氧环境下，低氧环境的氧气含量为0.8％，使低氧环境升温至X℃，保温Zmin，植物纤维的着火点为Y℃，X与Y的关系为：10≤(Y-X)≤15，Z通过以下公式计算得到：Z＝k(Y-X)，k＝Y/400。植物纤维是竹纤维，竹纤维的长度为1.8mm，直径为30μm。
竹纤维的着火点大约为350℃，在本实施例中，X为340℃，由此可计算，k为0.875，Z为8.75min。
半碳化纤维包括碳化层和非碳化层，碳化层的厚度与非碳化层的厚度比为1：5。
抗裂真石漆的制备方法，包括以下步骤：
打浆，将水加入容器内，把羟乙基纤维素加入水中，分散均匀使羟乙基纤维素溶解，加入多功能胺助剂、乙二醇、防腐剂、成膜助剂，分散均匀，加入丙烯酸乳液，分散均匀，加入分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂，分散均匀，得到浆料；
调漆，匀速搅拌浆料，在搅拌的状态下加入砂子、金红石钛白粉、重质碳酸钙，搅拌均匀，再加入半碳化纤维，搅拌均匀，得到抗裂真石漆。
实施例2-3：一种抗裂真石漆，与实施例1的不同之处在于，其原料由包含如表1所示重量份数的组分制成。
表1实施例1-3中原料的各组分及其重量份数
组分 实施例1 实施例2 实施例3
水 100 110 120
羟乙基纤维素 1 1.5 2
分散剂 2.5 3 3.5
润湿剂 0.6 0.8 1
消泡剂 0.8 1 1.2
金红石钛白粉 8 10 12
重质碳酸钙 60 50 40
丙烯酸乳液 160 170 180
乙二醇 7 8 9
多功能胺助剂 1.2 1.5 1.6
成膜剂 1.8 1.9 2
砂子 40 80 120
防腐剂 2 2.2 2.5
增稠剂 2 2.5 3
半碳化纤维 2.5 3 3.5
实施例4：一种抗裂真石漆，与实施例1的不同之处在于，半碳化纤维的制备方法包括以下步骤：将植物纤维干燥、粉碎、除灰后，送入低氧环境下，低氧环境的氧气含量为0.2％，使低氧环境升温至X℃，保温Zmin，植物纤维的着火点为Y℃，X与Y的关系为：10≤(Y-X)≤15，Z通过以下公式计算得到：Z＝k(Y-X)，k＝Y/400。
实施例5：一种抗裂真石漆，与实施例1的不同之处在于，半碳化纤维的制备方法包括以下步骤：将植物纤维干燥、粉碎、除灰后，送入低氧环境下，低氧环境的氧气含量为0.6％，使低氧环境升温至X℃，保温Zmin，植物纤维的着火点为Y℃，X与Y的关系为：10≤(Y-X)≤15，Z通过以下公式计算得到：Z＝k(Y-X)，k＝Y/400。
实施例6：一种抗裂真石漆，与实施例4的不同之处在于，植物纤维是芦苇纤维。芦苇纤维的着火点大约为340℃，在本实施例中，X为325℃，由此可计算，k为0.85，Z为12.75min。
实施例7：一种抗裂真石漆，与实施例4的不同之处在于，植物纤维是黄麻纤维。黄麻纤维的着火点大约为300℃，在本实施例中，X为288℃，由此可计算，k为0.75，Z为9min。
实施例8：一种抗裂真石漆，与实施例4的不同之处在于，植物纤维是稻草纤维。稻草纤维的着火点大约为250℃，在本实施例中，X为240℃，由此可计算，k为0.625，Z为6.25min。
实施例9：一种抗裂真石漆，与实施例6的不同之处在于，芦苇纤维的长度为1.5mm，直径为20μm。
实施例10：一种抗裂真石漆，与实施例6的不同之处在于，芦苇纤维的长度为1mm，直径为10μm。
实施例11：一种抗裂真石漆，与实施例6的不同之处在于，碳化层的厚度与非碳化层的厚度比为1：2。
实施例12：一种抗裂真石漆，与实施例6的不同之处在于，碳化层的厚度与非碳化层的厚度比为1：4。
实施例13：一种抗裂真石漆，与实施例6的不同之处在于，半碳化纤维还经过改性处理：将半碳化纤维加入到质量分数为40％的醋酸溶液中，醋酸溶液浸没半碳化纤维，搅拌5min，离心分离出半碳化纤维用去离子水洗涤，直至洗涤液的pH大于6.5，干燥得到酸处理半碳化纤维；
配制体积浓度为40％的丙二醇水溶液，用醋酸调节丙二醇水溶液的PH值至6.0，再加入氨基硅烷偶联剂，搅拌均匀，反应15min，得到改性液；
将酸处理半碳化纤维加入到改性液中，改性液浸没酸处理半碳化纤维，升温至70℃，反应20min，离心，分离出酸处理半碳化纤维，使用乙醇洗涤后，烘干，得到改性半碳化纤维，氨基硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷。
实施例14：一种抗裂真石漆，与实施例6的不同之处在于，半碳化纤维还经过改性处理：将半碳化纤维加入到质量分数为50％的醋酸溶液中，醋酸溶液浸没半碳化纤维，搅拌10min，离心分离出半碳化纤维用去离子水洗涤，直至洗涤液的pH大于6.5，干燥得到酸处理半碳化纤维；
配制体积浓度为50％的丙二醇水溶液，用醋酸调节丙二醇水溶液的PH值至6.2，再加入氨基硅烷偶联剂，搅拌均匀，反应25min，得到改性液；
将酸处理半碳化纤维加入到改性液中，改性液浸没酸处理半碳化纤维，升温至80℃，反应10min，离心，分离出酸处理半碳化纤维，使用乙醇洗涤后，烘干，得到改性半碳化纤维，氨基硅烷偶联剂为苯氨基甲基三乙氧基硅烷。
实施例15：一种抗裂真石漆，与实施例6的不同之处在于，半碳化纤维的制备方法包括以下步骤：将植物纤维干燥、粉碎、除灰后，送入低氧环境下，低氧环境的氧气含量为0.2％，使低氧环境升温至X℃，保温Zmin，植物纤维的着火点为Y℃，X与Y的关系为：10≤(Y-X)≤15，Z通过以下公式计算得到：Z＝k(Y-X)，k＝Y/400。
植物纤维是芦苇纤维。芦苇纤维的着火点大约为340℃，在本实施例中，X为325℃，由此可计算，k为0.85，Z为12.75min。
半碳化纤维的长度为1.5mm，直径为20μm。
半碳化纤维包括碳化层和非碳化层，碳化层的厚度与非碳化层的厚度比为1：2。
半碳化纤维还经过改性处理：将半碳化纤维加入到质量分数为40％的醋酸溶液中，醋酸溶液浸没半碳化纤维，搅拌5min，离心分离出半碳化纤维用去离子水洗涤，直至洗涤液的pH大于6.5，干燥得到酸处理半碳化纤维；
配制体积浓度为40％的丙二醇水溶液，用醋酸调节丙二醇水溶液的PH值至6.0，再加入氨基硅烷偶联剂，搅拌均匀，反应15min，得到改性液；
将酸处理半碳化纤维加入到改性液中，改性液浸没酸处理半碳化纤维，升温至70℃，反应20min，离心，分离出酸处理半碳化纤维，使用乙醇洗涤后，烘干，得到改性半碳化纤维，氨基硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷。
对比例1：一种真石漆，采用公开号为CN109423146A的发明专利中的实施例1的配方和方法制成。
对比例2：一种真石漆，与实施例1的不同之处在于，半碳化纤维替换为等重量份数的水。
对比例3：一种真石漆，与实施例1的不同之处在于，半碳化纤维替换为等重量份数的竹纤维，竹纤维未经过半碳化处理。
对比例4：一种真石漆，与实施例1的不同之处在于，半碳化纤维替换为等重量份数的碳化竹纤维。
抗裂性能测试试验方法：根据JG/T24-2018合成树脂乳液砂壁状建筑涂料中的方法检测实施例1-15和对比例1-4的真石漆的抗裂性能，分别检测并计算试验样板在3h、24h和72h后的裂纹总面积。
表2实施例1-15和对比例1-4的抗裂性能
Figure BDA0002601998300000071
Figure BDA0002601998300000081
试验结果及分析：结合实施例1-15和对比例1-4并结合表2可以看出，实施例1-15在3h后没有出现裂纹，而对比例1-4均出现了不同程度的裂纹，说明半碳化纤维与丙烯酸乳液的相容性较好，增强附着力和界面结合强度，从而在漆膜内形成三维网络结构，增强抗裂性能。但是，加入完全碳化的纤维或未碳化的纤维后，虽然在一定程度上减少了裂纹，但是裂纹依然存在，可能是因为完全碳化的纤维失去了韧性，未碳化的纤维与丙烯酸乳液的相容性较差。
结合实施例1、4、6、9、11、13、15和对比例1-4并结合表2的24h裂纹总面积可以看出，对比例4控制低氧环境的氧气含量为0.2％时，裂纹总面积降低了10mm2，说明控制碳化的氧气含量，降低完全碳化的可能性，从而减少裂纹总面积；实施例6采用芦苇纤维时，裂纹总面积降低了5mm2，说明芦苇纤维作为草本纤维，木质素的含量较低，韧性较好，相比于木质素含量较高的竹纤维，能够进一步降低裂纹总面积，实施例9-10在控制半碳化纤维的长度和直径后，裂纹总面积至少降低了3mm2，说明半碳化纤维的长度和直径在本申请的尺寸范围内时，可以降低纹总面积；实施例11-12在控制碳化层的厚度后，裂纹总面积至少降低了4mm2，说明半碳化纤维的碳化层和非碳化层的厚度比在本申请的尺寸范围内时，可以降低纹总面积；实施例13在对半碳化纤维进行改性处理后，裂纹总面积降低了10mm2，说明改性处理改善了半碳化纤维与丙烯酸乳液之间的相容性，半碳化纤维在丙烯酸乳液中均匀分散且不易再次聚集，在漆膜内形成三维网络结构，进一步提高真石漆的抗裂性能；实施例15与实施例6相比，裂纹总面积降低了22mm2，降低值大于实施例9、11、13的降低值总和，说明同时控制半碳化纤维的尺寸、碳化层厚度和进行改性处理时，可以协同增效，提高真石漆的抗裂性能。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种抗裂真石漆，其特征在于，所述抗裂真石漆由包含以下重量份数的原料制成：
水100-120份；
羟乙基纤维素1-2份；
分散剂2.5-3.5份；
润湿剂0.6-1份；
消泡剂0.8-1.2份；
金红石钛白粉8-12份；
重质碳酸钙40-60份；
丙烯酸乳液160-180份；
乙二醇7-9份；
多功能胺助剂1.2-1.6份；
成膜助剂1.8-2份；
砂子40-120份；
防腐剂2-2.5份；
增稠剂2-3份；
半碳化纤维2.5-3.5份；
所述半碳化纤维的长度为1-1.5mm，直径为10-20μm；
所述半碳化纤维的制备方法包括以下步骤：将植物纤维干燥、粉碎、除灰后，送入低氧环境下，低氧环境的氧气含量为0.2-0.6%，使低氧环境升温至X℃，保温Zmin，植物纤维的着火点为Y℃，X与Y的关系为：10≤（Y-X）≤15，Z通过以下公式计算得到：Z=k（Y-X），k=Y/400；
所述半碳化纤维还经过改性处理：将半碳化纤维加入到醋酸溶液中，醋酸溶液浸没半碳化纤维，搅拌5-10min，分离出半碳化纤维用去离子水洗涤，直至洗涤液的pH大于6.5，干燥得到酸处理半碳化纤维；
配制体积浓度为40-50%的丙二醇水溶液，用醋酸调节丙二醇水溶液的pH 值至6.0-6.2，再加入氨基硅烷偶联剂，搅拌均匀，反应15-25min，得到改性液；
将酸处理半碳化纤维加入到改性液中，改性液浸没酸处理半碳化纤维，升温至70-80℃，反应10-20min，离心，分离出酸处理半碳化纤维，使用乙醇洗涤后，烘干，得到改性半碳化纤维。
2.根据权利要求1所述的一种抗裂真石漆，其特征在于，所述植物纤维选自芦苇纤维、黄麻纤维、稻草纤维中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种抗裂真石漆，其特征在于，所述半碳化纤维包括碳化层和非碳化层，所述碳化层的厚度与非碳化层的厚度比为1：（2-4）。
4.根据权利要求1所述的一种抗裂真石漆，其特征在于，所述氨基硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的任意一种。
5.一种如权利要求1-4中任意一项所述的抗裂真石漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
打浆，将水加入容器内，把羟乙基纤维素加入水中，分散均匀使羟乙基纤维素溶解，加入多功能胺助剂、乙二醇、防腐剂、成膜助剂，分散均匀，加入丙烯酸乳液，分散均匀，加入分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂，分散均匀，得到浆料；
调漆，匀速搅拌浆料，在搅拌的状态下加入砂子、金红石钛白粉、重质碳酸钙，搅拌均匀，再加入半碳化纤维，搅拌均匀，得到抗裂真石漆。
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