CN113861735A - 一种具有仿石质感外墙涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有仿石质感外墙涂料的制备方法，该方法以废弃轮胎为原料与磨洗后的萤石矿渣以及锂皂石粉末比例混合后得到改性轮胎粉碎料；然后将与聚丙烯酸乳液、着色剂、玉石粉、水以及助剂混合后分散制得得到色块着色剂，将改性轮胎粉碎料在色块着色剂中，一并加入硅酸钠处理后养护制成仿石色块；将仿石色块与聚丙烯酸乳液、甲基丙烯酸羟乙酯、硅微粉、钛白粉、丙烯酸六氟丁酯、增强纤维分别经过分散、搅拌后即得到成品外墙涂料。本发明仿石材效果佳、比重低、立体感强、耐候性好、是一种综合性能优越、性价比高、具有广泛应用前景的外墙涂料。

Description

一种具有仿石质感外墙涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及化工领域中的涂料技术，具体为一种具有仿石质感外墙涂料的制备方法。

背景技术

建筑涂料作为是建筑行业不可缺少的装饰、保护性功能材料，可用于对外墙墙面进行装饰性涂刷，同时还具有保温、隔热、防水、防裂等功能性效果，相比于传统的天然大理石、人造大理石、花岗石等用于装饰外墙的石材，其附着性能好、墙体负担小，涂刷成型后整体性好、装饰性较好且表面光洁度好，在使用过程中具有较佳的耐候性，不易脱落或者产生剥离，而即便在特殊情况下产生剥离脱落也不会造成较大的危害；但这一类建筑涂料的缺陷在于没有石材的质感和石材类装饰材料中所具有的极佳的装饰效果。

基于上述原因，市面上也有一些厂家研发出有仿石材涂料来解决上述问题，这一类仿石材涂料具有和传统建筑外墙涂料一样附着性好、易于涂装施工、功能性强等优点，同时相比于石材外墙面，其也具有装饰性强，石材仿真度高的优点，特别是具有立体石材纹路的仿石材涂料品类，更是被广大建筑行业认可和喜爱，其在高档写字楼、别墅等现代高档建筑物的外墙涂饰中的应用越来越广泛，市场前景广阔。

目前市面上常见的仿石材涂料中的石质色泽和外观主要通过添加仿石填料来为涂料获得仿石质感，其添加的仿石填料主要有天然彩砂、人工彩砂、树脂凝胶色块三种：

其中，人工彩砂包括烧结彩砂或染色石英砂，其与天然彩砂性质类似，具有较佳的仿石效果，但缺陷在于采用天然彩砂以及人工彩砂的仿石材涂料中由于天然彩砂以及人工彩砂的比重与涂料本身存在差异、流变性和稳定性较差，往往需要添加各种添加剂来使得漆料发生交联、增稠，且在进行外墙涂刷作业时施工难度较大，工艺要求高，不易熟练掌握，且在涂刷过程中往往会因为彩砂石子分布均匀性、随机性的差异导致图案呆滞、不自然，进而影响仿真度效果。

而树脂凝胶色块优点在于能在制备过程中通过添加交联剂或表面活性剂等助剂在涂料中均匀分散，使用和维护成本低，但缺点在于树脂凝胶色块的石材仿真效果较差，且利用树脂凝胶色块作为仿石填料制备仿石材涂料时需要在制备过程中加入大量助剂，且制备工艺复杂，大批量生产不容易控制品质，即便是同批次的涂料中的立体纹路也会存在一定的偏差，进而影响外墙的涂装效果，同时耐候性也往往不及天然彩砂以及人工彩砂，其树脂凝胶色块在使用一定的年限之后会产生一定程度的脱色，导致外墙涂料层的装饰效果变差。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种具有仿石质感外墙涂料的制备方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种具有仿石质感外墙涂料的制备方法，利用废弃橡胶料作为原料，经过改性和加工制成仿石色块，利用该仿石色块作为仿石填料来为涂料增加仿石质感，并利用纤维材料进行填充来均化仿石填料，获得用于建筑物外墙涂覆的外墙涂料，其包括以下制备步骤：

S1、以废弃轮胎为原料，将废弃轮胎进行粉碎后过筛，筛选出目标目数的轮胎粉碎料；将萤石矿渣研磨至粒径20μm以下与粒径在5μm下的锂皂石粉末进行混合得到混合物粉末，将轮胎粉碎料与混合物粉末按照质量比30:1～40:1的比例混合均匀后利用氯化硅在50℃～70℃的温度条件下进行改性，得到改性轮胎粉碎料。

S2、将聚丙烯酸乳液、着色剂、玉石粉、水以及助剂进行混合后连续分散得到色块着色剂；所述着色剂与所述玉石粉一同组成仿石色剂，着色剂与玉石粉的混合质量比为1:1～3:1；所述聚丙烯酸乳液与所述仿石色剂加入的质量比为10:1～10:3，所述聚丙烯酸乳液与所述水加入的质量比为8:1～10:1；所述助剂为消泡剂、分散剂、活性剂、柔软剂的组合。

S3、将改性轮胎粉碎料完全浸没至色块着色剂中，在搅拌条件下向容器中持续加入硅酸钠，控制硅酸钠的加入量为改性轮胎粉碎料的1/3～1/5；搅拌处理20～30min；取出改性轮胎粉碎料进行养护后获得仿石色块。

S4、按质量份数称取聚丙烯酸乳液100份、仿石色块10～30份、甲基丙烯酸羟乙酯10～15份、硅微粉5～8份、钛白粉3～5份、丙烯酸六氟丁酯2～3份、增强纤维10～15份、水20～30份以及助剂；所述助剂为消泡剂、分散剂、活性剂的组合。

S5、将原料中的水加入分散釜中，一并加入聚丙烯酸乳液、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸六氟丁酯以及助剂，分散均匀后依次加入硅微粉、钛白粉，全程保持分散釜处于连续分散状态，并在物料全部加入后继续分散90～120min，将分散釜中的物料泵入搅拌罐中，加入仿石色块、增强纤维充分搅拌20～30min后即得到成品外墙涂料。

作为进一步限定，所述步骤S1中，作为原料的废弃轮胎粉碎料过筛的目标目数为5～10目、10～20目、20～40目、40～60目、60～80目以及80～120目。

作为进一步限定，研磨获得的萤石矿渣粉末与锂皂石粉末的优选混合比例为3:1～5:1，优选为3.5:1。

作为进一步限定，所述步骤S2中，进行连续分散操作时的分散时长为45～90min。

作为进一步限定，所述步骤S2以及步骤S4中采用的聚丙烯酸乳液为水性羟基丙烯酸乳液。

作为进一步限定，所述着色剂为天然矿石色粉。

作为进一步限定，所述步骤S2以及步骤S4中采用的消泡剂为水性消泡剂，优选为消泡剂tegoFoamex1488，且其加入量为作为原料的聚丙烯酸乳液的质量的0.2～0.5wt％。

作为进一步限定，所述步骤S2以及步骤S4中采用的分散剂为聚乙烯醇或者阴离子羧酸盐类共聚物，且其加入量为作为原料的聚丙烯酸乳液的质量的0.1～0.2wt％。

作为进一步限定，所述步骤S2以及步骤S4中采用的活性剂为三乙醇胺，其加入量为作为原料的聚丙烯酸乳液的质量的0.07～0.15wt％。

作为进一步限定，所述柔软剂为异氰酸酯，且其加入量为作为原料的聚丙烯酸乳液的质量的0.3～0.5wt％。

作为进一步限定，所述步骤S3中进行养护操作时将搅拌完成后的改性轮胎粉碎料放置于滚筒中持续滚动，并连续通入热风带出挥发物以及湿气，待改性轮胎粉碎料表面的着色剂稳定后取出平摊于阴凉干燥处静置24～36h，即得到仿石色块。

作为进一步限定，所述硅微粉的粒径为4～6μm，而所述钛白粉的粒径为10～15μm。

作为进一步限定，所述增强纤维为氮离子改性的聚丙烯单丝纤维或者是玻璃纤维，且所述增强纤维的纤维单丝长度为3～6mm。

作为进一步限定，所述步骤S5中分散釜的分散速度为800～900转/min，而搅拌罐中的搅拌速度为90～120转/min。

在本发明的技术方案中，选用废弃轮胎这种橡胶废弃物作为原料能通过氯化硅进行改性获得表面硅化的橡胶颗粒，这种橡胶颗粒具有表面硬度，而比重接近于乳液比重。

同时，通过锂皂石粉末的加入使得改性轮胎粉碎料表面具有较佳的触变性和成胶性能，提高与聚丙烯酸乳液的结合性能，并具有增稠性，使得成型后的仿石色块在涂料中不易聚集，体积分散更为均匀，并使得仿石色块的着色层更富于层次感，使得仿石色块在涂料中的图案更加生动、自然。

萤石矿渣则能为改性轮胎粉碎料在成型为改性轮胎粉碎料为改性轮胎粉碎料提供极佳的防石质感，减少树脂质感。

而玉石粉能随色块着色剂在改性轮胎粉碎料表面对改性轮胎粉碎料进行包裹，配合改性轮胎粉碎料在对改性轮胎粉碎料着色的同时进一步提高仿石色块的石质视觉感受。

有益效果：本发明的具有仿石质感外墙涂料的制备方法通过对作为废弃物的废弃轮胎进行改进，加入一定比例不同粒径的萤石矿渣粉末以及锂皂石粉末，并在氯化硅条件下进行表面改性后通过聚丙烯酸乳液制成仿石色块，其制得的仿石色块密度与聚丙烯酸乳液接近，并具有较佳的表面相容性，成型后能够较好的反射可见光，对外表现出较佳的仿石质感。配合涂料中添加的其它组分以及助剂可以在保持涂料的装饰、保护功能以及逼真的仿石材效果的同时使其具有一定的韧性和较低的比重，在用于外墙时附着力强、耐候性佳，且仿石质感自然具有光泽感，同时能有效减轻墙体的负荷；耐剥离、不开裂，使用寿命长，是优良的瓷砖、石材装饰外墙的替代产品。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的技术方案作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的技术内容仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些技术内容获得其他的衍生技术方案，而这些技术方案也属于本发明的保护范围。

以下实施例利用废弃橡胶料作为原料，经过改性和加工制成仿石色块，利用该仿石色块作为仿石填料来为涂料增加仿石质感，并利用纤维材料进行填充来均化仿石填料，获得用于建筑物外墙涂覆的外墙涂料

实施例一：

在实施例一中具有仿石质感外墙涂料以下制备方法制得：

以废气修车厂回收的废弃轮胎为原料，将废弃轮胎切割后粉碎，粉碎后的轮胎过筛，60～80目之间的轮胎颗粒作为轮胎粉碎料原料。同时，取萤石矿渣，对萤石矿渣进行研磨，研磨得到粒径20μm以下的萤石矿渣粉末，同时取市售的粒径在5μm以下的锂皂石粉末，将符合条件的萤石矿渣粉末和锂皂石粉末按照质量比3:1的比例进行混合获得混合物粉末，将混合后的混合物粉末与上述轮胎粉碎料按照质量比1:40的比例投入滚筒中进行混合，混合均匀后取出，将混合料在50℃的温度条件下利用氯化硅进行改性，得到改性轮胎粉碎料。

在本实施例中，为了获得蓝灰色的仿石色块，采用3质量份的蓝铁矿粉作为着色剂与1质量份玉石粉混合后制得仿石色剂，将仿石色剂与20质量份水性羟基丙烯酸乳液、2质量份水进行混合后加入分散釜中进行分散处理，分散时控制分散盘的分散速度为650转/min，处理90min后得到色块着色剂。

得到色块着色剂后即可利用色块着色剂对改性轮胎粉碎料进行着色处理，进行着色处理时将色块着色剂加入容器中，然后将改性轮胎粉碎料完全浸没于色块着色剂中进行持续搅拌，搅拌速度控制为90转/min，在搅拌过程中持续向容器中加入硅酸钠，控制硅酸钠的加入量为改性轮胎粉碎料的1/3；硅酸钠加完后保持搅拌，继续处理20min，然后将着色处理后的改性轮胎粉碎料取出进行养护，养护时将取出的改性轮胎粉碎料放置于滚筒中持续滚动，并连续通入65～70℃的热风，以得到具有圆润表面的改性轮胎粉碎料，同时这种滚筒处理也能防止改性轮胎粉碎料之间发生粘连，而热风一方面能提高改性轮胎粉碎料的表面热成型速率，而另一方面还能带出挥发物，待改性轮胎粉碎料表面干燥后取出平摊于阴凉干燥处静置24h即得到仿石色块。

称取20质量份的水加入分散釜中，一并加入100质量份的聚丙烯酸乳液、10质量份的甲基丙烯酸羟乙酯、2质量份的丙烯酸六氟丁酯以及0.4质量份的消泡剂tegoFoamex1488、0.1质量份的聚乙烯醇作为分散剂以及0.07质量份的三乙醇胺作为活化剂，在800转/min的转速条件下进行分散，分散至混合物状态不再变化时加入5质量份的硅微粉以及5质量份的钛白粉，保持分散条件继续分散处理120min后得到浆料状物，将浆料状物从分散釜中泵入搅拌罐，一并加入前述步骤制得的仿石色块30质量份以及10质量份的玻璃纤维，在120转/min的转速条件下搅拌20min，即得到成品涂料。

该实施例一的条件下制得的成品涂料可直接在建筑物外墙表面进行涂刷，其涂刷方式与传统的单组分外墙涂料的涂刷方式一致，涂刷并成型后的外墙墙面具有蓝灰色和透明相间的仿石质感，并在室外条件下具有较佳的耐候性、拒水性以及抗裂性能，其耐候性、拒水性与市售天然彩砂填充的聚丙烯酸树脂外墙墙漆性能接近，但抗裂性能要明显优于市售天然彩砂填充的聚丙烯酸树脂外墙墙漆，且成本造价为市售天然彩砂填充的聚丙烯酸树脂外墙墙漆的30～40％，是市售人工彩砂填充的聚丙烯酸树脂外墙墙漆的75～80％。

实施例二：

在实施例二中具有仿石质感外墙涂料以下制备方法制得：

以废气修车厂回收的废弃轮胎为原料，将废弃轮胎切割后粉碎，粉碎后的轮胎过筛，10～20目之间的轮胎颗粒作为轮胎粉碎料原料。同时，取萤石矿渣，对萤石矿渣进行研磨，研磨得到粒径20μm以下的萤石矿渣粉末，同时取市售的粒径在5μm以下的锂皂石粉末，将符合条件的萤石矿渣粉末和锂皂石粉末按照质量比5:1的比例进行混合获得混合物粉末，将混合后的混合物粉末与上述轮胎粉碎料按照质量比1:30的比例投入滚筒中进行混合，混合均匀后取出，将混合料在70℃的温度条件下利用氯化硅进行改性，得到改性轮胎粉碎料。

在本实施例中，为了获得黑灰色的仿石色块，采用4质量份的黑电气石粉末作为着色剂与1质量份玉石粉混合后制得仿石色剂，将仿石色剂与25质量份水性羟基丙烯酸乳液、3质量份水进行混合后加入分散釜中进行分散处理，一并加入0.15质量份的消泡剂tegoFoamex1488以及0.02质量份的三乙醇胺作为活性剂来提高色块着色剂性能，分散时控制分散盘的分散速度为700转/min，处理60min后得到色块着色剂。

得到色块着色剂后即可利用色块着色剂对改性轮胎粉碎料进行着色处理，进行着色处理时将色块着色剂加入容器中，然后将改性轮胎粉碎料完全浸没于色块着色剂中进行持续搅拌，搅拌速度控制为150转/min，在搅拌过程中持续向容器中加入硅酸钠，控制硅酸钠的加入量为改性轮胎粉碎料的1/4；硅酸钠加完后保持搅拌，继续处理30min，然后将着色处理后的改性轮胎粉碎料取出进行养护，养护时将取出的改性轮胎粉碎料放置于滚筒中持续滚动，并连续通入70～72℃的热风，以得到具有圆润表面的改性轮胎粉碎料，待改性轮胎粉碎料表面干燥后取出平摊于阴凉干燥处静置24h即得到仿石色块。

按质量份数称取聚丙烯酸乳液100份、仿石色块10～30份、甲基丙烯酸羟乙酯10～15份、硅微粉5～8份、钛白粉3～5份、丙烯酸六氟丁酯2～3份、增强纤维10～15份、水20～30份以及助剂

称取30质量份的水加入分散釜中，一并加入100质量份的聚丙烯酸乳液、15质量份的甲基丙烯酸羟乙酯、3质量份的丙烯酸六氟丁酯以及0.5质量份的消泡剂tegoFoamex1488、0.2质量份的聚乙烯醇作为分散剂以及0.15质量份的三乙醇胺作为活化剂，在900转/min的转速条件下进行分散，分散至混合物状态不再变化时加入5质量份的粒径为4～5μm的硅微粉以及3质量份的粒径为12～15μm钛白粉，保持分散条件继续分散处理100min后得到浆料状物，将浆料状物从分散釜中泵入搅拌罐，一并加入前述步骤制得的仿石色块20质量份以及10质量份的玻璃纤维，在100转/min的转速条件下搅拌30min，即得到成品涂料。

该实施例二的条件下制得的成品涂料也可以直接在建筑物外墙表面进行涂刷，其涂刷方式与传统的单组分外墙涂料的涂刷方式一致，涂刷并成型后的外墙墙面具有黑灰色和透明相间的仿石质感，并在室外条件下具有较佳的耐候性、拒水性以及抗裂性能，其耐候性、拒水性与市售天然彩砂填充的聚丙烯酸树脂外墙墙漆性能接近，但抗裂性能要明显优于市售天然彩砂填充的聚丙烯酸树脂外墙墙漆并优于实施例一的技术方案，本实施例的成本造价为市售天然彩砂填充的聚丙烯酸树脂外墙墙漆的30～40％，是市售人工彩砂填充的聚丙烯酸树脂外墙墙漆的75～80％。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种具有仿石质感外墙涂料的制备方法，其特征在于，其包括以下制备步骤：

S1、以废弃轮胎为原料，将废弃轮胎进行粉碎后过筛，筛选出目标目数的轮胎粉碎料；将萤石矿渣研磨至粒径20μm以下与粒径在5μm下的锂皂石粉末进行混合得到混合物粉末，将轮胎粉碎料与混合物粉末按照质量比30:1～40:1的比例混合均匀后利用氯化硅在50℃～70℃的温度条件下进行改性，得到改性轮胎粉碎料；

S2、将聚丙烯酸乳液、着色剂、玉石粉、水以及助剂进行混合后连续分散得到色块着色剂；所述着色剂与所述玉石粉一同组成仿石色剂，着色剂与玉石粉的混合质量比为1:1～3:1；所述聚丙烯酸乳液与所述仿石色剂加入的质量比为10:1～10:3，所述聚丙烯酸乳液与所述水加入的质量比为8:1～10:1；所述助剂为消泡剂、分散剂、活性剂、柔软剂的组合；

S3、将改性轮胎粉碎料完全浸没至色块着色剂中，在搅拌条件下向容器中持续加入硅酸钠，控制硅酸钠的加入量为改性轮胎粉碎料的1/3～1/5；搅拌处理20～30min；取出改性轮胎粉碎料进行养护后获得仿石色块；

S4、按质量份数称取聚丙烯酸乳液100份、仿石色块10～30份、甲基丙烯酸羟乙酯10～15份、硅微粉5～8份、钛白粉3～5份、丙烯酸六氟丁酯2～3份、增强纤维10～15份、水20～30份以及助剂；所述助剂为消泡剂、分散剂、活性剂的组合；

S5、将原料中的水加入分散釜中，一并加入聚丙烯酸乳液、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸六氟丁酯以及助剂，分散均匀后依次加入硅微粉、钛白粉，全程保持分散釜处于连续分散状态，并在物料全部加入后继续分散90～120min，将分散釜中的物料泵入搅拌罐中，加入仿石色块、增强纤维充分搅拌20～30min后即得到成品外墙涂料。

2.根据权利要求1所述的具有仿石质感外墙涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，作为原料的废弃轮胎粉碎料过筛的目标目数为5～10目、10～20目、20～40目、40～60目、60～80目以及80～120目。

3.根据权利要求1所述的具有仿石质感外墙涂料的制备方法，其特征在于，研磨获得的萤石矿渣粉末与锂皂石粉末的优选混合比例为3:1～5:1.

4.根据权利要求1所述的具有仿石质感外墙涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，进行连续分散操作时的分散时长为45～90min。

5.根据权利要求1所述的具有仿石质感外墙涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2以及步骤S4中采用的聚丙烯酸乳液为水性羟基丙烯酸乳液。

6.根据权利要求1所述的具有仿石质感外墙涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2以及步骤S4中采用的消泡剂为水性消泡剂，其加入量为作为原料的聚丙烯酸乳液的质量的0.2～0.5wt％。

7.根据权利要求1所述的具有仿石质感外墙涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2以及步骤S4中采用的分散剂为聚乙烯醇或者阴离子羧酸盐类共聚物，且其加入量为作为原料的聚丙烯酸乳液的质量的0.1～0.2wt％。

8.根据权利要求1所述的具有仿石质感外墙涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2以及步骤S4中采用的活性剂为三乙醇胺，其加入量为作为原料的聚丙烯酸乳液的质量的0.07～0.15wt％。

9.根据权利要求1所述的具有仿石质感外墙涂料的制备方法，其特征在于，所述柔软剂为异氰酸酯，且其加入量为作为原料的聚丙烯酸乳液的质量的0.3～0.5wt％。

10.根据权利要求1所述的具有仿石质感外墙涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中进行养护操作时将搅拌完成后的改性轮胎粉碎料放置于滚筒中持续滚动，并连续通入热风带出挥发物以及湿气，待改性轮胎粉碎料表面的着色剂稳定后取出平摊于阴凉干燥处静置24～36h。