CN114561133B - 一种基础漆及多彩涂料 - Google Patents

Abstract

本申请涉及多彩涂料领域，具体公开了一种基础漆及多彩涂料。所述基础漆包括结构色颜料，羟乙基纤维素，疏水改性羟乙基纤维素，丙烯酸酯乳液，1H,1H,2H,2H‑全氟辛基三乙氧基硅烷，填料，助剂和水等原料；所述结构色颜料通过在基材表面依次向外包覆如下层结构制备得到，所述层结构包括折射率>1.8的A层，折射率≤1.8的B层，所述A层与所述B层依次连续排列，所述A层至少为一层，且所述A层的厚度小于所述B层的厚度。将本申请所述的基础漆、造粒液和连续相按照相应的比例混合，制备成多彩涂料，所述多彩涂料具有较高的保色性和耐候性，delta E≤0.63。

Description

一种基础漆及多彩涂料

技术领域

本申请涉及多彩涂料领域，更具体地涉及一种基础漆及多彩涂料。

背景技术

在建筑领域中，石材被广泛用于建筑外墙的装饰中。但是，由于石材具有一定的重量，将石材应用到高层建筑外墙中，不利于施工人员的操作。此外，随着时间的延长，石材还存在意外掉落的风险。因此，石材逐渐被涂料代替。

在涂料发展的过程中，多彩涂料是涂料广泛应用中的一种。多彩涂料是一种水性环保涂料，具有较好地仿制石材的效果。但是，多彩涂料在使用时，由于阳光长时间的照射、水分的侵蚀及其他因素的影响，使多彩涂料的颜色逐渐变色，耐候性能逐渐降低，从而降低多彩涂料的寿命。

发明内容

为了使多彩涂料具有较高的耐候性及保色性，本申请提供了一种基础漆及多彩涂料。

第一方面，本申请提供了一种高基础漆，按重量份数计，包括以下原料，结构色颜料1-5份，羟乙基纤维素0.5-2份，疏水改性羟乙基纤维素0.1-0.5份，丙烯酸酯乳液20-30份，1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷2-5份；

所述结构色颜料通过在基材表面依次向外包覆如下层结构制备得到，所述层结构包括折射率>1.8的A层，折射率≤1.8的B层，所述A层与所述B层依次连续排列，所述A层至少为一层，且所述A层的厚度小于所述B层的厚度；

其中所述基材选自无机玻璃、不锈钢鳞片和有机玻璃中的一种，所述基材的粒径为2-5μm。

在本申请中，利用结构色颜料、羟乙基纤维素、疏水改性羟乙基纤维素和1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷等原料制备得到基础漆，再将所述基础漆应用到多彩涂料的制备中。通过结构色颜料、羟乙基纤维素、疏水改性羟乙基纤维素和1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷的相互配合，能够提高多彩涂料的保色性、耐候性和拒水性。

结构色颜料是通过在基材表面向外依次包覆如下层结构制备得到。所述层结构包括折射率>1.8的A层，折射率≤1.8的B层，A层与B层依次连续包覆在基材的表面上，A层至少出现一次，也就是说，结构色颜料是通过在基材表面上只包覆A层，或者在基材表面上包覆A层与B层。当在基材表面上只包覆A层时，在基材上形成“低-高”折射率的单层薄膜干涉。当在基材表面上包覆A层与B层时，在基材上形成“低-高-低”折射率的多层薄膜干涉。将制备得到的结构色颜料加入多彩涂料中，会使多彩涂料产生流动色，能够提高多彩涂料的保色性和耐候性。

同理，所述A层也可以是2层，3层，4层及以上的层数。所述B层的层数与A层的层数相同或者少于一层，也就是说，当A层的层数为3层时，B层的层数为3层或者2层。通常来讲，层结构包括A层与B层的层数越多，结构色颜料的干涉越强烈，反射出来的结构色的饱和度与亮度也会越高。但是，随着A层与B层层数的增加，当A层与B层的层数增加到一定值时，反射率会逐渐降低，直接影响着涂料的使用效果。因此，在本申请中，制备结构色颜料时，A层的层数优选为3层，所述B层的层数优选为3层。将制备得到的结构色颜料应用到多彩涂料中，多彩涂料的保色性及耐候性较好。

优选地，所述A层为二氧化钛层或二氧化锡层。所述B层为二氧化硅层或三氧化铝层。

优选地，所述基础漆由以下重量份数的原料组成，结构色颜料1-3份，羟乙基纤维素1-2份，疏水改性羟乙基纤维素0.3-0.5份，1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷3.5-5份。

1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷是一种氟化烷基硅烷，具有较好的抗潮湿稳定性。将1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷加入基础漆中，1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷能够与结构色颜料、羟乙基纤维素、疏水改性羟乙基纤维素相互配合，不但能提高多彩涂料的疏水性，而且能提多彩涂料的耐候性和保色性。

在一个具体的实施方案中，所述基础漆包括结构色颜料3份，羟乙基纤维素1份，疏水改性羟乙基纤维素0.3份，1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷3.5份。

在本申请中，所述基材选自无机玻璃、不锈钢鳞片和有机玻璃中的一种，基材的折射率为1.4-1.6，且基材的粒径为2-5μm。其中不锈钢鳞片优越的耐蚀性能以及明亮的金属色泽。一般地，不锈钢鳞片的材质主要是304和316不锈钢。

优选地，所述结构色颜料的制备方法包括以下步骤，S1，首先将重量比为(0.4-0.6):1的乙醇与水进行混合，得到混合液，然后将基材加入所述混合液中，再加入制备A层的材料，搅拌后过滤，得到混合物，最后将所述混合物在600℃下煅烧3-3.5h，得到带有包覆A层的基材；

S2，将带有包覆A层的基材加入到制备B层的材料中，搅拌15-20min后静置，然后进行过滤处理，得到结构色颜料半成品，再将所述半成品在600℃下煅烧3-3.5h，得到结构色颜料。

将制备得到的结构色颜料加入到基础漆中，再将基础漆应用到多彩涂料。结构色颜料能够提高多彩涂料的性能。在制备结构色颜料过程中，A层与B层的层数和厚度是影响多彩涂料的两个因素。

A层与B层的层数是通过重复步骤S1与步骤S2的次数进行控制。A层的厚度通过步骤S1中所述搅拌的时间进行调整，B层的厚度通过步骤S2中所述静置的时间进行调整。随着搅拌的时间或静置的时间的增大，A层的厚度与B层的厚度也随之变大。

优选地，所述A层的厚度为100-120nm，所述B层的厚度为300-600nm。

在本申请中，B层的厚度大于A层的厚度，A层的厚度为100-120nm，B层的厚度为300-600nm。示例性地，A层的厚度为100nm，105nm，108nm，110nm，115nm，118nm，120nm。示例性地，B层的厚度为300nm，350nm，400nm，450nm，500nm，550nm，600nm。

优选地，所述丙烯酸酯乳液可选自苯丙乳液、硅丙乳液和纯丙乳液。

本申请中，丙烯酸酯乳液作为主要原料而加入，其中丙烯酸酯乳液的粘度为200-2000mPaS。结构色颜料在丙烯酸酯乳液中具有较好的分散性。丙烯酸酯乳液在干燥后会形成保护膜，从而对结构色颜料进行保护，使多彩涂料具有较高的保色性及耐候性。

丙烯酸酯乳液优选为纯丙乳液，纯丙乳液是指丙烯酸酯单体(丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯和甲基丙烯酸J酯等)通过共聚而制得的乳液，具有良好的抗污性、耐磨性及耐候性。由纯丙乳液制备的多彩涂料具有较好的附着力、耐水性和耐碱性，且施工性能良好。

优选地，所述基础漆还包括填料4.2-8.5份，助剂1.6-5.3份，水40-75份。

本申请中填料可选自钛白粉和高岭土。在基础漆中加入填料，将基础漆应用到多彩涂料中，使多彩涂料具有较好的遮盖能力。当填料为钛白粉和高岭土的混合物时，钛白粉和高岭土的重量比为1:(3-20)。

助剂包括以下重量份数的原料，防腐剂0.1-0.5份，消泡剂0.1-0.5份，分散剂0.1-0.3份，pH调节剂0.1-0.5份，丙二醇1-3份，凝胶剂0.2-0.5份。助剂在本申请中作为功能性的原料而加入到基础漆中。例如防腐剂，防腐剂能够延长多彩涂料的使用期限。

第二方面，本申请提供了一种多彩涂料，所述多彩涂料包括造粒液、连续相和本申请所述的基础漆。

优选的，所述多彩涂料中基础漆、造粒液和连续相的重量比为(5-7):2:(3-7)。

本申请中，利用结构色颜料、羟乙基纤维素、疏水改性羟乙基纤维素、丙烯酸酯乳液和1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷等原料制备成基础漆；再向所述基础漆中加入造粒液进行切点造粒，得到尺寸均匀的彩点；最后向所述彩点中加入连续相，制备得到多彩涂料。

本申请制备的多彩涂料具有较好的保色性、耐候性和拒水性。多彩涂料与“水包砂”涂料的最大的区别在于，在制备基础漆时，多彩涂料中不含有石英砂及其它砂类。因此，多彩涂料与“水包砂”涂料的应用场合是不同的，产生的效果也是不同的。“水包砂”涂料在使用时，在被保护物体的表面上产生的是凹凸不平的喷涂面，立体感较强。多彩涂料在使用时，在被保护物体的表面上形成光滑的喷涂面，虽然多彩涂料的立体感不是很强，但是抗污性较好。

在一个具体的实施方案中，所述多彩涂料中基础漆、造粒液和连续相的重量比为6:2:5。所述基础漆、造粒液和连续相三者的重量比同样会影响多彩涂料的性能，采用上述技术方案制备的多彩涂料具有较好的保色性及耐候性。

基础漆的制备：在容器中依次加入水40-75份，结构色颜料1-5份，羟乙基纤维素0.5-2份，疏水改性羟乙基纤维素0.1-0.5份，填料4.2-8.5份，助剂1.6-5.3份，在1600-2000rpm的转速条件下，分散25-35min，分散均匀后再加入1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷2-5份，丙烯酸酯乳液20-30份；降低转速至400-600rpm，分散搅拌20-30min，得到基础漆。

所述造粒液包括以下重量份数的原料，水90-99份，硅酸镁锂1-10份。

造粒液的制备：首先，取40-50％的水，将1-10份的硅酸镁锂加入水中，在1000-1500rpm的转速条件下，分散10-15min，形成预分散凝胶，再将剩余的水加入到所述预分散凝胶中，得到造粒液。

所述连续相包括以下重量份数的原料，水30-50份，防腐剂0.1-0.5份，消泡剂0.1-0.5份，丙二醇1-3份，成膜助剂2-3份，增稠剂0.5-1份，pH调节剂0.1-0.5份，纯丙乳液40-60份。

连续相的制备：在容器中依次加入水30-50份，防腐剂0.1-0.5份，消泡剂0.1-0.5份，丙二醇1-3份，成膜助剂2-3份，增稠剂0.5-1份，在700-900rpm的转速条件下，分散25-40min，然后加入pH调节剂0.1-0.5份，纯丙乳液40-60份，降低转速至400-500rpm，分散15-20min，得到连续相。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请采用结构色颜料、羟乙基纤维素、疏水改性羟乙基纤维素、和1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷相互配合，能够提高多彩涂料的保色性及耐候性，delta E≤0.63；

2、本申请中通过改变结构色颜料中A层和B层的层数与厚度，使结构色颜料发生单层薄膜干涉或多层薄膜干涉；当A层的层数为3层，A层的层数为3层，A层的厚度为110nm，B层的厚度为450nm时，多彩涂料的保色性及耐候性较高；

3、本申请制备的多彩涂料，通过造粒液、连续相与本申请制备的基础漆在特定的比例下混合，操作方法简单、易于控制且保色性及耐候性明显提高。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

原料

如无特殊说明，本申请中的原料均可通过市售获得。

疏水改性羟乙基纤维素采用亚什兰Natrosol HE10K；

羟乙基纤维素采用亚什兰250HBR；

防腐剂采用异噻唑啉酮类防腐剂；

消泡剂采用型号为FoamStar 2410AC的矿物油类消泡剂；

成膜助剂采用醇酯十二；

增稠剂采用型号为DR72的环保丙烯酸类增稠剂；

pH调节剂采用型号为AMP95的pH值调节剂；

分散剂采用型号为5027的胺盐类。

结构色颜料的制备例

制备例1

S1：将1kg粒径为4μm的不锈钢鳞片(304不锈钢)加入到10kg水与5kg乙醇的混合液中，然后加入200g的钛酸正丁酯，搅拌48min后过滤，得到混合物，然后将所述混合物在600℃下煅烧3h，得到带有包覆TiO₂层(A层)的不锈钢鳞片，测得所述TiO₂层的厚度为110nm；通过经验公式d_SiO2＝(2.0-2.3)t初步计算，其中d为厚度(nm)，t为搅拌时间(min)；

S2：再将带有包覆TiO₂层的不锈钢鳞片加入到500g铝溶胶(Al₂O₃的质量分数为5％)中，搅拌15min后静置7.2h，然后进行过滤处理，得到带有Al₂O₃层(B层)的结构色颜料半成品，再将半成品在600℃下煅烧3h，得到结构色颜料，测得所述Al₂O₃层的厚度为450nm，

利用台阶仪(型号为XP-1)进行厚度的测量；

通过经验公式d_SiO2＝(0.95-1.2)t初步计算，其中d为厚度(nm)，t为静置时间(min)。

通过上述制备方法进行制备例1-10的制备，重复上述步骤，获得不同层数的A层和B层，具体如表1所示。

表1制备例1-10中A层和B层的层数与厚度(单位：nm)

*表1中“-”表示不含有，如制备例5中，不含有第三B层。

实施例

实施例1

(1)基础漆的制备：在分散缸中加入509g水，30g由制备例1制备的结构色颜料，2g防腐剂，2g消泡剂，2g分散剂，10g羟乙基纤维素，3g疏水改性羟乙基纤维素，8g钛白粉，70g高岭土，然后调节分散机为1800rpm，分散30min，分散均匀后再加入1g pH调节剂，250g纯丙乳液(粘度为600mPaS))，35g 1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷，20g丙二醇，3g凝胶剂将分散机转速调至500rpm，分散搅拌30min，得到基础漆。

(2)造粒液的制备：将50g硅酸镁锂加入到450g水中，在1200rpm的转速条件下，分散13min，形成预分散凝胶，再将500g水加入到所述预分散凝胶中，得到造粒液。

(3)连续相的制备：在分散缸中加入495g水，2g防腐剂，2g消泡剂，15g丙二醇，20g成膜助剂，5g增稠剂，调节分散机转速为800rpm，分散30min，然后加入1g pH调节剂，460g纯丙乳液(粘度为800mPaS)，调节分散机转速为500rpm，分散20min，得到连续相。

(4)造粒：将步骤(2)制备的造粒液加入到步骤(1)得到基础漆中，使用分散盘将基础漆与造粒液形成的凝胶体切碎，得到彩点。将步骤(3)制备的连续相加入到彩点中，将分散机转速调整为3000rpm，搅拌30min，得到多彩涂料。基础漆、造粒液和连续相的重量比为6:2:5。

实施例2-18与实施例1中的区别在于表2所示。

表2实施例2-18与实施例1的区别(单位：g)

实施例19

实施例19与实施例1的区别在于，实施例19中基础漆、造粒液和连续相的重量比为6:2:7。

对比例

对比例1-4与实施例14的区别如表3所示。

表3对比例1-4与实施例14的区别(单位：g)

*表3中“-”表示加入量为0g。

对比例5

对比例5与实施例14的区别在于，利用酞青蓝替代实施例14中的结构色颜料，其余保持一致。

对比例6

对比例6与实施例14的区别在于，利用铁红颜料替代实施例14中的结构色颜料，其余保持一致。

性能检测试验

将实施例与对比例制备的含有结构颜料的涂料，涂刷在样板上，干燥后，将样板置于氙灯下进行人工老化，控制波长340nm的辐照强度为0.51W/m²，辐照2000h，直接用仪器进行测试，对比光照前后样板的颜色得到delta E。

本申请所制备的涂料主要应用于建筑墙体内外，而耐候性是指建筑涂料抵抗如光照、冷热、风雨、细菌等造成综合破坏的能力。一般检测建筑涂料的耐候性的实验为人工老化实验。

表4测试结果

结合实施例1-19和对比例1-6并结合表4可以看出，由实施例1-19制备的多彩涂料的保色性及耐候性较好，delta E≤0.63，尤其是实施例14，delta E为0.29，说明保色性较高。

结合实施例1-9和对比例1-4并结合表4可以看出，当对比例1-4中的基础漆中不加入结构色颜料、羟乙基纤维素、疏水改性羟乙基纤维素或1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷时，多彩涂料的保色性和耐候性较差。当实施例1-9中改变结构色颜料、羟乙基纤维素、疏水改性羟乙基纤维素或1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷的用量时，同样会影响多彩涂料的保色性和耐候性。

结合实施例1和实施例10-18并结合表4可以看出，随着A层和B层的层数的增加，多彩涂料的保色性和耐候性越来越好，delta E≤0.63。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种基础漆，其特征在于：按重量份数计，包括结构色颜料1-5份，羟乙基纤维素0.5-2份，疏水改性羟乙基纤维素0.1-0.5份，丙烯酸酯乳液20-30份，1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷2-5份；

所述结构色颜料通过在基材表面依次向外包覆如下层结构制备得到，所述层结构包括折射率>1.8的A层，折射率≤1.8的B层，所述A层与所述B层依次连续排列，所述A层至少为一层，且所述A层的厚度小于所述B层的厚度；所述A层的厚度为100-120nm，所述B层的厚度为300-600nm；

其中所述基材选自无机玻璃、不锈钢鳞片和有机玻璃中的一种，所述基材的粒径为2-5μm。

2.根据权利要求1所述的基础漆，其特征在于：所述基础漆包括以下重量份数的原料，结构色颜料1-3份，羟乙基纤维素1-2份，疏水改性羟乙基纤维素0.3-0.5份，1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷3.5-5份。

3.根据权利要求2所述的基础漆，其特征在于：所述基础漆包括以下重量份数的原料，结构色颜料3份，羟乙基纤维素1份，疏水改性羟乙基纤维素0.3份，1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷3.5份。

4.根据权利要求1所述的基础漆，其特征在于：所述A层的层数为3层，所述B层的层数为3层。

5.根据权利要求1所述的基础漆，其特征在于：所述A层的厚度为110nm，所述B层的厚度为450nm。

6.一种多彩涂料，其特征在于：所述多彩涂料包括造粒液、连续相和权利要求1-5任一项所述的基础漆，所述多彩涂料的色差delteE≤0.63。

7.根据权利要求6所述的多彩涂料，其特征在于：所述多彩涂料中基础漆、造粒液和连续相的重量比为(5-7)：2：(3-7)。

8.根据权利要求7所述的多彩涂料，其特征在于：所述多彩涂料中基础漆、造粒液和连续相的重量比为6：2：5。