CN114591637B - 一种具有仿石材效果的陶瓷涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有仿石材效果的陶瓷涂料及其制备方法；所述涂料由A组分50‑55％、B组分20‑25％、C组分5‑10％和余量的D组分组成，C组分为色浆；以占A组分100％计，包括：硅溶胶40‑50％，云母粉20‑25％，纤维素5‑10％，消泡剂1‑2％，润湿分散剂1‑2％，25％甲酸1‑1.5％，去离子水余量；以B组分100％计，包括：硅烷85‑88％、流平剂2‑5％和余量的甲醇；以D组分100％计，包括：保护胶粉4‑8％、去离子水92‑96％。本发明的陶瓷涂料是一种水包水多彩陶瓷涂料，一次喷涂即可形成仿大理石效果的纹理，通过控制彩色粒子的大小形成较为逼真的仿大理石效果，装饰性好。

Description

一种具有仿石材效果的陶瓷涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，涉及一种陶瓷涂料，尤其涉及一种具有仿石材效果的陶瓷涂料及其制备方法。

背景技术

随着中国城市化进程的快速推进，数量庞大的大型公共建筑、商业楼宇及高端住宅不断涌现，建筑铝幕墙的需求也快速增长。为了增加建筑内外幕墙的装饰效果，常常采用具有仿石材效果的铝单板作为幕墙装饰材料。仿石材铝单板其涂层的颜色和纹理与石材的非常相似，在装饰效果上呈现出石材的效果，增加了整体的质感。传统的仿石材涂料是以氟碳乳液或者丙烯酸乳液和弹性树脂作为成膜物质制备而成，存在着如下缺陷：(1)涂层的硬度小于2H，稍微使用外力即可将涂层剥落，在墙面装饰完成后，日常使用中经常与人接触的部位涂层易被刮破，难以达到与天然石材质地坚硬、耐磕碰的性能，且涂层磨损后，表面粗糙，容易附着杂质，难以清洗；(2)由于含有有机树脂，使得此类涂料防火等级较低，遇高温或遇明火极易燃烧、炭化、释放烟雾和毒气，难以应用于防火等级较高的场所，也不太适用于室内密闭公共场所的大规模装饰。

陶瓷涂料具有硬度高、耐划伤性好、水性环保、不燃无烟等特点，近年来在铝幕墙板上的应用越来越多，但是目前市场上现有的仿石材效果的陶瓷涂料，不够逼真装饰性略显不足。通过对现有专利文献的检索发现，公开号为202010786446.7的中国发明专利公开了一种高硬度防火疏水型仿石材陶瓷涂料技术方案，该技术方案采用底漆+面漆两次喷涂的方式，喷涂工艺复杂；使用造粒机进行多种颜料的混合，使得不同颜色的粒子大小差异不大，与真正的石材效果差距较大，逼真性有待提高。

发明内容

针对上述现有技术存在的传统仿石材涂料是以氟碳乳液或者丙烯酸乳液和弹性树脂作为成膜物质制备而成，存在着硬度低、防火等级不够等问题；现有仿石材效果的陶瓷涂料喷涂工艺复杂、逼真性有待提高等不足，本发明提供了一种具有仿石材效果的陶瓷涂料及其制备方法。本发明的仿石材效果的陶瓷涂料，是一种水包水多彩陶瓷涂料，一次喷涂即可形成具有仿大理石效果的纹理，工艺简单；通过控制彩色粒子的大小形成较为逼真的仿大理石效果，装饰效果好。与市面上氟碳乳液或者丙烯酸乳液和弹性树脂作为成膜物质制备而成的仿大理石涂料相比，具有硬度高、耐磨性好、不燃无烟的特性，防火等级为A1级。作为装饰幕墙涂料应用于公共场所，起到防止磨损、延长使用寿命、减少火灾伤亡的作用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种具有仿石材效果的单涂层陶瓷涂料，所述涂料由A组分50-55％、B组分20-25％、C组分5-10％和余量的D组分组成，C组分为色浆；

以占A组分总重的100％计，A组分包括：硅溶胶40-50％，云母粉20-25％，纤维素5-10％，消泡剂1-2％，润湿分散剂1-2％，25％甲酸1-1.5％，去离子水余量；

以占B组分总重的100％计，B组分包括：硅烷85-88％、流平剂2-5％和余量的甲醇；

以占D组分总重的100％计，D组分包括：保护胶粉4-8％、去离子水92-96％。

作为一个实施方案，所述硅溶胶为酸性硅溶胶，pH值2-4，粒径10-20μm。

作为一个实施方案，所述硅烷由甲基三甲氧基硅烷和KH560组成。

作为一个实施方案，甲基三甲氧基硅烷：KH560＝15：1-20：1。

作为一个实施方案，所述陶瓷涂料的pH值控制在4-5。

本发明还涉及一种具有仿石材效果的单涂层陶瓷涂料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

S1、将A组分与B组分混合均匀，在15-35℃环境下反应4-6hr，然后加入40-60％量的D组分，搅拌0.5-1hr后得到陶瓷涂料基础漆；

S2、根据大理石样板的花纹选择色浆的颜色，调制出大理石花纹所包含的各种颜色，将每种颜色的色浆分别与5％的陶瓷涂料基础漆混合均匀，得到陶瓷涂料多彩漆，待用；

S3、容器中加入剩余量的D组分，将所述陶瓷涂料多彩漆分别加入，然后以≤100转/分的低速搅拌下，加入剩余的陶瓷涂料基础漆，搅拌后即得到多种色漆粒子混合在一起的成品漆。

作为一个实施方案，步骤S3中，每个色漆粒子均由保护胶液所包裹，形成独立的彩色小颗粒，属于水包水多彩陶瓷涂料。

作为一个实施方案，A组分制备包括：硅溶胶、云母粉、消泡剂、润湿分散剂和去离子水搅拌均匀后加入25％甲酸调节溶液pH值至3.5-4.0，然后以1200-1600转/分的转速分散研磨至细度25μm，再加入纤维素，继续研磨至细度20μm以下，200目滤布过滤后出料，待用。

作为一个实施方案，B组分制备包括：依次加入硅烷、甲醇、流平剂，混合均匀即可，待用。

作为一个实施方案，D组分制备包括：在搅拌的条件下，在去离子水中加入保护胶粉，搅拌至保护胶粉完全溶解，溶液呈均匀透明状，待用。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的陶瓷涂料是一种水包水多彩陶瓷涂料，一次喷涂即可形成仿大理石效果的纹理，通过控制彩色粒子的大小形成较为逼真的仿大理石效果，装饰性好。

(2)与市面上氟碳乳液或者丙烯酸乳液和弹性树脂作为成膜物质制备而成的仿大理石效果涂料相比，具有硬度高、耐磨性好、不燃无烟的特性，防火等级为A1级，且VOC排放量极低。

(3)本发明的陶瓷涂料作为装饰幕墙涂料应用于公共场所，起到防止磨损、延长使用寿命、减少火灾伤亡的作用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明为具有仿石材效果的陶瓷涂料，为单涂层涂料，一次喷涂即可得到仿大理石纹理效果的陶瓷涂层。

该涂料分为A、B、C、D 4个组分，按100％计配方如下：

A组分：50-55％

B组分：20-25％

C组分：5-10％

D组分：余量

其中A组分按100％计，配方如下：

硅溶胶：40-50％

云母粉：20-25％

纤维素：5-10％

消泡剂：1-2％

润湿分散剂：1-2％

25％甲酸：1-1.5％

去离子水：余量

其中：

硅溶胶：酸性，pH值2-4，粒径10-20μm，主要成膜物质。A组分为酸性，故选用酸性硅溶胶，使得硅溶胶的稳定性会更好，且酸性硅溶胶便宜成本更低。

25％甲酸：用来调节A组分的pH值，A组分pH值需控制在3.5-4.0之间，该pH值范围可以使得硅溶胶稳定性更好。如果使用纯甲酸则添加量太少，小误差即可引起较大的pH值波动，稀释成25％的甲酸溶液，可减少添加误差带来的pH值波动。

B组分按100％计，配方如下：

硅烷：85-88％

流平剂：2-5％

甲醇：余量

其中：

硅烷：由甲基三甲氧基硅烷：KH560＝15：1-20：1组成，是成膜物质，酸性条件下水解后与A组分中的硅溶胶反应。KH560含有环氧基团，可增加涂层与基材的附着力，量多则涂层发生黄变，耐候性不好；量少则涂层附着力略差。

甲醇：溶剂，调节涂料的施工性，增加涂料中各组分的相容性。

流平剂：具有优异的底材润滑和流平性能，能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，还能防止缩孔、橘皮等漆膜缺陷的产生。

现有技术还存在无机碱金属硅酸盐溶液(水玻璃)和硅溶胶组成的无机胶凝涂料体系，固化过程属于常温固化，无机碱金属硅酸盐可与硅溶胶反应形成聚合物，更多的是常温下的自聚合反应以及与空气中H2O或者CO2反应而形成聚合物固化。体系为碱性，pH值约为11-12之间。由于体系碱性较强，一般的有机色浆在碱性环境下会出现包覆在色浆颜料粒子外围的润湿分散剂层被破坏，从而使颜料粒子直接暴露，导致颜料粒子絮凝，破坏色浆的稳定体系，颜色的色相指标会慢慢变化，形成浮色、发花、变色的问题，所以该体系只能用无机颜料进行调色，色彩的鲜艳度和丰富度都受限，不适合作为需要较强装饰效果的涂层使用。而本发明采用硅溶胶和硅烷作为主要成膜物质，硅溶胶与硅烷的固化需加热，机理是采用溶胶-凝胶法，首先在酸性条件下硅烷水解成硅醇，硅醇再与硅溶胶发生聚合反应生成聚合物，在加热的条件下聚合物脱水后形成固化的涂层。体系必需为酸性，pH一般为4-5之间。可以使用有机颜料色浆、无机颜料色浆进行调色，不受限制，色彩丰富，装饰效果好。

C组分，色浆：市售色浆均可

单独设置色浆组分，方便根据不同大理石的纹理调整和替换不同颜色的色浆，无需将颜料加到A组分中一起研磨，提高了生产和调色的效率。

D组分按100％计，配方如下：

保护胶粉：4-8％

去离子水：92-96％。

陶瓷涂料的反应过程如下：甲基三甲氧基硅烷在酸性条件下水解，生成硅醇，硅醇与硅溶胶在酸性条件下发生缩聚反应，形成陶瓷涂料。若甲基三甲氧基硅烷在碱性条件下水解则生成乳白色沉淀，无法进行后续反应而生成陶瓷涂料。所以陶瓷涂料对pH值要求很严格，pH值需要控制在4-5之间，可以达到最佳性能，且陶瓷涂料的使用时间可以达到72hr。

制备步骤如下：

(1)D组分制备：在容器中加入去离子水，边搅拌边加入保护胶粉，搅拌至保护胶粉完全溶解，溶液呈均匀透明状，待用；

(2)A组分制备：研磨罐中依次加入硅溶胶、云母粉、消泡剂、润湿分散剂、去离子水，搅拌均匀后加入25％甲酸调节溶液pH值至3.5-4.0，然后以1200-1600转/分的转速分散研磨至细度25μm，再加入纤维素，继续研磨至细度20μm以下，200目滤布过滤后出料，待用；

该步骤采用分步研磨方式，可提高研磨效率，缩短研磨时间。纤维素可使A组分粘度增大，如果与其他原料一起加入则溶液粘度太大，研磨效率较低。采取分步研磨所需的总时间约为1-1.5hr即可达到所需细度，若将所有原料一起加入研磨则需要4-5hr才能达到所需的细度。

(3)制备B组分：容器中依次加入硅烷、甲醇、流平剂，混合均匀即可，待用；

(4)陶瓷涂料基础漆制备：将A组分与B组分混合均匀，在15-35℃环境下反应4-6hr，然后加入40-60％量的D组分，搅拌0.5-1hr后得到陶瓷涂料基础漆；

该步骤需先让硅烷水解与硅溶胶反应之后，才可以加入D组分，因为D组分中含有大量的去离子水，加入的早会影响硅烷水解的pH值环境，导致最终的陶瓷涂料使用时间短。

(5)陶瓷涂料多彩漆制备：根据大理石样板的花纹选择色浆的颜色，调制出大理石花纹所包含的各种颜色，将每种颜色的色浆分别与5％的陶瓷涂料基础漆混合均匀，得到陶瓷涂料多彩漆，待用；

大理石花纹一般由3-5种(甚至更多)颜色的色块或纹理组成，就要制备出相应颜色的多彩漆，保证最终形成的图案更接近大理石花纹。

(6)成品漆制备：容器中加入剩余量的D组分，将步骤(5)得到的陶瓷涂料多彩漆分别加入，然后以≤100转/分的低速搅拌下，加入剩余的陶瓷涂料基础漆，搅拌后即得到多种色漆粒子混合在一起的成品漆，每个色漆粒子均由保护胶液所包裹，形成独立的彩色小颗粒，属于水包水多彩陶瓷涂料。

该步骤需要控制好搅拌速度，搅拌速度太高会破坏每种多彩漆外面包裹的保护胶溶液，使得每种色漆混合在一起，无法形成独立的彩色粒子。彩色粒子的大小可以通过调整转速来调整，转速低则颗粒大，转速高则颗粒小。如果需要彩色粒子大小不同，可通过调整不同的转速来实现。

详见以下各实施例：

实施例1～5

实施例1～5涉及一种具有仿石材效果的陶瓷涂料组合物；其组成如表1所示。

该陶瓷涂料组合物的制备方法如下：

(1)D组分制备：在容器中加入去离子水，边搅拌边加入保护胶粉，搅拌至保护胶粉完全溶解，溶液呈均匀透明状，待用；

(2)A组分制备：研磨罐中依次加入硅溶胶、云母粉、消泡剂、润湿分散剂、去离子水，搅拌均匀后加入25％甲酸调节溶液pH值至3.5-4.0，然后以1400转/分的转速分散研磨至细度25μm，再加入纤维素，继续研磨至细度20μm以下，200目滤布过滤后出料，待用；分步研磨所需的总时间约为1-1.5hr即可达到所需细度；

(3)制备B组分：容器中依次加入硅烷、甲醇、流平剂，混合均匀即可，待用；

(4)陶瓷涂料基础漆制备：将A组分与B组分混合均匀，在常温环境下反应5hr，然后加入50％量的D组分，搅拌1hr后得到陶瓷涂料基础漆；

(5)陶瓷涂料多彩漆制备：根据大理石样板的花纹(由5种颜色的色块纹理组成)选择色浆的颜色，调制出大理石花纹所包含的5种颜色，将每种颜色的色浆分别与5％的陶瓷涂料基础漆混合均匀，得到陶瓷涂料多彩漆，待用；

(6)成品漆制备：容器中加入剩余量的D组分，将步骤(5)得到的陶瓷涂料多彩漆分别加入，然后以≤100转/分的低速搅拌下，加入剩余的陶瓷涂料基础漆，搅拌后即得到多种色漆粒子混合在一起的成品漆，每个色漆粒子均由保护胶液所包裹，形成独立的彩色小颗粒，属于水包水多彩陶瓷涂料。

对比例1～3

对比例1～3涉及一种陶瓷涂料组合物；其组成如表1所示。

该陶瓷涂料组合物的制备方法同实施例1。

表1

对以上实施例和对比例的陶瓷组合物进行测试，测试方法如表2，结果如表3所示。

表2、主要性能测试方法

表3、主要性能测试结果

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种具有仿石材效果的单涂层陶瓷涂料的制备方法，其特征在于，所述涂料由A组分50-55％、B组分20-25％、C组分5-10％和余量的D组分组成，C组分为色浆；所述色浆为有机颜料色浆、无机颜料色浆中至少一种；

以占A组分总重的100％计，A组分包括：硅溶胶40-50％，云母粉20-25％，纤维素5-10％，消泡剂1-2％，润湿分散剂1-2％，25％甲酸1-1.5％，去离子水余量；

以占B组分总重的100％计，B组分包括：硅烷85-88％、流平剂2-5％和余量的甲醇；所述硅烷由甲基三甲氧基硅烷和KH560组成，甲基三甲氧基硅烷：KH560＝15：1-20：1；

以占D组分总重的100％计，D组分包括：保护胶粉4-8％、去离子水92-96％；

所述方法包括如下步骤：

S1、将A组分与B组分混合均匀，在15-35℃环境下反应4-6hr，然后加入40-60％量的D组分，搅拌0.5-1hr后得到陶瓷涂料基础漆；

S2、根据大理石样板的花纹选择色浆的颜色，调制出大理石花纹所包含的各种颜色，将每种颜色的色浆分别与5％的陶瓷涂料基础漆混合均匀，得到陶瓷涂料多彩漆，待用；

S3、容器中加入剩余量的D组分，将所述陶瓷涂料多彩漆分别加入，然后以≤100转/分的低速搅拌下，加入剩余的陶瓷涂料基础漆，搅拌后即得到多种色漆粒子混合在一起的成品漆；每个色漆粒子均由保护胶液所包裹，形成独立的彩色小颗粒，属于水包水多彩陶瓷涂料；

所述硅溶胶为酸性硅溶胶，pH值2-4，粒径10-20μm。

2.根据权利要求1所述的具有仿石材效果的单涂层陶瓷涂料的制备方法，其特征在于，所述陶瓷涂料的pH值控制在4-5。

3.根据权利要求1所述的具有仿石材效果的单涂层陶瓷涂料的制备方法，其特征在于，A组分制备包括：硅溶胶、云母粉、消泡剂、润湿分散剂和去离子水搅拌均匀后加入25％甲酸调节溶液pH值至3.5-4.0，然后以1200-1600转/分的转速分散研磨至细度25μm，再加入纤维素，继续研磨至细度20μm以下，200目滤布过滤后出料，待用。

4.根据权利要求1所述的具有仿石材效果的单涂层陶瓷涂料的制备方法，其特征在于，B组分制备包括：依次加入硅烷、甲醇、流平剂，混合均匀即可，待用。

5.根据权利要求1所述的具有仿石材效果的单涂层陶瓷涂料的制备方法，其特征在于，D组分制备包括：在搅拌的条件下，在去离子水中加入保护胶粉，搅拌至保护胶粉完全溶解，溶液呈均匀透明状，待用。