CN114806301A - 一种人造彩砂用固色剂、固色剂的制备方法及人造彩砂 - Google Patents
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Abstract
本发明属于固色剂技术领域，具体涉及一种人造彩砂用固色剂、固色剂的制备方法及人造彩砂，固色剂包括纳米丙烯酸乳液20‑40份、水性聚氨酯10‑20份、阴‑阳型硅丙乳液20‑40份、纳米硅30‑40份、有机硅防水剂15‑50份、碱性物质1‑5份、快干剂1‑10份、抗老化剂1‑5份。固色剂的制备方法包括，将纳米丙烯酸乳液、水性聚氨酯、阴‑阳型硅丙乳液、纳米硅、有机硅防水剂、抗老化剂进行混合，然后加入碱性物质，并搅拌均匀，最后加入快干剂，制得人造彩砂用固色剂。将其应用于人造彩砂用涂料中，可以有效提高彩砂表面的染料涂层的着色效果，使彩砂涂层不易褪色。
Description
技术领域
本发明属于固色剂技术领域，具体涉及一种人造彩砂用固色剂、固色剂的制备方法及人造彩砂。
背景技术
天然彩砂是由天然矿石粉碎而成，不褪色但是杂质色较多，颜色种类少，生产量有限，主要应用于建筑装修、水磨石骨料、真石漆、彩砂涂料等。近年来，由于建筑行业的发展，市场对彩砂的需求量越来越大，有限的彩砂已无法满足市场需求。
而现有的人工制作的彩砂是在砂石上涂覆含有颜料的涂层而制得，相比于天然彩砂，人工制作的彩砂颜色种类齐全，批次之间颜色稳定性好，调色方便，产量更大，能更好的满足人们的需求。但是现有的人工制作的彩砂存在颜料涂层着色力不理想，涂层易老化褪色的问题，阻碍了人工制作的彩砂的进一步推广。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种人造彩砂用固色剂，将其应用于人造彩砂用涂料中，可以有效提高彩砂表面的染料涂层的着色效果，使彩砂涂层不易褪色。
本发明的第二目的是提供一种人造彩砂用固色剂的制备方法，制备简单，适合工业批量生产，且制得的固色剂可以有效提高人造彩砂涂层的着色效果，使人造彩砂不易发生褪色。
本发明的第三目的是提供一种人造彩砂，彩砂涂层着色力强，不易发生褪色，且耐磨。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的第一目的提供了一种人造彩砂用固色剂，其包括如下重量份数的原料：
其中，所述阴-阳型硅丙乳液的粒径为50-60nm。
其中，所述纳米硅为粒径为1-3nm的纳米二氧化硅。
其中，所述有机硅防水剂为甲基硅醇钠、甲基硅酸钠、甲基硅酸钾中的至少一种。
其中，所述碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
其中，所述快干剂为碱石灰、环烷酸钴、环烷酸锰、环烷酸锌、环烷酸钙中的至少一种。
其中，所述抗老化剂为纳米二氧化钛、氯化石蜡、邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑中的至少一种。
本发明通过在固色剂组合物中加入纳米硅、有机硅防水剂，使用时与碱性物质反应，能产生具有强烈憎水性的物质及硅酸盐晶粒，使固色剂在砂石表面形成彩色涂层时，涂层具有优异的憎水抗渗性，增强涂层结构的致密性，使外部的水汽难以渗入涂层中，有利于提高涂层的附着力及涂层的着色力，使人造彩砂在潮湿或泡水的条件下不易褪色，且提高涂层的耐摩擦性能，制得的人造彩砂不易发生摩擦褪色或涂层受损变形。
本发明在固色剂组合物中加入阴-阳型硅丙乳液，其为同时含有阴离子及阳离子的硅丙乳液，在本发明的固色剂中，其与纳米丙烯酸乳液和水性聚氨酯复合，相容性高，能均匀分散，能有效提高固色剂与砂石的之间的附着力。阴-阳型硅丙乳液还能提高纳米硅在组合物中的分散性能，提高彩砂涂层的致密性和憎水性能。另一方面，阴-阳型硅丙乳液能与阳离子型染料或阴离子型染料结合，使该固色剂适用于大部分染料，有利于提高彩砂的着色效果，使彩砂涂层不易褪色。
快干剂的加入能使该固色剂快速干燥，使彩砂涂层能快速干燥而不需要另外加热烘干，提高彩砂的生产效率，节能减排。
抗老化剂的添加可以提高彩砂涂层的抗老化性能，使彩砂涂层不易老化褪色。
本发明第二目的提供上述人造彩砂用固色剂的制备方法，包括如下制备步骤：
步骤一、按各组分的重量配比，将纳米丙烯酸乳液、水性聚氨酯、阴-阳型硅丙乳液、纳米硅、有机硅防水剂、抗老化剂进行混合，并搅拌均匀，制得混合乳液；
步骤二、向混合乳液中加入碱性物质，并搅拌均匀，最后加入快干剂，制得人造彩砂用固色剂。
本发明的人造彩砂用固色剂的制备方法简单，适用于工业化生产。制备时，通过先将纳米丙烯酸乳液、水性聚氨酯、阴-阳型硅丙乳液、纳米硅、有机硅防水剂、抗老化剂混合均匀，再加入碱性物质，可以使碱性物质与纳米硅和有机硅防水剂产生的憎水性物质均匀的分布于固化剂组合物中，有利于提高彩砂涂层的防水性能，使彩砂涂层在潮湿的环境中不易发生褪色以及附着力降低的情况，有利于提高彩砂涂层的结构致密性，提高涂层的耐摩擦性能。另一方面，先将纳米丙烯酸乳液、水性聚氨酯、阴-阳型硅丙乳液进行混合，混合乳液在经过步骤一、步骤二和步骤三的三次搅拌后，其可以最大化的使乳液组分混合均匀，可以更好的提高固色剂的附着力，且经过三次混合搅拌后，阴-阳型硅丙乳液均匀的分散在固化剂组合物中，其可以更好的与染料结合，提高固色剂的着色力。
本发明的第三目的提供一种人造彩砂，包括砂石、色精和上述固色剂，所述砂石、色精和固色剂的重量配比为4-6:1-2:2。
所述人造彩砂通过将砂石、色精、上述固色剂按比例进行混合，并搅拌均匀而制得。
制得的彩砂涂层着色力好，在长时间光照下不易发生老化褪色，且应用于潮湿环境中不易发生褪色，耐磨性能好。
本发明的有益效果：
本发明的人造彩砂固色剂，通过采用特定的组分，并严格控制各组分之间的配比，使固色剂组合物中各组分的作用效果相辅相成，具有快速干燥，良好的附着性能，良好的抗老化，防水耐磨效果，能与阴离子型和阳离子型染料结合，适用范围广，且着色效果好，不易发生褪色。
将本发明在本发明的固色剂中添加色精，并与砂石混合制成的人造彩砂，颜色鲜艳、涂层着色力好，彩砂可以应用于长期光照或潮湿的环境，彩砂不易发生褪色，其还具有高耐摩擦性能。制备时只需将固化剂组分和颜料与砂石进行混合搅拌，即可在砂石表面快速干燥形成彩色涂层，不需经过高温烘干，制作方法简单，生产效率高，适用于大批量生产。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行；所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需要理解的是，本发明实施例中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明公开的范围之内。具体地，本发明实施例中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
另外，除非上下文另外明确地使用，否则词的单数形式的表达应被理解为包含该词的复数形式。术语“包括”或“具有”旨在指定特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合的存在，但不用于排除存在或可能添加一个或多个其它特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合。
为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
实施例1
一种人造彩砂用固色剂，包括如下重量份数的原料：
具体的，所述阴-阳型硅丙乳液的制备方法如下：
S1、取八甲基环四硅氧烷、乙烯基三乙氧基硅烷、十二烷基苯磺酸、壬基酚聚氧乙烯醚(10)磺基琥珀酸单酯二钠盐、十六烷基三甲基氯化铵、蒸馏水按重量配比为15:25:10:12:23:40进行混合，在搅拌条件下对混合乳液进行加热和冷凝回流，混合乳液加热升温至80℃反应1.5h，然后滴加质量分数为10％的氢氧化钠溶液调节混合乳液的pH值为7.0，制得硅丙种子乳液；
S2、将硅丙种子乳液加热升温至85℃，并于1h内连续均匀地向硅丙种子乳液中滴加5重量份数的甲基丙烯酸甲酯与6重量份数的丙烯酸丁酯的混合单体，同时每20min补加1重量份数的丙烯酸液和5重量份数质量分数为5％的过硫酸铵引发剂水溶液，待甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯滴加完毕后，再升高体系温度到90℃保温反应1h，然后自然冷却至室温并调节乳液的pH值至7.0，将所得产品用60目铜网过滤，所得滤液为阴-阳型硅丙乳液。
其中，所述阴-阳型硅丙乳液的粒径为50nm。
其中，所述纳米硅为粒径为1nm的纳米二氧化硅。
其中，所述有机硅防水剂为甲基硅醇钠。
其中，所述碱性物质为氢氧化钠。
其中，所述快干剂为碱石灰。
其中，所述抗老化剂为纳米二氧化钛。
上述人造彩砂用固色剂的制备方法，包括如下制备步骤：
步骤一、按各组分的重量配比，将纳米丙烯酸乳液、水性聚氨酯、阴-阳型硅丙乳液、纳米硅、有机硅防水剂、抗老化剂进行混合，并以800r/min搅拌30min，使其均匀，制得混合乳液；
步骤二、向混合乳液中加入碱性物质，并以600r/min的速度搅拌20min，使其均匀，最后加入快干剂，以800r/min搅拌30min，制得人造彩砂用固色剂。
将砂石、色精和上述的固色剂按重量配比为5:1:2进行混合，并以300r/min的搅拌速度搅拌20min，制得人造彩砂。
实施例2
一种人造彩砂用固色剂，包括如下重量份数的原料：
具体的，所述阴-阳型硅丙乳液的制备方法如下：
S1、取八甲基环四硅氧烷、乙烯基三乙氧基硅烷、十二烷基苯磺酸、壬基酚聚氧乙烯醚(10)磺基琥珀酸单酯二钠盐、十六烷基三甲基氯化铵、蒸馏水按重量配比为15:25:10:12:23:40进行混合，在搅拌条件下对混合乳液进行加热和冷凝回流，混合乳液加热升温至80℃反应1.5h，然后滴加质量分数为10％的氢氧化钠溶液调节混合乳液的pH值为7.0，制得硅丙种子乳液；
S2、将硅丙种子乳液加热升温至85℃，并于1h内连续均匀地向硅丙种子乳液中滴加5重量份数的甲基丙烯酸甲酯与6重量份数的丙烯酸丁酯的混合单体，同时每20min补加1重量份数的丙烯酸液和5重量份数质量分数为5％的过硫酸铵引发剂水溶液，待甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯滴加完毕后，再升高体系温度到90℃保温反应1h，然后自然冷却至室温并调节乳液的pH值至7.0，将所得产品用60目铜网过滤，所得滤液为阴-阳型硅丙乳液。
其中，所述阴-阳型硅丙乳液的粒径为50nm。
其中，所述纳米硅是粒径为2nm的纳米二氧化硅。
其中，所述有机硅防水剂为甲基硅酸钠。
其中，所述碱性物质为氢氧化钠。
其中，所述快干剂为环烷酸钴。
其中，所述抗老化剂为纳米二氧化钛、氯化石蜡按重量比为1:1的比例组成的混合物。
上述人造彩砂用固色剂的制备方法与实施例1的制备制备方法相同。
将砂石、色精和上述的固色剂按重量配比为5:1:2进行混合，并以300r/min的搅拌速度搅拌20min，制得人造彩砂。
实施例3
一种人造彩砂用固色剂，包括如下重量份数的原料：
具体的，所述阴-阳型硅丙乳液的制备方法如下：
S1、取八甲基环四硅氧烷、乙烯基三乙氧基硅烷、十二烷基苯磺酸、壬基酚聚氧乙烯醚(10)磺基琥珀酸单酯二钠盐、十六烷基三甲基氯化铵、蒸馏水按重量配比为15:25:10:12:23:40进行混合，在搅拌条件下对混合乳液进行加热和冷凝回流，混合乳液加热升温至80℃反应1.5h，然后滴加质量分数为10％的氢氧化钠溶液调节混合乳液的pH值为7.0，制得硅丙种子乳液；
S2、将硅丙种子乳液加热升温至85℃，并于1h内连续均匀地向硅丙种子乳液中滴加5重量份数的甲基丙烯酸甲酯与6重量份数的丙烯酸丁酯的混合单体，同时每20min补加1重量份数的丙烯酸液和5重量份数质量分数为5％的过硫酸铵引发剂水溶液，待甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯滴加完毕后，再升高体系温度到90℃保温反应1h，然后自然冷却至室温并调节乳液的pH值至7.0，将所得产品用60目铜网过滤，所得滤液为阴-阳型硅丙乳液。
其中，所述阴-阳型硅丙乳液的粒径为50nm。
其中，所述纳米硅为粒径为3nm的纳米二氧化硅。
其中，所述有机硅防水剂为甲基硅酸钾。
其中，所述碱性物质为氢氧化钾。
其中，所述快干剂为环烷酸钴、环烷酸锌按重量比为1:2.5的比例组成的混合物。
其中，所述抗老化剂为纳米二氧化钛、邻羟基苯甲酸苯酯按重量比为1:1.5的比例组成的混合物。
上述人造彩砂用固色剂的制备方法与实施例1的制备方法相同，在此不做赘述。
将砂石、色精和上述的固色剂按重量配比为5:1:2进行混合，并以300r/min的搅拌速度搅拌20min，制得人造彩砂。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1中的人造彩砂固色剂不加碱性物质，其他组分及制备方法与实施例1相同。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2中的人造彩砂固色剂不加纳米硅，其他组分及制备方法与实施例1相同。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于对比例3中的人造彩砂固色剂不加阴-阳型硅丙乳液，其他组分及制备方法与实施例1相同。
性能测试
1、耐磨性测试：采用泰伯尔法对实施例1-实施例3以及对比例1-对比例3制成的人造彩砂进行耐磨性测试，测试结果见表1。
2、着色力测试：将实施例1-3级对比例1-3制成的人造彩砂采用80℃的热水分别浸泡30min，观察水中是否出现电视的现象，测试结果见表1。
表1测试结果
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种人造彩砂用固色剂，其特征在于，包括如下重量份数的原料：
2.根据权利要求1所述一种人造彩砂用固色剂，其特征在于，所述阴-阳型硅丙乳液的粒径为50-60nm。
3.根据权利要求1所述一种人造彩砂用固色剂，其特征在于，所述纳米硅为粒径为1-3nm的纳米二氧化硅。
4.根据权利要求1所述一种人造彩砂用固色剂，其特征在于，所述有机硅防水剂为甲基硅醇钠、甲基硅酸钠、甲基硅酸钾中的至少一种。
5.根据权利要求1所述一种人造彩砂用固色剂，其特征在于，所述碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
6.根据权利要求1所述一种人造彩砂用固色剂，其特征在于，所述快干剂为碱石灰、环烷酸钴、环烷酸锰、环烷酸锌、环烷酸钙中的至少一种。
7.根据权利要求1所述一种人造彩砂用固色剂，其特征在于，所述抗老化剂为纳米二氧化钛、氯化石蜡、邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑中的至少一种。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的人造彩砂用固色剂的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
步骤一、按各组分的重量配比，将纳米丙烯酸乳液、水性聚氨酯、阴-阳型硅丙乳液、纳米硅、有机硅防水剂、抗老化剂进行混合，并搅拌均匀，制得混合乳液；
步骤二、向混合乳液中加入碱性物质，并搅拌均匀，最后加入快干剂，制得人造彩砂用固色剂。
9.一种人造彩砂，其特征在于，包括砂石、色精和固色剂，所述砂石、色精和固色剂的重量配比为4-6:1-2:2，所述固色剂为权利要求1-7任意一项所述的固色剂或权利要求8所述的制备方法制得的固色剂。
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