CN117229658A - 水性印花涂料组合、水性印花工艺以及应用 - Google Patents

Abstract

本申请涉及装饰板技术领域，具体涉及水性印花涂料组合、水性印花工艺以及应用。本申请提供的水性印花涂料组合包括水性白色底涂、水性透明中涂、水性无机颜料墨水和水性透明面涂。本申请提供的水性印花工艺包括以下步骤：先涂布水性白色底涂，再涂布水性透明中涂，然后进行水性无机颜料墨水喷墨印花，最后涂布水性透明面涂。装饰板采用水泥装饰板为基材通过上述水性印花工艺制备而成，使装饰板具有良好的耐候性能和机械性能。本申请通过施工工艺和喷涂工艺以及涂料和墨水配方的改进使喷墨印花的涂层体系耐候性更好，降低了工艺流程中的烘干温度，改进喷墨墨水和涂料配方使产品色彩更加明艳鲜亮。

Description

水性印花涂料组合、水性印花工艺以及应用

技术领域

本申请涉及装饰板技术领域，尤其涉及水性印花涂料组合、水性印花工艺以及应用。

背景技术

水泥装饰板由于其机械性能优良、便于加工、成本低、具有多重功能等优点，广泛地应用于不同建筑领域中的外墙上。传统的水泥装饰板通常主要采取简单的涂装方式。这样只能实现纯色或者简单的线条、图案的效果，无法实现美观的复杂图案装饰效果。

市场中也有采用基于UV光固化有机颜料喷墨墨水进行喷印的水泥装饰板，但其耐候效果差，不适合外墙的户外应用。为此，需要研究相应的技术方案给予解决。

发明内容

本申请提供一种水性印花涂料组合、水性印花工艺以及应用，使制得的水泥装饰板具有较好的耐候性。

第一方面，本申请提供一种水性印花涂料组合，应用于水泥装饰板，包括水性白色底部涂料、水性透明中部涂料、水性无机颜料墨水和水性透明面部涂料；

所述水性白色底部涂料按重量百分数计包括以下组分：无机硅酸盐树脂25-30％，无机杂化改性乳液5-10％，包膜处理活化微粉20-25％，钛白粉15-20％，成膜助剂0.2-0.5％，余量为其他加工助剂和水；

所述水性透明中部涂料按重量百分数计包括以下组分：无机杂化改性树脂40-45％，余量为其他加工助剂和水；

所述水性无机颜料墨水按重量百分数计包括以下组分：水性无机颜料色浆20-40％，余量为其他加工助剂和水；

所述水性透明面部涂料包括透明面涂A剂和透明面涂B剂，

所述透明面涂A剂按重量百分数计包括以下组分：水性无机树脂7-10％，水性羟基丙烯酸分散体树脂65-70％，余量为其他加工助剂和水；

所述透明面涂B剂由以下重量百分数的组分组成：亲水改性聚六亚甲基二异氰酸酯70-80％，丙二醇二醋酸酯20-30％。

通过上述技术方案，本申请的水性印花涂料组合中无机硅酸盐树脂采用的是硅基粘结剂，在二氧化碳的作用下形成硅酸盐。当本申请的水性印花涂料组合涂覆在纤维水泥板上时，该涂料与纤维水泥板具有良好的结合牢固度，这可能是由于纤维水泥板上还存在部分未发生碳化的石灰，该石灰会与涂料中的无机酸盐树脂结合生成硅酸钙水合物，从而增加水性白色底涂与基材结合的牢固度。

在此基础上，底部涂料选用无机杂化改性乳液，中部涂料选用无机杂化改性树脂，水性无机颜料墨水采用水性无机颜料色浆，面部涂料A剂中选用水性无机树脂搭配水性羟基丙烯酸分散体树脂，透明面涂B剂选用亲水改性聚六亚甲基二异氰酸酯。通过上述组分选用上述配比，以达到底涂、中涂、墨水和面涂之间的良好结合，进一步增加水泥装饰板水性印花的耐候性。具体作用机理推导如下：

本申请的水性白色底部涂料将无机杂化改性乳液与无机硅酸盐树脂配合使用，一方面能够改善无机硅酸盐树脂与包膜处理活化微粉以及钛白粉的相容性，另一方面无机杂化改性乳液具有良好的保色性、透明性、外观细腻、光泽高、硬度高的特性，能够进一步促使无机硅酸盐树脂更好的附着于纤维水泥板上以实现牢固粘合；另外的钛白粉在无机杂化乳液作用下能形成包膜钛白粉，该包膜钛白粉能与包膜处理活化微粉有效保证水性白色底部涂料具有均一稳定的色彩呈现，使得底层能具有良好的耐候性以适合于室外使用。

水性透明中涂中通过采用无机杂化改性树脂，一方面树脂经过杂化改性后提高了与水性白色底部涂料中无机硅酸盐树脂的相容性，另一方面树脂经过杂化改性后具有更好的耐候性、耐水性以及对上层打印墨水适度的吸墨能力。

透明面涂A剂中采用水性无机树脂，一方面其与水性透明中涂中的无机杂化改性树脂具有良好的相容性，另一方面水性无机树脂可加快涂料的干燥速度提升硬度。透明面涂A剂中水性羟基丙烯酸分散体树脂具有柔韧性佳、耐水分解性好、黏合效果良好的性能。透明面涂B剂中的丙二醇二醋酸酯是优良溶剂，便于透明面涂B剂与透明面涂A剂的融合。透明面涂B剂中的亲水改性聚六亚甲基二异氰酸酯具有耐候、耐磨、耐腐蚀优良的性能，与透明面涂A剂的羟基官能团交联固化后可形成具有优异的机械性能以及优异的耐化学品性能、耐候性，可保持整体印花涂层体系的长期耐久性和稳定性。

优选的，所述透明面涂A剂与所述透明面涂B剂按照质量比(3-5):1混合使用。

通过上述技术方案，经过实验验证，本申请将透明面涂A剂和透明面涂B剂通过(3-5):1的比例范围内混合后，有助于进一步增加面漆的附着能力和长期耐久性，有效降低面涂的老化脱落。

优选的，所述水性白色底部涂料中的所述无机硅酸盐树脂为COPSFECT-K99硅酸钾和MOS-1010稳定化硅酸钾中的至少一种。

通过上述技术方案，本申请采用上述无机硅酸盐树脂与无机杂化乳液混合使用以更加适合与水泥装饰板的结合，以提高水性白色底涂与水泥装饰板结合的牢固度。

优选的，所述水性白色底部涂料中的所述无机杂化改性乳液按如下方法制备得到：

制备改性硅溶胶：往硅溶胶中加入二聚丙三醇和乙烯基三乙氧基硅烷，搅拌反应后得到改性硅溶胶；

配制混合单体：将丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸混合均匀，配制成混合单体；

配制无机杂化改性乳液：往改性硅溶胶中加入引发剂、pH调节剂和水，配制成引发剂缓冲溶液，加入混合单体，保温反应后过滤，获得无机杂化改性乳液。

通过上述技术方案，在无机杂化改性乳液通过加入二聚丙三醇及乙烯基三乙氧基硅烷对硅溶胶进行改性，其中硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷可增加无机杂化改性乳液的黏合性，同时提高无机杂化改性乳液干燥后的硬度，由此制得的无机杂化改性乳液能在干燥后具有膜透明度高，硬度高，附着力强的特点，进一步提高水性白色底涂的耐候性和耐水性。

优选的，所述水性透明中部涂料中的所述无机杂化改性树脂按如下步骤制备得到：

预制树脂预聚物；

将水、硅溶胶、乙酸、盐酸混合均匀，在搅拌状态下加入甲基三乙氧基硅烷和四乙氧基硅烷，反应完成后加入树脂预聚物和醋酸丁酯，升温至回流，收获无机杂化改性树脂。

通过上述技术方案，将树脂进行无机二氧化硅进行杂化，改变了单纯的无机膜有气孔的缺点通过高分子树脂的加入能够封闭气孔，修复无机涂层的缺陷，使无机杂化改性树脂形成的涂层具有较好的耐腐蚀性，耐盐雾性和具有非常优异的耐候性能。同时无机成分的存在保留了干膜中的部分气孔，可对喷墨层墨水具有适度的吸墨能力，更利于喷墨层墨水的扩散与分布，以实现更好的喷墨效果。

优选的，所述水性无机颜料墨水中的所述无机颜料色浆按如下步骤制备得到：将无机颜料、分散树脂、分散剂和水混合为预混料，将所述预混料研磨至粒径≤0.1μm，即得。

通过上述技术方案，将预混料进行精细研磨使喷墨印花图案色彩更加明艳鲜亮。

优选的，所述水性白色底部涂料中的其他加工助剂包括增稠剂、分散剂、流平剂、消泡剂、润湿剂、杀菌剂中的一种或者多种的组合物；

所述水性透明中部涂料中的其他加工助剂包括杀菌剂；

所述水性无机颜料墨水中的其他加工助剂包括粘接料、交联剂、粘度调节剂、表面张力调节剂、pH控制剂、杀菌剂中的一种或多种的组合物；

所述透明面涂A剂中的其他加工助剂包括润湿剂、消泡剂、助溶剂、杀菌剂、增稠剂中一种或多种的组合物。

通过上述技术方案，水性白色底部涂料、水性透明中部涂料和透明面涂中选用上述加工助剂使上述涂料更加均一稳定。其中杀菌剂起到杀菌效果，可降低细菌的腐蚀。水性无机颜料墨水选用上述加工助剂，水性无机颜料墨水的喷墨效果更好。

优选的，所述水性无机颜料墨水中，所述粘接料为水性改性自交联丙烯酸酯，所述交联剂为水性封闭型异氰酸酯、水性封闭型碳化二亚胺中的一种或两种的混合物，所述粘接料与所述交联剂配合使用。

通过上述技术方案，水性无机颜料墨水中采用水性改性自交联丙烯酸酯为粘接料，采用无机矿物颜料制备纳米级喷墨色浆；一方面，水性改性自交联丙烯酸酯具有良好的粘接性、附着力以及良好的耐候性；另一方面，无机矿物颜料具有优异的耐候性，在此基础上再搭配水性封闭型异氰酸酯固化剂和/或水性封闭型碳化二亚胺，有效进行交联固化，保证了印花涂料层与透明中涂层以及面层具有良好的附着力和色牢度，以及优异的颜色稳定性。

第二方面，本申请提供一种水性印花工艺，以纤维水泥板为基材，采用上述水性印花涂料组合进行涂布，包括如下步骤：

底涂：将水性白色底部涂料涂覆在基材上，干燥后形成底涂层；

中涂：将水性透明中部涂料涂覆在底涂层上，干燥后形成中涂层；

印花：将水性无机颜料墨水喷涂在中涂层上进行喷墨印花，在40-50℃的温度下烘干，形成印花层；

面涂：将水性透明面部涂层涂覆在印花层上，在40-50℃下烘干形成面涂层。

通过上述技术方案，使整个工艺流程中烘烤温度降低，以实现高温(200-300℃)下容易变性的基材，也可以通过上述水性印花涂料组合进行喷墨印花。

第三方面，本申请提供一种水性印花水泥装饰板，包括基材和涂覆在所述基材上的水性印花涂料组合层，所述水性印花涂料组合层由上述水性印花涂料组合涂覆而成。

通过上述技术方案，水泥板采用纤维强化处理后适用上述工艺进行水性喷墨印花，使水性印花水泥装饰板同时达到具有良好的耐候性能和机械性能的效果。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1.本申请通过改进水性印花底涂的成分及配比，加强了水性印花底涂与基材结合的牢固度。同时采用水性印花底涂、水性印花中涂、喷墨印花涂层和水性印花面涂四层设置，提高水泥装饰板水性印花的色牢度、印花清晰度、户外耐候性。

2.本申请通过改进水性印花各涂层的成分及配比，进一步提高各涂层之间粘结的牢固度以及各涂层的耐水性和耐酸性，以提高整体的耐候性。

3.本申请的水性无机颜料墨水通过采用无机矿物颜料制备纳米级喷墨色浆，再采用水性改性自交联丙烯酸酯搭配交联剂(水性封闭型异氰酸酯和/或水性封闭型碳化二亚胺)交联固化，在保证喷墨印花图案色彩明艳鲜亮的同时，加强了印花涂层与其他涂层粘结的牢固度。

4.本申请提供了一种水性印花水泥装饰板，同时具有良好的耐候性能和机械性能。

具体实施方式

一、水性印花涂料组合

本申请的水性印花涂料组合包括水性白色底部涂料、水性透明中部涂料、水性无机颜料墨水和水性透明面部涂料。

1.水性白色底部涂料

按重量百分数计包括以下组分：无机硅酸盐树脂25-30％，无机杂化改性乳液5-10％，包膜处理活化微粉20-25％，钛白粉15-20％，成膜助剂0.2-0.5％，余量为其他加工助剂和水；该其他加工助剂包括增稠剂、分散剂、流平剂、消泡剂、润湿剂、杀菌剂中的一种或者多种的组合物。

本申请的水性白色底部涂料进一步优选按重量百分数计包括以下组分：无机硅酸盐树脂25-30％，无机杂化改性乳液5-10％，包膜处理活化微粉20-25％，钛白粉15-20％，成膜助剂0.2-0.5％；增稠剂0.2-0.5％，分散剂0.5-1.0％，流平剂0.1-0.3％，消泡剂0.1-0.3％，润湿剂0.1-0.3％，杀菌剂0.1-0.3％，余量为去离子水。

其中，无机硅酸盐树脂通过市场采购获得；本申请优选上海信守助剂有限公司的COPSFECT-K99硅酸钾和/或厦门培藤材料科技有限公司的MOS-1010稳定化硅酸钾。

无机杂化改性乳液可通过市场采购获得或者自制获得；市场采购可选用上海沃贝斯新材料有限公司的AS-121无机杂化改性乳液、上海信守助剂有限公司的ES2704无机杂化改性乳液等；自制获得可按如下步骤制备得到：

①、制备改性硅溶胶：在80-95份硅溶胶加入20-5份二聚丙三醇，常温下搅拌反应2-3h得到改性硅溶胶；本申请的改性硅溶胶具体在90份的无机硅溶胶中加入10份二聚丙三醇，搅拌反应2h获得改性硅溶胶；

②、配制混合单体：将丙烯酸丁酯15-25份，丙烯酸甲酯15-23份，丙烯酸0.5-1.5份混合均匀，配制成混合单体；本申请的混合单体具体为将丙烯酸丁酯20份，丙烯酸甲酯19份，丙烯酸1份混合均匀，配制成混合单体；

③、配制无机杂化改性乳液：在5-15份改性硅溶胶中，加入引发剂、pH调节剂及20-30份水，配制成引发剂缓冲溶液，分两次加入混合单体，保温反应1-3h，本实施例中具体在10份改性硅溶胶中加入0.2份引发剂、pH调节剂和25份去离子水，制成的引发剂缓冲溶液分两次加入混合单体，保温反应2h，过滤后得无机杂化改性乳液。

包膜处理活化微粉按如下步骤制备得到：将硅微粉加入NaHC03溶液中，超声分散，再缓慢加入Al2(S04)3溶液，待反应完全后抽滤烘干，在300℃空气气氛下煅烧2h以完成硅微粉的表面处理。

此外，其他加工助剂可根据需要进行调整，钛白粉具体选用金红石型钛白粉R-996+；成膜助剂具体选用二丙二醇丁醚；增稠剂可以选用羟乙基纤维素醚，如德国信越TYLOSEHS15000YP2、HS30000YP2和HS100000YP2之中的一种或多种；分散剂可以选用丙烯酸类均聚物钠盐分散剂3500、特殊功能基疏水共聚物分散稳定剂/>3600和改性膦酸盐类分散稳定剂/>3700。中的一种或多种；流平剂可以选用聚二甲基硅氧烷改性聚丙烯酸酯、聚丙烯酸酯中的一种或多种；消泡剂可以选用有机硅类、聚醚类中的一种或多种；润湿剂可以选用不含APEO的脂肪醇聚氧乙烯醚类润湿剂；杀菌剂选用异噻唑啉酮衍生物。

2、水性透明中部涂料

按重量百分数计包括：无机杂化改性树脂40-45％，杀菌剂0.1-0.3％，去离子水其余量；

其中，无机杂化改性树脂可通过市场采购获得或者自制获得；市场采购可选用上海沃贝斯新材料有限公司的AS-728无机杂化改性树脂、AS-940无机杂化改性树脂、安徽瓷玛新材料有限公司的G25无机杂化改性树脂等。自制的无机杂化改性树脂按如下步骤制备得到：

将聚己内酯多元醇CAPA3050、CAPA2085与丁二酸酐反应，加入总质量1-3％的二丁基锡二月桂酸酯，常温反应24h，加入氨基丙基三乙氧基硅烷反应制得聚氨酯预聚物；

将15份去离子水、25份无机硅溶胶、2份乙酸、0.3份盐酸混合均匀，在搅拌状态下加入100份甲基三乙氧基硅烷、20份四乙氧基硅烷，反应2h，加入聚氨酯预聚物60份、醋酸丁酯100份，升温至回流，蒸出乙醇，即得无机杂化改性树脂。

杀菌剂可以选用氯酚类、异噻唑啉酮、季铵盐类中的一种或多种。

3、水性无机颜料墨水

按重量百分数计包括以下组分：水性无机颜料色浆20-40％，余量为其他加工助剂和水；该其他加工助剂包括粘接料、交联剂、粘度调节剂、表面张力调节剂、pH控制剂、杀菌剂中的一种或多种的组合物。

本申请的水性无机颜料墨水进一步优选按重量百分数计包括以下组分：水性无机颜料色浆20.0-40.0％，粘接料5.0-20.0％、交联剂1.2-5.0％、粘度调节剂10.0-25.0％、表面张力调节剂0.2-1.0％、pH控制剂0.1-5.0％、杀菌剂0.3-1.0％、余量为去离子水；

其中水性无机颜料色浆按重量百分数计包括无机颜料30-50％，分散树脂1.2-5％及分散剂0.5-1％，去离子水其余量。获取上述组分后在立式砂磨机中采用0.2μm锆珠研磨后，以1.0μm绝对精度的聚丙烯过滤滤芯或玻璃纤维滤膜进行过滤后获得无机颜料色浆；

无机颜料可以选用金属氧化物、铬酸盐、碳酸盐、硫酸盐和硫化物中的一种或多种，分散树脂选用上海能漠新材料有限公司的7030水性丙烯酸杂化硅氧烷树脂，分散剂可以选用巴斯夫分散剂Ultra PX 4585或者是乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或多种。

此外，本申请水性无机颜料墨水中粘接料与交联剂配合使用，粘接料优选为水性改性自交联丙烯酸酯，具体以上海训达新材料牌号为HD-8088水性改性丙烯酸酯共聚乳液(自交联)为例进行说明。交联剂为水性封闭型异氰酸酯、水性封闭型碳化二亚胺中的一种或两种的混合物，具体以型号为LP-811的水性封闭型异氰酸酯固化剂、型号为UN-557的碳化二亚胺交联剂为例进行说明。

粘度调节剂可以选用丙三醇、乙二醇、二乙二醇、异丙醇、1，2-己二醇、1，2-丙二醇、1，5-戊二醇、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、聚乙二醇400中的一种或几种混合；表面张力调节剂可以选用Surfynol 465、Dynol 604、Surfynol104、Dynol607、TEGO WET240、TEGO WET280、JFC、羧酸基甜菜碱等中的一种或几种混合；pH控制剂可以选用三乙醇胺、一乙醇胺、三乙胺、二乙醇胺、2-氨基乙醇、酒石酸钠、柠檬酸钠等中的一种或几种混合；杀菌剂选用异噻唑啉酮衍生物。

4、透明面部涂料

包括透明面涂A剂和透明面涂B剂，且透明面涂A剂与透明面涂B剂按照质量比(3-5):1混合均匀后作为透明面涂使用。

其中，透明面涂A剂按重量百分数计包括以下组分：水性无机树脂7-10％，水性羟基丙烯酸分散体树脂65-70％，余量为其他加工助剂和水；该其他加工助剂包括润湿剂、消泡剂、助溶剂、杀菌剂、增稠剂中一种或多种的组合物。

本申请的透明面涂A剂进一步优选按重量百分数计包括以下组分：水性无机树脂7-10％，水性羟基丙烯酸分散体树脂65-70％，润湿剂0.5-0.8％，消泡剂0.1-0.3％，助溶剂2-4％，杀菌剂0.1-0.3％，增稠剂0.1-0.3％，去离子水其余量。

其中水性无机树脂选用上海沃贝斯新材料有限公司的AS-125，上海信守助剂有限公司的ES2708中的一种。水性羟基丙烯酸分散体树脂选用上海信守助剂的HD 2439水性羟基丙烯酸二级分散体树脂，润湿剂可以选用炔二醇环氧乙烷加成物或者炔二醇乙氧基化合物、聚醚改性有机硅树脂的一种或多种，消泡剂可以选用有机硅类、聚醚类中的一种或多种，助溶剂可以选用二乙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的一种或多种，杀菌剂选用异噻唑啉酮衍生物，增稠剂可以选用疏水改性聚氨酯类增稠剂。

二、涂布工艺

本申请采用合理配比的涂料配方和涂布工艺相结合，在较低温度下实现整个水性印花工艺，有效提高了水泥装饰板上水性印花的耐候性。

本申请的水性印花工艺包括如下步骤：

底涂：将水性白色底部涂料涂覆在基材上，干燥后形成底涂层；

中涂：将水性透明中部涂料涂覆在底涂层上，干燥后形成中涂层；

印花：将水性无机颜料墨水喷涂在中涂层上进行喷墨印花，在40-50℃的温度下烘干，形成印花层；

面涂：将水性透明面部涂层涂覆在印花层上，在40-50℃下烘干形成面涂层。

以下结合具体实施例和对比例对本申请进一步阐述。

实施例1

1、一种水性印花涂料组合，由水性白色底部涂料、水性透明中部涂料、水性无机颜料墨水和水性透明面部涂料组成；该水性印花涂料组合的制备方法包括如下步骤：

①、水性白色底涂的制备：

以制备100kg水性白色底涂为例；

准备无机硅酸盐树脂(COPSFECT-K99硅酸钾)28kg，上述自制无机杂化改性乳液8kg，上述自制包膜处理活化微粉22kg，金红石型钛白粉(R-996+)17kg，十二碳醇酯0.4kg，明胶0.4kg，聚异丁烯0.7kg，聚二甲基硅氧烷0.2kg，聚氧丙烯甘油醚0.2kg，吐温(80)0.2kg，1,2-苯并异噻唑-3-酮0.2kg，去离子水22.7kg；将上述原料依次加入去离子水中混合均匀；

②、水性透明中涂的制备：

以制备100kg水性透明中涂为例；

准备上述自制无机杂化改性树脂43kg，1,2-苯并异噻唑-3-酮0.2kg，余量为去离子水；将上述原料依次加入去离子水中混合均匀。

③、水性无机颜料墨水的制备：

以制备100kg水性无机颜料墨水为例；

无机颜料45kg，加上海能漠新材料有限公司的7030水性丙烯酸杂化硅氧烷树脂2kg以及巴斯夫分散剂Ultra PX 45851kg，再加51kg去离子水，采用立式砂磨机及0.2μm锆珠研磨后，采用1.0μm绝对精度的聚丙烯过滤滤芯过滤而得水性无机颜料色浆；

在24.2kg去离子水中依次加入水性无机颜料色浆35kg，水性改性自交联丙烯酸酯(HD-8088)15kg、水性封闭型异氰酸酯(LP-811)3kg、乙二醇17kg、Surfynol 4650.6kg、三乙醇胺3.2kg、1,2-苯并异噻唑-3-酮2kg。搅拌均匀直至各组分混合均匀后即得所述水性无机颜料墨水。

④、制备透明面漆：

透明面涂A剂的制备：在20.7kg去离子水中依次加入103水性无机树脂8kg，ZF-6101水性羟基丙烯酸二级分散体67kg，丙二醇0.7kg，聚氧丙烯甘油醚0.2kg，乙酸正丙酯3kg，1,2-苯并异噻唑-3-酮0.2kg，明胶0.2kg，混合均匀；

透明面涂B剂的制备：获取亲水改性聚六亚甲基二异氰酸酯(C13-418005-100ML)75kg，丙二醇二醋酸酯(111-55-7)25kg，将两者混合均匀。

将透明面涂A剂与透明面涂B剂按照质量比4:1混合均匀。

2、本申请的水性印花水泥装饰板的制备方法，包括以下步骤：

①、底涂：将水性白色底部涂料涂覆在纤维增强水泥板上，涂覆量为25g/m²，室温放置30分钟，待干燥后形成底涂层；

②、中涂：将水性透明中部涂料涂覆在底涂层上，室温放置30分钟，涂覆量为20g/m²，待干燥后形成中涂层；

③、印花：将水性无机颜料墨水喷涂在中涂层上进行喷墨印花，在43℃的温度下烘干75分钟，形成印花层；

④、面涂：将水性透明面部涂层涂覆在印花层上，涂覆量为20g/m²，在43℃下烘干75分钟，获得水性印花水泥装饰板。

实施例2-4

实施例2-4在实施例1的基础上，调整每100kg水性白色底部涂料中无机硅酸盐树脂、无机杂化改性乳液、包膜处理活化微粉、钛白粉和十二碳醇酯的含量具体如表1所示，其中去离子水的含量为补足100kg对应进行相应调整，其余组分同实施例1。

表1实施例1-4和对比例1-2中每100kg水性白色底涂各组分含量

实施例5-7

实施例5-7在实施例1的基础上，调整每100kg透明中部涂料中无机杂化改性树脂含量具体如表2所示，其余同实施例1。

表2实施例5-7和对比例3-4中每100kg透明中部涂料中无机杂化改性树脂含量

实施例8-10

实施例8-10在实施例1的基础上，调整100kg水性面部涂料中水性羟基丙烯酸分散体树脂、亲水改性聚六亚甲基二异氰酸酯和丙二醇二醋酸酯的含量，具体如表3所示，其余同实施例1。

表3实施例8-10和对比例5-6中100kg水性面部涂料各组分的含量

实施例11-13

实施例11-13在实施例1的基础上，调整水性面部涂料中透明面部涂料A剂与透明面部涂料A剂的比例具体如表4所示，其余同实施例1。

表4实施例11-13和对比例7-8中透明面部涂料A剂与透明面部涂料B剂的比例

	透明面部涂料A剂：透明面部涂料B剂
		实施例1	4:1
实施例11	3:1
		实施例12	3.5:1
实施例13	5:1
		对比例7	2:1
对比例8	6:1

实施例14-16

实施例14-16在实施例1的基础上，调整烘箱烘烤温度和时间具体如表5所示，其余同实施例1。

表5实施例14-16中的烘烤温度和烘烤时间

	烘烤温度(℃)	烘烤时间(min)
			实施例14	50	60
实施例15	45	75
			实施例16	40	85

实施例17

无机硅酸盐树脂采用市场采购的厦门培藤公司的MOS-1010稳定化硅酸钾，其余同实施例1。

实施例18

无机硅酸盐树脂采用市场采购的上海信守COPSFECT-K99硅酸钾和厦门培藤MOS-1010稳定化硅酸钾，两者按重量比为1:1配制，其余同实施例1。

实施例19

无机硅酸盐树脂采用市场采购的103水性无机树脂，硬度为9H，其余同实施例1。

实施例20

无机杂化改性乳液采用上海信守的ES2704无机杂化改性乳液，其余同实施例1。

实施例21

无机杂化改性树脂采用安徽瓷玛新材料的G25无机杂化改性树脂，其余同实施例1。

对比例9

水性印花水泥装饰板的制备方法，包括以下步骤：

①、底涂：将水性白色底部涂料涂覆在纤维增强水泥板上，涂覆量为25g/m²，室温放置30分钟，待干燥后形成底涂层；

②、印花：将水性无机颜料墨水喷涂在中涂层上进行喷墨印花，在43℃的温度下烘干75分钟，形成印花层；

④、面涂：将水性透明面部涂层涂覆在印花层上，涂覆量为20g/m²，在43℃下烘干75分钟，获得水性印花水泥装饰板；其余同实施例1。

通过喷墨打印机将墨水直接喷涂在纤维增强水泥板上，晾干后制得水性印花水泥装饰板。

对比例10

通过喷墨打印机将墨水直接喷涂在纤维增强水泥板上，晾干后制得水性印花水泥装饰板。

对比例11

水性印花水泥装饰板的制备方法，包括以下步骤：

①、底涂：将水性白色底部涂料涂覆在纤维增强水泥板上，涂覆量为25g/m²，室温放置30分钟，待干燥后形成底涂层；

②、印花：将水性无机颜料墨水喷涂在中涂层上进行喷墨印花，在180℃的温度下烘干15分钟，形成印花层；

④、面涂：将水性透明面部涂层涂覆在印花层上，涂覆量为20g/m²，在180℃下烘干15分钟，获得水性印花水泥装饰板；其余同实施例1。

性能检测试验

1、加工完成时进行产品初步检测，目测观察基材印花完成后是否有明显形变，涂层表面是否有起皱起泡。

结果：实施例1-21及对比例1-9所述工艺制作完成后基材均未出现形变，涂层表面也未见起皱或起泡。

对比例10所述工艺制作完成后涂层表面也有起皱或起泡，产品不合格。

对比例11所述工艺制作完成后基材出现变形，产品不合格。

2、耐候性测试：

耐候性试验标准参照GB 1865-2009色漆和清漆人工气候老化和人工辐射曝露滤过的氙弧辐射对样本进行耐候性试验，本试验的辐射源采用GB 1865-2009中6.2所提供的方法1中选用辐射通量选用300nm-400nm之间的平均辐照度为60W/m²。

测定记录标准参照《色漆和清漆涂层老化的评级方法》(GB 1766-2008)。

样品制备：根据实施例1-21和对比例1-9所述技术方案每种制造10块，在同一环境下进行耐候性试验。

记录周期：以天作为耐候性测定的计时单位。投试三天内，每半天检查一次；投试三天后，每天检查一次。

综合破坏性评价：记录每块实验板首次同时达到破坏程度等级1级，破坏数量等级1级，破坏大小S2级时所消耗的天数，同一实施方式的10块板记录天数求和取平均值。

综合变色评价：记录每块实验板首次达到变色程度等级为2时的天数。同一实施方式的10块板求和取平均值。

综合开裂评价：记录每块实验板首次同时达到开裂数量1级，开裂大小S2级所消耗的天数，同一实施方式的10块板求和取平均值。

综合剥落评价：记录每块实验板首次同时达到剥落面积1级，剥落大小S2级所消耗的天数，同一实施方式的10块板求和取平均值。

表6耐候性测试结果

/>

从申请实施例1-21的耐候性试验的数据可知：本申请相对于对比例1-11具有良好的耐候性，其中实施例1的综合性能最佳。

结合实施例1、2、3和4及对比例1和2可知：本申请的水性白色底部涂料中，按重量百分数计，当无机硅酸盐树脂25-30％、无机杂化改性乳液5-10％、包膜处理活化微粉20-25％、钛白粉15-20％时，其对应收获的水性印花水泥装饰板在抗破坏性能、抗开裂性能和抗剥落性能上比较稳定。当无机硅酸盐树脂的重量百分数为28％、无机杂化改性乳液的重量百分数为8％、包膜处理活化微粉的重量百分数为22％，钛白粉的重量百分数为17％时，整体水性印花涂层的抗破坏、抗开裂、抗剥落综合性能以及整体水性印花涂层的抗变色较优，因此将其作为进一步优选。

结合实施例1、5、6和7及对比例3和4可知：当无机杂化改性树脂的质量分数在40-45％，水性印花涂料组合层具有更好的抗破坏能、抗变色的性能、抗开裂性能和抗剥落性能。当无机杂化改性树脂过高或过低时，会打破底部涂层中部涂层颜料涂层和面部涂层间的平衡，使抗破坏能、抗变色的性能、抗开裂性能和抗剥落性在一定程度上有所下降。在无机杂化改性树脂的质量分数为43％时，水性印花涂料组合层的抗破坏能、抗变色的性能、抗开裂性能和抗剥落性能最佳。

结合实施例1、8、9和10及对比例5和6可知：透明面涂A剂中水性羟基丙烯酸分散体树脂的重量百分数小于65％大于70％时，水性印花涂料组合层的抗开裂性能明显下降，其他性能也有所下降。在透明面涂A剂中水性羟基丙烯酸分散体树脂的重量百分数为67％，透明面涂B剂中采用亲水改性聚六亚甲基二异氰酸酯的重量百分数为76％，丙二醇二醋酸酯的重量百分数为24％时，水性印花涂料组合层的抗开裂性能和抗剥落性能较为优异，由此将其作为本申请的优选。

结合实施例1、11、12和13及对比例7和8可知：当透明面涂A剂与透明面涂B剂的混合比例小于3：1或大于5:1时，水性印花涂料组合层的抗开裂性能和抗剥落性能均有明显下降。透明面涂A剂与透明面涂B剂的混合比例为4:1时，抗开裂性能和抗剥落性能较佳。

结合实施例1、14、15和16及可知：增加烘烤温度减少烘烤时间的工艺流程，会降低水性印花涂料组合层的抗开裂性能。降低烘烤温度增加烘烤时间的工艺流程，会降低水性印花涂料组合层的抗剥落性能。采用印花层和面涂层在43℃下烘干75分钟的工艺综合性能更佳。

结合实施例17-19可知，采用其他市场销售的无机硅酸盐树脂，也在抗破坏性能、抗开裂性能和抗剥落性能表现良好，本申请的无机硅酸盐树脂优选采用COPSFECT-K99硅酸钾和/或MOS-1010稳定化硅酸钾，该无机硅酸盐树脂能与无机杂化乳液混合使用以更加适合与水泥装饰板的结合，进而提高水性白色底涂与水泥装饰板结合的牢固度。

结合实施例20和21可知，采用市场销售的无机杂化改性乳液和无机杂化改性树脂，虽然在抗破坏性能、抗开裂性能和抗剥落性也能表现良好，但采用本申请提供的工艺自制的无机杂化改性乳液和无机杂化改性树脂达到的效果更好。

由此，本申请通过施工工艺和喷涂工艺以及涂料和墨水配方的改进使喷墨印花的涂层体系耐候性更好，降低了工艺流程中的烘干温度，改进喷墨墨水和涂料配方使产品色彩更加明艳鲜亮。

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 (10)

1.一种水性印花涂料组合，应用于水泥装饰板，其特征在于，包括水性白色底部涂料、水性透明中部涂料、水性无机颜料墨水和水性透明面部涂料；

所述水性白色底部涂料按重量百分数计包括以下组分：无机硅酸盐树脂25-30％，无机杂化改性乳液5-10％，包膜处理活化微粉20-25％，钛白粉15-20％，成膜助剂0.2-0.5％，余量为其他加工助剂和水；

所述水性透明中部涂料按重量百分数计包括以下组分：无机杂化改性树脂40-45％，余量为其他加工助剂和水；

所述水性无机颜料墨水按重量百分数计包括以下组分：水性无机颜料色浆20-40％，余量为其他加工助剂和水；

所述水性透明面部涂料包括透明面涂A剂和透明面涂B剂，

所述透明面涂A剂按重量百分数计包括以下组分：水性无机树脂7-10％，水性羟基丙烯酸分散体树脂65-70％，余量为其他加工助剂和水；

所述透明面涂B剂由以下重量百分数的组分组成：亲水改性聚六亚甲基二异氰酸酯70-80％，丙二醇二醋酸酯20-30％。

2.根据权利要求1所述一种水性印花涂料组合，其特征在于，所述透明面涂A剂与所述透明面涂B剂按照质量比(3-5):1混合使用。

3.根据权利要求1所述一种水性印花涂料组合，其特征在于，所述水性白色底部涂料中的所述无机硅酸盐树脂为COPSFECT-K99硅酸钾和MOS-1010稳定化硅酸钾中的至少一种。

4.根据权利要求1所述一种水性印花涂料组合，其特征在于，所述水性白色底部涂料中的所述无机杂化改性乳液按如下步骤制备得到：

制备改性硅溶胶：往硅溶胶中加入二聚丙三醇和乙烯基三乙氧基硅烷，搅拌反应后得到改性硅溶胶；

配制混合单体：将丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯和丙烯酸混合均匀，配制成混合单体；

配制无机杂化改性乳液：往改性硅溶胶中加入引发剂、pH调节剂和水，配制成引发剂缓冲溶液，加入混合单体，保温反应后过滤，获得无机杂化改性乳液。

5.根据权利要求1所述一种水性印花涂料组合，其特征在于，所述水性透明中部涂料中的所述无机杂化改性树脂按如下步骤制备得到：

预制树脂预聚物；

将水、硅溶胶、乙酸、盐酸混合均匀，在搅拌状态下加入甲基三乙氧基硅烷和四乙氧基硅烷，反应完成后加入树脂预聚物和醋酸丁酯，升温至回流，收获无机杂化改性树脂。

6.根据权利要求1所述一种水性印花涂料组合，其特征在于，所述水性无机颜料墨水中的所述无机颜料色浆按如下方法制备得到：将无机颜料、分散树脂、分散剂和水混合为预混料，将所述预混料研磨至粒径≤0.1μm，即得。

7.根据权利要求1所述一种水性印花涂料组合，其特征在于，

所述水性白色底部涂料中的其他加工助剂包括增稠剂、分散剂、流平剂、消泡剂、润湿剂、杀菌剂中的一种或者多种的组合物；

所述水性透明中部涂料中的其他加工助剂包括杀菌剂；

所述水性无机颜料墨水中的其他加工助剂包括粘接料、交联剂、粘度调节剂、表面张力调节剂、pH控制剂、杀菌剂中的一种或多种的组合物；

所述透明面涂A剂中的其他加工助剂包括润湿剂、消泡剂、助溶剂、杀菌剂、增稠剂中一种或多种的组合物。

8.根据权利要求7所述一种水性印花涂料组合，其特征在于，所述水性无机颜料墨水中，所述粘接料为水性改性自交联丙烯酸酯，所述交联剂为水性封闭型异氰酸酯、水性封闭型碳化二亚胺中的一种或两种的混合物，所述粘接料与所述交联剂配合使用。

9.一种水性印花工艺，其特征在于，以纤维水泥板为基材，采用如权利要求1-8中任意一项的所述水性印花涂料组合进行涂布，包括如下步骤：

底涂：将水性白色底部涂料涂覆在基材上，干燥后形成底涂层；

中涂：将水性透明中部涂料涂覆在底涂层上，干燥后形成中涂层；

印花：将水性无机颜料墨水喷涂在中涂层上进行喷墨印花，在40-50℃的温度下烘干，形成印花层；

面涂：将水性透明面部涂层涂覆在印花层上，在40-50℃下烘干形成面涂层。

10.一种水性印花水泥装饰板，其特征在于：包括基材和涂覆在所述基材上的水性印花涂料组合层，所述水性印花涂料组合层由权利要求1-8中任意一项水性印花涂料组合涂覆而成。