一种高固含内外交联型水包水多彩花岗岩涂料及其制备方法

摘要

本发明公开一种高固含内外交联型水包水多彩花岗岩涂料，包括分散相、分散介质和悬浮乳液，所述分散相、分散介质和悬浮乳液之间的重量比为50～60∶20～25∶20～25，分散相包括：去离子水、膨润土、碱增粘水性聚氨酯树脂、润湿剂、分散剂、消泡剂、填料、陶瓷颜料、防霉防腐剂、成膜助剂、水性异氰酸酯和缔合型流变剂；所述分散介质包括：膨润土溶液和碱性无机溶胶；所述悬浮乳液包括：PUA聚氨酯水分散体或水性硅树脂、缔合型流变剂、防霉防腐剂、去离子水。本发明的高固含内外交联型水包水多彩花岗岩涂料是采用内外交联技术的高固含量全水性产品，稳定性极好，涂布率高的环保装饰材料，其产品使用寿命可达10年以上，是大理石、花岗岩、岩片真石漆等理想的替代品。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高固含内外交联型水包水多彩花岗岩涂料，本发明还涉及这种多彩花岗岩涂料的制备方法。

背景技术

天然花岗岩因耐久性优良，质地坚硬，质感丰富，耐久性好，经磨光处理后光亮如镜，有华丽高贵的装饰效果和保护功效，在高档外墙装饰工程中应用较广。但天然石材作为一种脆性材料，其材质均匀性较差，弯曲强度离散性大，在生成、开采、加工过程中难免会产生一些轻微而又不易发现的内伤。而且过量开采会造成水土流失，不利于生态环境的保护。石材在幕墙过程中虽然不承担立体结构的荷载，但必须承受自重、风、地震和温度等荷载及作用的影响，且接缝处容易隐藏污垢和浸水，从而影响美观。因此即使使用的石材符合国家产品标准的规定，但仍难免在若干年后存在安全隐患，而且造价昂贵，又有一定的辐射性，从环保节能方面考虑，应呈逐渐下降趋势。

人们一直在研究仿花岗岩涂料来替代天然花岗岩，目前常见的仿花岗岩涂料品种主要有：天然真石漆、仿花岗岩真石漆、油性多彩涂料、彩片涂料。作为替代品之一的真石漆和仿花岗岩真石漆虽然在装饰效果上有些接近，产品性能也有较好的表现，但由于其主要原料为天然彩砂，在颜色选择上不能随心所欲，而且产品本身仍存在抗开裂性差耐沾污性不足，仿真性差等缺点，只能少部分的替代花岗岩的应用。油性多彩涂料含有有机溶剂，对人体有害，已被淘汰。

目前市场上也有应用于内外墙的全水性多彩花岗岩涂料，但由于其生产采用简单的物理包覆，或采用阴阳离子外凝胶技术或胶体的极性物质与基础漆凝胶剂（色粒表面的异性金属离子）的外凝胶技术，凝胶反应时间长（需要2—3小时）产品色粒不够稳定，贮存容易渗色、串色，因为离子的浓度高低和加量多少都影响色粒的强弱，金属离子浓度越低，彩色颗粒就偏细小，凝胶形成的包覆膜就偏柔软，容易产生色粒向连续相渗色和连续相混浊现象；同时凝胶剂金属离子的浓度或添加量也不能偏高，否则过出现凝胶过度，颗粒偏硬，喷涂施工后单色颗粒之间融合性差，表面有类似小结皮现象，外观不象天然花岗石效果。最终造成石材质感差，且制成的涂料固含低、涂布量低、施工造价高等原因，并没有真正形成商业化和产业化。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可控性强、色粒大小可控、稳定性高、石材质感强的高固含内外交联型水包水多彩花岗岩涂料。

本发明的另一目的在于提供这种高固含内外交联型水包水多彩花岗岩涂料的制备方法。

技术方案：本发明所述的高固含内外交联型水包水多彩花岗岩涂料，包括分散相、分散介质和悬浮乳液，所述分散相、分散介质和悬浮乳液之间的重量比为50～60：20～25：20～25；其中，所述分散相包括：去离子水5～15份，膨润土1～2份，碱增粘水性聚氨酯树脂40～60份，润湿剂0.1--～0.2份，分散剂0.3～0.5份，消泡剂0.1～0.3份，填料15～30份，陶瓷颜料1～5份，防霉防腐剂0.1～0.3份，成膜助剂2～5份，水性异氰酸酯0.6～1.0份，缔合型流变剂1～2份，以重量份计；所述分散介质包括：膨润土溶液40～50份，碱性无机溶胶50～60份，以重量份计；所述悬浮乳液包括：PUA聚氨酯水分散体或水性硅树脂中的任意一种或两种混合物70～80份，缔合型流变剂1～2份，防霉防腐剂0.1～0.2份，去离子水15～30份，以重量份计。以上各组分均为市售产品。

所述膨润土优选为硅酸镁锂（俗称人工合成粘土）、硅酸镁铝、亲水性的有机膨润土中的任意一种或几种的混合物。

所述碱增粘水性聚氨酯树脂优选为脂肪族聚氨酯水分散体。

所述润湿剂优选为APEOfree烷基聚氧乙烯醚，所述分散剂优选为APEOfree丙烯酸铵盐共聚物。

所述填料一般选用沉淀硫酸钡或重钙等无机填料。

所述陶瓷颜料为高温煅烧的无机颜料。

所述水性异氰酸酯优选为脂肪族聚异氰酸酯，其NCO含量（%）≥13，固含量≥75%，当然其他水性异氰酸酯，比如芳香族聚异氰酸酯也可以使用，但是仅能作为室内涂料使用，不能作为室外涂料使用。

所述缔合型流变剂优选为亚克力缔合型流变剂、PU缔合型流变剂中的任意一种或两种混合物。

所述碱性无机溶胶优选为硅酸钠溶胶、硅酸钾溶胶、硅酸溶胶中的一种或其混合物。

本发明所述的高固含内外交联型水包水多彩花岗岩涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将分散相的各成分混合均匀，分散相内部不同高分子聚合物之间（碱增粘水性聚氨酯树脂和水性异氰酸酯）发生微凝胶化反应，大约30分钟完成，即内交联技术，生成稳定的柔韧的凝胶体；

（2）将分散相生成的凝胶体切割或抽滤制成软凝胶粒，粒径大小可根据要求确定；

（3）将所述软凝胶粒与分散介质混合，软凝胶粒与分散介质不相溶，当软凝胶粒接触分散介质后，分散介质中的碱性无机溶胶与软凝胶粒表面的碱增粘水性聚氨酯树脂发生凝胶反应生成柔韧薄层透明保护胶衣，大约15分钟完成，即外交联技术，稳定地包覆在软凝胶粒表面，阻止膜内的涂料组份及膜外的分散介质组份的相互扩散外，还能够防止涂料颗粒之间发生聚集、凝结，从而形成一个稳定胶状保护体系；

（4）将步骤（3）所得的胶状保护体系分散在悬浮乳液中，得到本发明产品高固含内外交联型水包水多彩花岗岩涂料。

本发明方法的具体生产工艺如下：

1、分散相的配制

将部分去离子水、膨润土、润湿剂、分散剂、消泡剂、防霉防腐剂混合，搅拌至均匀状态，再慢慢加入填料和单色陶瓷颜料，高速分散至细度＜50um即可。再加入碱增粘水性聚氨酯树脂、余量的去离子水、成膜助剂混匀，再用缔合型流变剂调整粘度至110±5ku（20℃），最后加入水性异氰酸酯交联反应半小时呈软凝胶体备用。

2、分散介质的配制

将膨润土加到水中配成5%左右的溶液（重量百分比），中速分散至完全溶解，再加入碱性无机溶胶中速分散均匀即可。

3、悬浮乳液的配置

PUA聚氨酯水分散体或水性硅树脂，缔合型流变剂，防霉防腐剂，去离子水低速混匀即可。

4、色粒的制备

分别将分散相软凝胶体切割成手指头大小的颗粒，再加入到专用造粒设备中，可以按设定粒子大小造好粒子加入到分散介质中，低速搅拌，混合均匀，色粒胶化反应15分钟左右即可。

5、高固含内外交联型水包水多彩花岗岩涂料的配制

按色板要求或客户的要求将不同种及比例的色粒混合在一起，加入悬浮乳液并低速搅拌均匀即成稳定的花岗岩涂料。

本发明高固含内外交联型水包水多彩花岗岩涂料是全水性产品，性能依据JG/T24—2000砂壁状建筑涂料标准，和JG/T172一2005弹性涂料标准中的延伸率。有较好的弹性，可以弥盖墙体的轻微裂缝。

本发明产品经检测，性能如表1所示。

表1  本发明产品性能

本发明与现有技术相比，其有益效果是：1、本发明产品是采用内外交联技术的高固含量全水性产品，稳定性极好，涂布率高的环保装饰材料，其产品使用寿命可达10年以上，是大理石、花岗岩、岩片真石漆等理想的替代品，产品各项性能优异，既符合环保节能要求，又能达到高档墙面装饰要求，是一种极具潜力的环保型建筑涂料； 2、本发明产品通过利用高分子材料的凝胶特性得以在已分散的色粒表面(也称色漆颗料表面)和内部形成柔韧的保护膜，从而阻止二次凝聚；本发明原理是以物理化学体系中的胶体化学和表面化学的理论作为产品配方设计的基本理论依据，融入了物质的物理变化及化学反应的多项转化，包括水包水乳化技术，内外交联技术，及陶瓷复合技术，将液态的水性碱增粘聚氨酯树脂提炼成胶体状的水性彩色柔韧颗粒，并均匀地悬浮在特定的水性介质中，最终形成了多姿多彩的、颗粒大小可控的高分子液态胶状的共聚物，它不但具有高档建筑涂料的所有特性，更具极强的耐候性、抗酸雨、抗龟裂性和环保性以及仿花岗石等特性，特别是其模仿花岗石的效果已达炉火纯青、真假难辨的地步。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：本实施例的高固含内外交联型水包水多彩花岗岩涂料，包括分散相、分散介质和悬浮乳液之间的重量比为55：20：25。

分散相的组分和重量份如下：

去离子水10份，亲水性的有机膨润土2份，碱增粘水性聚氨酯树脂55份，润湿剂0.1--份，分散剂0.3份，消泡剂0.3份，填料22份，陶瓷颜料3份，防霉防腐剂0.2份，成膜助剂4份，水性异氰酸酯1份，缔合型流变剂2份。

分散介质的组分和重量份为：

膨润土溶液（亲水性的有机膨润土5%溶液）（重量百分比）40份，碱性无机溶胶(硅酸钠溶胶)60份。

悬浮乳液的组分和重量份为：

PUA聚氨酯水分散体70份，缔合型流变剂1份，防霉防腐剂0.2份，去离子水28.8份。

本实施例的高固含内外交联型水包水多彩花岗岩涂料的生产工艺如下：

1、分散相的配制

将50%体积的去离子水与亲水性的有机膨润土、润湿剂、分散剂、消泡剂、防霉防腐剂混合，搅拌至均匀状态，再慢慢加入填料和单色陶瓷颜料，高速分散30分钟至细度＜50um即可。再加入碱增粘水性聚氨酯树脂、余量去离子水、成膜助剂混匀，再用缔合型流变剂调整粘度至110±5ku（20℃），最后加入水性异氰酸酯交联反应半小时呈软凝胶体备用。

2、分散介质的配制

将膨润土加到水中配成5%溶液（重量百分比），高速分散20分钟至完全溶解，再加入碱性无机溶胶中速分散均匀即可。

3、悬浮乳液的配置

PUA聚氨酯水分散体，缔合型流变剂，防霉防腐剂，去离子水低速混匀即可。

4、色粒的制备

分别将分散相软凝胶体切割成手指头大小的颗粒，再加入到专用造粒设备中，可以按设定粒子大小造好粒子加入到分散介质中，低速搅拌，混合均匀，色粒胶化反应15分钟左右即可。

5、高固含内外交联型水包水多彩花岗岩涂料的配制

按色板要求或客户的要求将不同种及比例的色粒混合在一起，加入悬浮乳液并低速搅拌均匀即成稳定的花岗岩涂料。

本发明高固含内外交联型水包水多彩花岗岩涂料的性能检测如表2：

表2 本实施例制得的固含内外交联型水包水多彩花岗岩涂料的性能

实施例2：本实施例基本过程同实施例1，不同的是，高固含内外交联型水包水多彩花岗岩涂料，包括分散相、分散介质和悬浮乳液，之间的重量比为50：25：25。

分散相的组分和重量份如下：

去离子水10份，膨润土（硅酸镁铝和亲水性的有机膨润土各半）2份，碱增粘水性聚氨酯树脂60份，润湿剂0.1--份，分散剂0.5份，消泡剂0.3份，填料16份，陶瓷颜料3份，防霉防腐剂0.3份，成膜助剂5份，水性异氰酸酯0.8份，缔合型流变剂2份。

分散介质的组分和重量份为：

膨润土溶液（硅酸镁铝和亲水性的有机膨润土各半的5%溶液）（重量百分比）45份，碱性无机溶胶（硅酸钾溶胶）55份。

悬浮乳液的组分和重量份为：

水性硅树脂75份，缔合型流变剂2份，防霉防腐剂0.2份，去离子水22.8份。

实施例3：本实施例基本过程同实施例1，不同的是，高固含内外交联型水包水多彩花岗岩涂料，包括分散相、分散介质和悬浮乳液，之间的重量比为60：20：20。

分散相的组分和重量份如下：

去离子水10份，膨润土（硅酸镁锂和亲水性的有机膨润土各半）2份，碱增粘水性聚氨酯树脂54份，润湿剂0.2份，分散剂0.5份，消泡剂0.3份，填料20份，陶瓷颜料5份，防霉防腐剂0.2份，成膜助剂5份，水性异氰酸酯0.8份，缔合型流变剂2份。

分散介质的组分和重量份如下：

特制膨润土溶液（硅酸镁锂和亲水性的有机膨润土各半的5%溶液）（重量百分比）50份，

碱性无机溶胶（硅酸溶胶）50份。

悬浮乳液的组分和重量份如下：

PUA聚氨酯水分散体和水性硅树脂各半80份，缔合型流变剂1份，防霉防腐剂0.1份，去离子水18.9份。

实施例4～7：基本过程同实施例1，其中所涉及的组分及含量见表3～4。

表3 实施例4～7中分散相、分散介质和悬浮乳液之间的重量比

 实施例4实施例5实施例6实施例7重量比50：20：2060：20：2060：25：2555：25：20

表4 实施例4～7中各组分及含量，以重量份计

实施例8：对按照实施例1—7配成的高固含内外交联型水包水多彩花岗岩涂料进行施工，包含如下步骤：

1、涂漆基面必须干燥、平整、洁净、坚固、弱碱性。施工温度≥5℃，施工湿度≤80%。

2、在处理好的基层上均匀涂布渗透底漆1—2道。

3、中途色漆施工2道，施工间隔4小时以上方可。

4、勾缝：勾缝胶带贴合，依照规划的图样以墨线加以标定，.用所需规格的勾缝胶带贴于标定的部位，.贴胶带时应注意紧密度以免脱落，勾缝胶带贴上的尾部、上下应加以规划,以便于撕起作业。

5、待中涂色漆干燥6小时后用口径为2-3mm的通用建筑涂料喷枪喷涂本高固含内外交联型水包水多彩花岗岩涂料2道。涂布需要先针对涂膜的模样先行就喷枪口径、风压等条件加以试验，再行大量喷涂。喷涂时喷枪的运行需保持一定速度、一定距离、喷嘴与喷涂面需保持平行。喷涂的收尾处以在勾缝处为宜。

6、勾缝：勾缝胶带撕除，中涂主材涂布后,依勾缝胶带贴合的起始、上下的规划予以顺序撕起，注意不要破坏沟缝的完整性。

7、待本花岗岩涂料干燥24小时后均匀涂布水性聚氨酯罩面漆1-2道。

8、清扫整理：喷涂结束后应将养护的材料清除，并将受污染的部位予以清理干净。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。