一种水性5g岗石仿石涂料及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及仿石涂料领域，具体涉及一种水性5g岗石仿石涂料及其制备方法。


背景技术：

2.目前建筑外墙的装饰，当采用涂料涂装方式时，虽然含弹性乳胶漆的乳胶漆仍被广泛采用，但因其外观单调，耐久性差，市场在逐渐萎缩，而仿石建筑涂料，因其外观像石头，更上档次，同时耐久性也明显提升，因而异军突起，方兴未艾。
3.在仿石建筑涂料这一领域，目前市场上主打产品是真石漆与水性多彩建筑涂料这两部分，真石漆出现时间早历史长，体量大，各环节也操作顺畅，较为成熟，但其暴露出来的诸多重大缺陷，使得人们逐渐开始放弃这种涂料，真石漆目前困境包括：
①
施工复杂，容易发花；
②
脱皮现象常常发生；
③
耐沾污性差；
④
干燥成膜过程中容易开裂；
⑤
容易黄变；
⑥
漆膜颜色依赖天然彩砂，批次色差大；
⑦
柔韧性差，抗裂能力严重不足；
⑧
用量大，喷涂掉砂严重，浪费资源，污染环境；
⑨
石头开采和彩砂制造严重破坏环境，能源消耗大，既不节能也不减排；
⑩
真石漆市场目前产能过剩严重，竞争白热化等。于是，不得使用乳液，致使市场上真石漆整体品质也进一步严重下滑，整体耐久性已不如普通弹性涂料，甚至于已不如乳胶漆，所以真石漆逐渐被淘汰。
4.而后，水性多彩建筑涂料应运而生，因其优势众多，已逐渐成为仿石涂料主流选择，但一般水性多彩建筑涂料，因其施工专业化程度高，再因其生产储存特有的稳定性问题，存在着较高的技术门槛，并且工程价格也比真石漆工程价格高10
‑
50％。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种外观上专门用于替代常规真石漆，结构组成上又不同于水性多彩建筑涂料，工程价格不高于常规真石漆，性价比既优于真石漆也优于水性多彩建筑涂料的水性5g岗石仿石涂料及其制备方法。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.多彩涂料，是两相化学凝胶体材料，这是不同于一般涂料的根本区别，由此导致与一般涂料在物理化学性质方面及形态与性能方面产生了很大差异。多彩涂料，由分散相彩点和连续相液态混合物两部分组成，分散相是高粘度化学反应凝胶体，连续相是低粘度化学反应凝胶体，是彼此分离的多色彩凝胶体非均匀混合物，而一般涂料，譬如建筑乳胶漆(含弹性涂料等等)，是一相体，总体上是各种原材料机械搅拌后的物理变化产物，是单色均匀混合物。
8.现有技术中的水包油多彩涂料，靠的是水油互不相溶的原理来实现储存稳定，但水性多彩涂料的分散相与连续相都是水性的，从化学原理讲有相似相溶原理，不像真正的油性与水性互不相溶，水包油多彩涂料的两相溶解度参数差异很大，所以互不相溶。
9.而本发明中的水性多彩涂料，两相之间溶解度参数相差比较小，所以它们天生就是相溶的。尽管在分散相颗粒表面，理论上有一层疏水膜，但该疏水膜太薄，极为脆弱，保护
效果并非很牢固。也就是说水性多彩涂料的彩点颗粒天生就有烂在桶里烂在连续相里的趋势，之所以没烂，是因为颗粒的内聚力超过了连续相对它的破坏力。但颗粒的内聚力又不能太强，更不能储存后越来越强，否则颗粒施工时的感觉会偏硬，效果太凸，与当初预期的效果发生太大的变化。颗粒内聚力是来源于化学交联反应氢键力及颗粒内各成分之间的电荷引力，对颗粒的破坏力是颗粒内各成分之间的电荷斥力与来源于连续相的化学溶解力及浮力流变冲击力的合力。颗粒的内聚力又不能太弱，更不能储存后越来越弱，当颗粒的内聚力弱于对颗粒的破坏力时，彩点颗粒会解体变小甚至于溶解在连续相里。既不能太强又不能太弱，影响平衡的因素又太多且是动态的。也就是说，储存稳定性是水性多彩涂料与生俱来、自始至终的一个问题。
10.水性多彩涂料最基础的技术原理是利用硅酸镁锂之类的无机凝胶在彩点周围所产生的空间位阻效应与彩点本身所具有的适当内聚力来保护不同色彩的色料粒子，使其混合在一起做出成品后能稳定储存运输与施工，而不致于不同色彩粒子发生解体溶解与彩点融合，损坏多彩效果，而硅酸镁锂之类的无机凝胶是溶于连续相里的，是连续相的组成部分，由于追求环保性能及人体健康要求，不仅起润滑隔离的保护胶体及所在的连续相是水性的，而且多彩粒子分散相也是水性的，这就与化学上的相似兼容原理相矛盾，不像水包油体系那样由水油不兼容的原理起作用。
11.所以水性多彩涂料是一门技术难度非常高的新型涂料，它的稳定存在不是依靠水油不兼容的原理，而是依靠不同颜色的粒子之间存在空间位阻效应与彩点本身所具有的适当内聚力来实现，以避免不同颜色粒子在储存及喷涂时受到压力的挤压下，不同颜色的粒子解体溶解或互相靠近时发生融合，如图2，就彩点周围的空间位阻效应来讲，现有技术往往单纯采用硅酸镁锂保护胶来实现预期目标，但如前所述，只靠硅酸镁锂保护胶在彩点粒子周围形成的空间位阻可靠性不足。
12.本发明引入了一种新型乳液型稳定剂与改性硅溶胶，在共混后依靠其相互反应，反应产物是液态有机无机杂化体，以此种杂化体对彩点进行再次包覆，进一步增强硅酸镁锂保护胶的空间位阻效应，润滑隔离保护彩点的效果更稳固，并同时调节此杂化体的反应程度，以达成将成品粘度调至需要的目标，这样不仅彩点的稳定性提高，成品粘度更稳定，而且避免大量使用水溶性保护胶与膨润土及碱溶胀增稠剂，使成品的耐水性耐久性也明显提升。因为含砂型的水性多彩涂料的基础漆彩点含有一定量的天然石英砂，所以彩点很重，对于防沉有更高的要求，若按传统思路来做，需要大量水溶性保护胶与膨润土及碱溶胀增稠剂来实现增稠防沉，但前述成分都是水溶性的，对漆膜的耐水性耐久性会产生明显负面影响，如图3所示，具体方案如下：
13.一种水性5g岗石仿石涂料，该涂料由色料部分、起润滑隔离保护功能的造粒中间体和赋予涂料成膜与耐候性的乳胶漆组成；
14.所述的色料部分包括以下质量份组分：ro水20
‑
40份、纤维素0.7
‑
2.0份、润湿分散剂0.1
‑
0.3份、颜填料5
‑
15份、消泡剂0.1
‑
0.3份、成膜助剂1
‑
2份、乳液10
‑
30份、纳米耐老化剂0
‑
1份、防冻剂0.8
‑
1.5份、保护胶溶液5
‑
15份、ph调节剂0.2
‑
0.4份、杀菌剂0.2
‑
0.4份、天然石英砂20
‑
50份和色浆；
15.所述的造粒中间体包括以下质量份组分：ro水30
‑
80份、消泡剂0.1
‑
0.2份、成膜助剂0.5
‑
0.8份、润湿剂0.1
‑
0.2份、无机保护胶溶液18
‑
36份、偶联剂改性硅溶胶0
‑
30份；
16.所述的乳胶漆包括以下质量份组分：ro水10
‑
25份、乳液60
‑
80份、反应型乳液0
‑
20份、ph调节剂0.1
‑
0.3份、杀菌剂0.1
‑
0.3份、消泡剂0.1
‑
0.2份、成膜助剂0.6
‑
2份、防冻剂0.8
‑
1.5份、膨润土粉体材料0
‑
3份、增稠剂0
‑
2份。
17.进一步地，所述的乳液包括水性丙烯酸系树脂和/或有机硅水性丙烯酸系树脂；所述的纤维素包括羟乙基纤维素醚；所述的润湿分散剂包括疏水共聚物钠盐分散剂。
18.进一步地，所述的消泡剂包括改性聚硅氧烷和/或有机硅改性矿物油；所述的颜填料包括重钙、云母粉、滑石粉或金红石型钛白粉中的一种或多种；所述的纳米耐老化剂包括纳米级耐老化浆体。
19.进一步地，所述的成膜助剂包括十二碳醇酯；所述的防冻剂包括丙二醇；所述的ph调节剂包括2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙醇。
20.进一步地，所述的杀菌剂包括不含有机挥发物的氮硫杂环类化合物；所述的保护胶溶液包括改性硅酸镁锂水溶液；所述的色浆包括水性环保耐候性色浆。
21.进一步地，所述的无机保护胶溶液包括硅酸镁锂水溶液；所述的润湿剂包括磺酸盐润湿剂；所述的偶联剂改性硅溶胶包括钛酸脂偶联剂改性硅溶胶。
22.进一步地，所述的增稠剂包括疏水改性碱溶性乳液型增稠剂和/或缔合型聚氨酯增稠剂；所述的粉体材料包括膨润土类材料；所述的反应型乳液包括接枝型纯丙乳液。
23.一种如上所述的水性5g岗石仿石涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：
24.(1)制备基础漆：按配方备料，在ro水中加入纤维素，分散均匀后，依序加入润湿分散剂、颜填料和消泡剂，再高速分散；然后降低分散速度，依序加入成膜助剂、防冻剂、乳液、纳米耐老化剂、保护胶溶液、ph调节剂、杀菌剂和天然石英砂，均速搅拌后，得到基础漆；
25.(2)制备造粒中间体：按配方备料，在ro水中依序加入消泡剂、成膜助剂、润湿剂、无机保护胶溶液和偶联剂改性硅溶胶，均速搅拌后，得到造粒中间体；
26.(3)制备乳胶漆：按配方备料，在ro水中依序加入ph调节剂、杀菌剂、消泡剂、防冻剂和成膜助剂，搅拌后，最后加入增稠剂，提高分散速度，匀速搅拌后，得到乳胶漆；
27.(4)制备水性5g岗石仿石涂料：将基础漆与色浆混合进行调色，形成色料部分，然后用造粒中间体包覆，对色料部分(分散相)提供空间位阻效应，发挥其润滑隔离的保护功能，色料部分被包覆后依据不同的石材色点的大小分别造粒，造粒方法为筛网造粒法，在压力下透过筛网进行造粒，达到所需的彩点大小，再加入乳胶漆，机械搅拌共混均匀，静置反应后，即得到水性5g岗石仿石涂料。
28.进一步地，步骤(1)中所述分散的时间为10
‑
20min，所述高速分散的转速为1000
‑
1200rpm，时间为20
‑
40min，降低分散速度后的转速为800
‑
1000rpm，所述均速搅拌的时间为8
‑
15min；步骤(2)中所述均速搅拌的转速为300
‑
500rpm，时间为8
‑
15min。
29.进一步地，步骤(3)中所述搅拌的速度为500
‑
800rpm，提高分散速度后的转速为900
‑
1200rpm，所述匀速搅拌的时间为8
‑
15min；步骤(4)中所述静置反应的时间为1
‑
4h。
30.对于水性多彩建筑涂料，体系的稳定性一直难以解决，就彩点稳定性来讲，其他厂家往往单纯采用硅酸镁锂保护胶来实现预期目标，而本发明引入了一种新型乳液型稳定剂，依靠此种新型乳液与造粒中间体的部分成分反应，反应产物是液态有机无机杂化体，以此种杂化体对彩点进行再次包覆，空间位阻效应进一步增强，润滑隔离保护彩点的效果更稳固，并同时调节此杂化体的反应程度，以达成将成品粘度调至需要的目标，这样不仅彩点
的稳定性提高，成品粘度更稳定，而且避免大量使用水溶性保护胶与膨润土及碱溶胀增稠剂，使成品的耐水性耐久性也明显提升。
31.现有水性多彩建筑涂料，其外观模仿往往是花纹大的花岗石，替代对象是繁多的花岗石。而本发明的外观对手则是花纹细小却更有砂石感的石材及相应的真石漆，主攻方向更明确，集中优势兵力攻击一点，效果更明显。而真石漆又是目前毛病最多而体量最大的仿石涂料。
32.现有水性多彩建筑涂料，单纯靠硅酸镁锂的润滑隔离功能来实现体系的稳定性，而本发明不仅靠硅酸镁锂的空间位阻而且更靠有机无机杂化体的空间位阻来实现保护彩点的目标，润滑隔离效果更高，可靠性更高，具有更高稳定性。
33.现有水性多彩涂料施工技术专业化程度高，必须是“四件套”，即透明封闭底—有色底漆—主材—罩面漆。
34.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
35.(1)色彩更丰富，仿石效果更好；乳液含量比真石漆高，因而漆膜的耐久性抗裂性耐沾污性比真石漆明显提升；漆膜更致密，透水性低于真石漆，防水效果更好，抗泛碱保色耐粉化诸方面都优于真石漆；
36.(2)施工简便，用量1kg/m2以内，一次成型，而真石漆用量一般3
‑
5kg/m2，工程总价不高于真石漆；批次稳定性更优，真石漆调色严重依赖天然彩砂的颜色批次稳定性，这显然不可靠，而染色彩砂或煅烧彩砂都因各自缺点突出难以大规模应用，而5g岗石用耐候性色浆调色，颜色批次稳定性更容易得到保证；
37.(3)水性5g岗石仿石涂料施工更简便，操作人员更易掌握；有机无机杂化体的应用，使得具有更优的耐水性耐久性；配套更简单，一般配套仅需高遮盖抗碱同色底漆—主材—罩面漆三道涂层。
附图说明
38.图1为本发明制备工艺流程图；
39.图2为现有水性多彩涂料粒子分散情况图；
40.图3为本发明涂料粒子分散情况图；
41.图4为实施例6检测报告。
具体实施方式
42.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
43.本发明中未做特殊说明，乳液为水性丙烯酸系树脂和/或有机硅水性丙烯酸系树脂；纤维素为羟乙基纤维素醚；润湿分散剂为疏水共聚物钠盐分散剂；消泡剂为改性聚硅氧烷和/或有机硅改性矿物油；颜填料为重钙、云母粉、滑石粉或金红石型钛白粉中的一种或多种；纳米耐老化剂为纳米级耐老化浆体；成膜助剂为十二碳醇酯；防冻剂为丙二醇；ph调节剂为2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙醇；杀菌剂为不含有机挥发物的氮硫杂环类化合物；保护胶溶液为改性硅酸镁锂水溶液；色浆为水性环保耐候性色浆；无机保护胶溶液为硅酸镁锂水溶液；润湿剂为磺酸盐润湿剂；偶联剂改性硅溶胶为钛酸脂偶联剂改性硅溶胶；增稠剂为疏水改性碱溶性乳液型增稠剂和/或缔合型聚氨酯增稠剂；粉体材料为膨润土类材料；反应型乳
液为接枝型纯丙乳液。
44.水性5g岗石仿石涂料，由色料部分、起润滑隔离保护功能的造粒中间体和赋予涂料成膜与耐候性的乳胶漆按质量比2:1:1组成，如图1，其制备方法包括以下步骤：
45.(1)色料部分制作步骤
46.(1
‑
1)将配方量的ro水加入分散缸中，依序加入纤维素，分散15min使其分散均匀，依序加入润湿分散剂、颜填料、消泡剂后，1000
‑
1200rpm高速分散30min；
47.(1
‑
2)降低分散速度至800
‑
1000rpm，依序加入成膜助剂、防冻剂、乳液、纳米耐老化剂、保护胶溶液、ph调节剂、杀菌剂、天然石英砂，均速搅拌10min，制好成为基础漆储存备用；
48.(1
‑
3)将上述基础漆依要求调色，制成色料部分；
49.(2)造粒中间体制作步骤：将配方量的ro水加入分散缸中，依序加入消泡剂、成膜助剂、润湿剂、无机保护胶溶液、偶联剂改性硅溶胶，以300
‑
500rpm均速搅拌10min，制好储存备用；
50.(3)乳胶漆制作步骤：将配方量的ro水及各种乳液加入分散缸中，搅拌过程中依序加入ph调节剂、杀菌剂、消泡剂、防冻剂及成膜助剂，搅拌速度500
‑
800rpm，最后加入增稠剂，慢慢提高分散速度至900
‑
1200rpm，匀速搅拌10min，检测黏稠度后储存备用；
51.(4)成品生产流程：含有天然石英砂的基础漆搭配各种颜色的环保水性色浆先依要求调色，然后用造粒中间体包覆，对色料部分(分散相)提供空间位阻效应，发挥其润滑隔离的保护功能，色料包覆后依据不同的石材色点的大小分别造粒，造粒方法为筛网造粒法，系在压力下透过不同的筛网大小达到所需的彩点大小，造完粒后的材料按比例混合，再加入已调制好的耐候性成膜乳胶漆，机械搅拌共混均匀，静置反应1
‑
4h，即得到水性5g岗石仿石涂料成品。
52.各个组分的配方选择如下：
53.1、色料部分配方，有如下选择：
54.①
ro水21kg、纤维素1kg、润湿分散剂0.2kg、颜填料5kg、消泡剂0.3kg、成膜助剂1kg、乳液10kg、纳米耐老化剂0.5kg、防冻剂0.8kg、保护胶溶液10kg、ph调节剂0.3kg、杀菌剂0.3kg、天然石英砂50kg以及各种色浆。
55.2、造粒中间体配方，有如下选择：
56.①
ro水80kg、消泡剂0.1kg、成膜助剂0.7kg、润湿剂0.2kg、无机保护胶溶液19kg、不含偶联剂改性硅溶胶。
57.②
ro水80kg、消泡剂0.1kg、成膜助剂0.7kg、润湿剂0.2kg、无机保护胶溶液19kg和偶联剂改性硅溶胶10kg。
58.③
ro水80kg、消泡剂0.1kg、成膜助剂0.7kg、润湿剂0.2kg、无机保护胶溶液19kg和偶联剂改性硅溶胶20kg。
59.④
ro水80kg、消泡剂0.1kg、成膜助剂0.7kg、润湿剂0.2kg、无机保护胶溶液19kg和偶联剂改性硅溶胶30kg。
60.3、乳胶漆配方，有如下选择：
61.①
ro水17.5kg、乳液75kg、反应型乳液0、ph调节剂0.2kg、杀菌剂0.2kg、消泡剂0.1kg、成膜助剂1kg、防冻剂1kg、膨润土粉体材料3kg、增稠剂2kg。
62.②
ro水21.3kg、乳液75kg、反应型乳液10kg、ph调节剂0.2kg、杀菌剂0.2kg、消泡剂0.1kg、成膜助剂1kg、防冻剂1kg、膨润土粉体材料1kg、增稠剂0.2kg。
63.③
ro水21.3kg、乳液75kg、反应型乳液20kg、ph调节剂0.2kg、杀菌剂0.2kg、消泡剂0.1kg、成膜助剂1kg、防冻剂1kg、膨润土粉体材料1kg、增稠剂0.2kg。
64.实施例1
65.将色料部分
①
、造粒中间体
①
和乳胶漆
①
按质量比2:1:1混合，得到无杂化反应的水性5g岗石仿石涂料，作为空白组。
66.实施例2
67.将色料部分
①
、造粒中间体
②
和乳胶漆
②
按质量比2:1:1混合，得到有杂化反应的水性5g岗石仿石涂料。
68.实施例3
69.将色料部分
①
、造粒中间体
③
和乳胶漆
②
按质量比2:1:1混合，得到有杂化反应的水性5g岗石仿石涂料。
70.实施例4
71.将色料部分
①
、造粒中间体
④
和乳胶漆
②
按质量比2:1:1混合，得到有杂化反应的水性5g岗石仿石涂料。
72.实施例5
73.将色料部分
①
、造粒中间体
②
和乳胶漆
③
按质量比2:1:1混合，得到有杂化反应的水性5g岗石仿石涂料。
74.实施例6
75.将色料部分
①
、造粒中间体
③
和乳胶漆
③
按质量比2:1:1混合，得到有杂化反应的水性5g岗石仿石涂料。
76.实施例7
77.将色料部分
①
、造粒中间体
④
和乳胶漆
③
按质量比2:1:1混合，得到有杂化反应的水性5g岗石仿石涂料。
78.正交实验数据列表如下：
[0079][0080]
实施例1中，当耐候性成膜乳胶漆
①
与造粒中间体
①
配套组合时，是无杂化反应的
空白组，由于单纯只靠硅酸镁锂保护胶，可靠性不足，
‑
5℃贮存7天后发生结块异常，产品喷涂后糊化，外观效果很差，即使加水稀释喷涂，彩点也不清晰，热贮存分层变稀明显，外观方面还发生渗色与彩点变硬等异常现象，配方中加有大量膨润土和碱溶胀增稠剂，即使硅酸镁锂已经是偏下限使用，漆膜耐水白化性仍然是明显发白，漆膜还有起泡异常。
[0081]
不过，有杂化反应的配方，硅酸镁锂同样是偏下限使用，而配方中增稠剂用量大幅度减少，多数时间其实是不需要用的，之所以在配方中还少量设置，原因是水性多彩涂料及5g岗石之类的产品，不确定性较高，黏度稳定性受气温变化有波动，当设计意图以杂化反应为主来控制成品黏度时，杂化反应的程度最好固定下来，以便于生产配方的固定和流程操作，对于气温引起的波动，就配以少量增稠剂来微调，这样不仅有利于生产操作，而且也不会对耐水性产生明显负面影响。
[0082]
实施例2中，当耐候性成膜乳胶漆
②
与造粒中间体
②
配套组合时，杂化反应程度最低，且配方中增稠剂也很少，所以成品黏度最低，这样的成品也不符合出厂要求。
[0083]
实施例7中，当耐候性成膜乳胶漆
③
与造粒中间体
④
配套组合时，杂化反应程度最高，成品黏度太高，特别是冷贮存后虽然不结块，但成冻状，需加水稀释才能正常施工，不过加水稀释后施工效果清晰，符合要求。此种组合也不太适合成品出厂。
[0084]
实施例6中，当耐候性成膜乳胶漆
③
与造粒中间体
③
配套组合时，成品各项指标近乎完美，此时不仅偏下限使用的硅酸镁锂保护功能仍能正常发挥作用，而且有机无机杂化体进一步润滑隔离彩点，增强保护功能，稳定产品体系，漆膜性能也明显提升，送国家第三方检测机构检测，性能报告如图4所示。
[0085]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。