一种批刮型水包砂多彩涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体地涉及一种批刮型水包砂多彩涂料及其制备方法。
背景技术
多彩涂料是一种可以将色彩、大小与形状各异的调色彩点均匀地组合在一起，并通过一次性喷涂的施工方式，从而达到模仿液态花岗岩、大理石等天然石材纹理和效果的涂料。在国内经过几十年的发展，多彩涂料因其高档的装饰效果和逼真的仿真度，在建筑外墙装饰领域越来越受到人们的青睐，与传统的乳胶漆有着本质的区别；但是其也有着自身的缺陷。
目前多彩涂料在实际施工过程中存在以下几个不足：(1)多彩涂料目前只能用高压喷枪喷涂施工，施工方法单一，并且高压喷枪的罐内压力难以调节，压力过高，彩点易碎，压力不足，彩点难以铺展和融合，影响仿真度；(2)对施工人员要求比较高，需要施工人员具有娴熟的喷涂手法和调枪能力，不然容易出现喷涂彩点疏密不均，彩点凹凸不一的发花现象；(3)施工成本高，目前多彩施工的人工成本是真石漆的3倍以上。
在现有技术中，CN108504287A提出的《可以批刮的多彩涂料的生产方法》是在基料中通过研磨的方式加入聚乙烯醇和纤维素粉末，然后将粉末全部溶于水中。然而此方法制备的批刮型多彩涂料聚乙烯醇的研磨工艺比较复杂，难以扩大应用到大生产中；并且常温条件下聚乙烯醇在水中难以充分溶解，导致分子链上的羟基和保护胶之间的络合反应不充分，如此会导致彩点的韧性不强；另外现有技术的公开发明使用研磨的技术来制备批刮多彩涂料，只能应用到细度较小的平面多彩涂料中，用此方法无法制备水包砂多彩涂料，具有一定的技术局限性。
因此，亟需找到一种新型多彩涂料，克服上述性能缺陷。
发明内容
为了解决上述问题之一，本发明旨在提供一种用于建筑外墙的批刮型水包砂多彩涂料。该多彩涂料通过如下技术手段得以实现：
本发明的一个目的在于提供一种批刮型水包砂多彩涂料，其包括如下质量份数的成分：
调色基础漆%2055-65份
造粒保护胶%2020-30份
连续相乳液%2015-25份；
其中，所述调色基础漆中包括聚乙烯醇类衍生物，所述聚乙烯醇类衍生物含有烯酸盐基团；
所述造粒保护胶中，含有纳米级片状镁铝硅酸盐。
进一步地，所述聚乙烯醇类衍生物的制备方法为：将乙酸乙烯酯和烯酸在催化剂作用下聚合，得到中间产物，然后再加入过量碱醇解。
进一步地，所述乙酸乙烯酯和烯酸的摩尔比是100:3-5。
进一步地，所述调色基础漆包括如下质量份数的成分：
所述造粒保护胶包括如下质量份的成分：
纳米级片状镁铝硅酸盐3-5份
水90-97份。
进一步地，所述纤维素选自乙基羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维中的一种。
进一步地，所述连续相乳液选自纯丙聚合物乳液或硅丙聚合物乳液中的一种或两种。
进一步地，所述纳米级片状镁铝硅酸盐的平均粒径为20-50nm。
所述纳米级片状镁铝硅酸盐的微观结构类似一枚圆形硬币，硬币的表面带负电，侧面边缘带正电，通过正负电荷相互吸引的原理，可在彩点粒子表面形成一层“卡屋”结构膜，从而起到阻隔保护的作用。
进一步地，所述纳米级片状镁铝硅酸盐的化学式为5MgO·18A2lO3·10SiO2·9H2O。
进一步地，所述烯酸选自丙烯酸、3-丁烯酸或5-己烯酸。
本发明的另一个目的在于提供上述批刮型水包砂多彩涂料的制备方法，其包括如下步骤：将造粒保护胶和调色基础漆的成分混合，搅拌均匀，并静置3-5h；然后加入连续相乳液，搅拌均匀，得到产物。
进一步地，所述搅拌温度为25-30℃。
本发明的有益效果如下：
通常地，批刮型水包砂涂料中由于基料中含有钙砂，在批刮施工过程中所受的剪切力和摩擦力更大，因此对彩点的强度和韧性要求更高。本发明
(1)通过聚合物改性的方法，在聚乙烯醇分子链上引入亲水性的烯酸盐基团，一方面经烯酸盐改性的聚乙烯醇化合物在常温条件下易溶于水，改变了传统聚乙烯醇需要研磨预溶解的添加方式，简化了投料工艺；
(2)分子链上引入烯酸盐基团，可以增加分子的内聚力，使得聚合物分子与纳米级片状镁铝硅酸盐之间的络合能力增强，从而具有良好的协同效应，使得纳米级片状镁铝硅酸盐的稳定性和包裹性大大提高，导致彩点强度提高，因而在批刮施工过程中，彩点不会被破坏，提高的施工的兼容性；
(3)本发明所制得的批刮型水包砂多彩涂料，还兼有彩点状态完整、漆膜硬度高、泡水后附着力在1级及以上，以及热贮存稳定性良好等一系列所期望的特征。
具体实施方式
本发明说明书所记载的内容中，术语“彩点”是指：水包砂基础漆通过色浆染色后在造粒保护胶中通过剪切分散形成的色颗粒。
本实施例和对比例中所用聚醚改性二甲基硅氧烷采购自德国BYK，型号为BYK301。
实施例1-3中所用纳米级片状镁铝硅酸盐的平均粒径为30nm，采购自清风化学。
实施例1
一种批刮型水包砂多彩涂料，包括如下质量份数的成分：
调色基础漆55份
造粒保护胶20份
连续相乳液15份。
其中，所述调色基础漆，包括如下质量份数的成分：
所述造粒保护胶，包括如下质量份数的成分：
5MgO·18Al2O3·10SiO2·9H2O 3份
氯-甲基异噻唑啉酮0.1份
去离子水 97份。
所述连续相乳液，包括如下质量份数的成分：
其中，所述聚乙烯醇类衍生物1的制备方法，包括如下步骤：
S0.将乙酸乙烯酯和丙烯酸，经减压蒸馏提纯处理备用；
S1.在氮气保护下的分散缸中，加入乙酸乙烯酯和丙烯酸(n/n＝100:5)，另加入催化量的偶氮二异丁腈，在65℃下反应5h，然后通过结晶提纯，得到中间产物；
S2.将中间产物溶于其3倍质量的甲醇溶液中，然后加入过量的NaOH，在40℃中水浴加热，反应3h；
S3.将上述粗产物用去离子水洗涤，并用甲醇为沉淀剂进行重结晶提纯，重复重结晶提纯两次，得到聚乙烯醇类衍生物1。
所述调色基础漆的制备方法为：在分散缸中，按上述质量份数，依次加入去离子水、乙基羟乙基纤维素、聚醚改性二甲基硅烷、醇酯十二、乙二醇丁醚、在500rpm转速下搅拌10min；然后转速提至1000rpm，按上述质量份数，依次加入金红石型钛白粉、煅烧高岭土、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、聚乙烯醇类衍生物1，持续搅拌25min；然后转速降低至600rpm，按上述质量份数，依次加入纯丙乳液、TT-935和80-120目钙砂，持续搅拌10min，得到调色基础漆。
所述造粒保护胶的制备方法为：在分散缸中，按上述质量份数，依次加入去离子水、5MgO·18Al2O3·10SiO2·9H2O，调整分散速度至1200rpm，持续搅拌25min直至无肉眼可见的颗粒为止；调整转速至450rpm，按上述质量份数，缓慢滴加氯-甲基异噻唑啉酮，继续搅拌3min；然后将混合液放置25℃的恒温室中静置24h备用，得到造粒保护胶。
所述连续相乳液的制备方法为：在分散缸中，按上述质量份数，依次加入去离子水、硅丙乳液、苯甲醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、聚醚改性二甲基硅氧烷、丙二醇和氯-甲基异噻唑啉酮，调整转速至400rpm，分散15min；将转速调整到800rpm，按上述质量份数，将TT-935与去离子水混合均有后缓慢滴入分散缸中，持续搅拌10min后静置备用，即得到批刮型水包砂多彩涂料的连续相乳液。
所述批刮型水包砂多彩涂料的制备方法为：用无机色浆将调色基础漆调成不同颜色后，将质量份数(以下份数均指质量份数)为55份的调色基础漆，加入到装有20份保护胶的分散缸中，使用多彩专用造粒机将彩点剪切至1cm直径尺寸大小，并迅速转移至25℃的恒温室中静置3h，使保护胶溶液与调色基础漆中的聚乙烯醇类衍生物1充分反应；接着准确称量并加入15份连续相乳液，搅拌均匀即得到所述批刮型水包砂多彩涂料。
实施例2
一种用于建筑外墙的批刮型水包砂多彩涂料，由如下质量份的成分配制而成：
调色基础漆65份
造粒保护胶30份
连续相乳液25份；
其中，所述调色基础漆，包括如下质量份数的成分：
所述造粒保护胶包括如下质量份的成分：
5MgO·18Al2O3·10SiO2·9H2O 5份
氯-甲基异噻唑啉酮0.3份
去离子水 95份。
所述连续相乳液包括如下质量份的成分：
其中，所述聚乙烯醇类衍生物2的制备方法与聚乙烯醇类衍生物1的制备方法相同，仅仅将丙烯酸换为3-丁烯酸，且乙酸乙烯酯和3-丁烯酸的摩尔比为100:3。
所述调色基础漆的制备方法为：在分散缸中，按上述质量份数，依次加入去离子水、乙基羟乙基纤维素、二甲基硅氧烷、丙二醇丁醚、乙二醇丁醚、在500rpm转速下搅拌10min；然后转速提至1200rpm，按上述质量份数，依次加入金红石型钛白粉、煅烧高岭土、二乙醇胺、聚乙烯醇类衍生物2，持续搅拌25min；然后转速降低至600rpm，按上述质量份数，依次加入纯丙乳液、TT-615和80-120目钙砂；持续搅拌10min，得到调色基础漆。
所述造粒保护胶的制备方法为：在分散缸中，按上述质量份数，依次加入去离子水、5MgO·18Al2O3·10SiO2·9H2O，调整分散速度至1200rpm，持续搅拌30min直至无肉眼可见的颗粒为止；调整转速至450rpm，按上述质量份数，缓慢滴加氯-甲基异噻唑啉酮，继续搅拌3min；然后将混合液放置25℃的恒温室中静置24h备用，得到造粒保护胶。
所述连续相乳液的制备方法为：在分散缸中，按上述质量份数，依次加入去离子水、醇酯十二、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、聚醚改性二甲基硅氧烷、丙三醇和氯-甲基异噻唑啉酮，调整转速至400rpm，分散15min；将转速调整到800rpm，按上述质量份数，将TT-935与去离子水混合均有后缓慢滴入分散缸中，持续搅拌10min后静置备用，得到连续相乳液。
所述批刮型水包砂多彩涂料的制备方法为：用无机色浆将调色基础漆调成不同颜色后，将质量份数(以下份数均指质量份数)为65份的调色基础漆加入到装有30份保护胶的分散缸中，使用多彩专用造粒机将彩点剪切至1cm直径尺寸大小，并迅速转移至25℃的恒温室中静置3h，使保护胶溶液与调色基础漆中的聚乙烯醇类衍生物2充分反应；接着准确称量并加入25份连续相乳液，搅拌均匀即得到所述批刮型水包砂多彩涂料。
实施例3
一种用于建筑外墙的批刮型水包砂多彩涂料，由如下质量份的成分配制而成：
调色基础漆60份
造粒保护胶25份
连续相乳液20份；
其中，所述调色基础漆，包括如下质量份数的成分：
所述造粒保护胶，包括如下质量份数的成分：
5MgO·18Al2O3·10SiO2·9H2O4份
氯-甲基异噻唑啉酮0.2份
去离子水 90份。
所述连续相乳液，包括如下质量份数的成分：
其中，所述聚乙烯醇类衍生物3的制备方法与聚乙烯醇类衍生物1的制备方法相同，仅仅将丙烯酸换为十八烯酸，且乙酸乙烯酯和十八烯酸的摩尔比为100:4。
所述调色基础漆的制备方法为：在分散缸中，按上述质量份数，依次加入去离子水、乙基羟乙基纤维素、氯-甲基异噻唑啉酮、乙二醇硅氧烷、二丙二醇甲醚、乙二醇丁醚、在500rpm转速下搅拌10min；然后转速提至1000rpm，按上述质量份数，依次加入金红石型钛白粉、煅烧高岭土、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、聚乙烯醇类衍生物3，持续搅拌25min；然后转速降低至600rpm，按上述质量份数，依次加入纯丙乳液、TT-935和80-120目钙砂；持续搅拌10min，得到调色基础漆。
所述造粒保护胶的制备方法为：在分散缸中，按上述质量份数，依次加入去离子水、5MgO·18Al2O3·10SiO2·9H2O，调整分散速度至1200rpm，持续搅拌30min直至无肉眼可见的颗粒为止；调整转速至450rpm，按上述质量份数，缓慢滴加氯-甲基异噻唑啉酮，继续搅拌3min；然后将混合液放置25℃的恒温室中静置24h备用，得到造粒保护胶。
所述连续相乳液的制备方法为：在分散缸中，按上述质量份数，依次加入去离子水、硅丙乳液、二丙二醇甲醚、氨水、聚醚改性二甲基硅氧烷、乙二醇丁醚和氯-甲基异噻唑啉酮，调整转速至400rpm，分散15min；将转速调整到800rpm，按上述质量份数，将TT-615与去离子水混合均有后缓慢滴入分散缸中，持续搅拌10min后静置备用，得到连续相乳液。
所述批刮型水包砂多彩涂料的制备方法为：用无机色浆将调色基础漆调成不同颜色后，将质量份数(以下份数均指质量份数)为60份的调色基础漆加入到装有25份保护胶的分散缸中，使用多彩专用造粒机将彩点剪切至1cm直径尺寸大小，并迅速转移至25℃的恒温室中静置3h，使保护胶溶液与调色基础漆中的聚乙烯醇类衍生物3充分反应；接着准确称量并加入20份连续相乳液，搅拌均匀即得到所述批刮型水包砂多彩涂料。
实施例4
实施例4与实施例1的配方成分、含量和制备方法均相同，唯一不同在于，实施例4中所采用的镁铝硅酸盐的平均粒径为10nm。
实施例5
实施例5与实施例1的配方成分、含量和制备方法均相同，唯一不同在于，实施例5中乙烯醇和丙烯酸的摩尔比是100：10。
对比例1
对比例1与实施例1的配方成分、含量和制备方法均相同，唯一不同在于，对比例1中不含聚乙烯醇类衍生物1。
对比例2
对比例1与实施例1的配方成分、含量和制备方法均相同，唯一不同在于，对比例2中以等质量份数的未改性的聚乙烯醇(采购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，型号为1799)，代替聚乙烯醇类衍生物1。
对比例3
对比例3与实施例1的配方成分、含量和制备方法均相同，唯一不同在于，对比例3的造粒保护胶组合物中，不含纳米级片状镁铝硅酸盐。
测试例
对上述实施例1-5，以及对比例1-3所制备而成的批刮型水包砂多彩涂料进行一系列性能测试，所得的结果如下表1所示。
其中，具体测试方法如下所述：
批刮后彩点状态的测试方法为：室温条件下，将批刮型水包砂成品漆均匀地涂布在40*30cm硅酸钙表面，用批刀来回匀速批刮10次，然后观察彩点状态。
彩点强度测试方法为：在室温条件下，将成品漆均匀地抹在玻璃板上，用调漆刀来回匀速、恒压抹彩点，直至彩点破碎为止，记录来回抹压的次数。
漆膜硬度的测试方法为：按照GB/T6739-1996《漆膜硬度铅笔测定法》中的B法-手动法测定。
泡水后附着力的测试方法为：水包砂漆膜在25℃的去离子水中，浸泡96h后，用纸巾擦拭干净漆膜表面的的水渍，然后按照GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》中的划格法测定漆膜的泡水后的附着力。
热贮存稳定性的测试方法为：将试样装在200ml的胶罐内，拧紧盖子并封口后，然后放入恒温干燥箱内，在50±2℃加速条件下贮存30d，然后冷却至室温后观察成品漆的罐内状态。
表1实施例1-5，对比例1-3的技术效果测试结果
以上技术效果的测试，充分地说明了相比于实施例1-5，尤其是实施例1-3，对比例1-3中由于不存在本发明所述的聚乙烯醇类衍生物，因此无法与纳米级片状镁铝硅酸盐之间发生协同效应，从而使得相关的技术效果远不如实施例1-3。因此，实施例1-3在技术效果上，相对于对比例1-3更具有先进性。
