CN105348874A - 一种彩色水泥涂料及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种彩色水泥涂料及其制作方法，包括水剂和色料，所述水剂各组分按重量百分数计分别为：碱金属硅酸盐溶液10-80％、硅溶胶10-80％、聚丙烯酸酯乳液1-15％、胶体稳定剂1-15％、增稠剂0.1-3％以及消泡剂0.1-3％；所述色料各组分按重量百分数计分别为：玻璃粉1-30％、二氧化硅及其矿物1-35％、金属粉末1-93％、金属氧化物1-75％、金属氢氧化物1-35％、天然矿物颜料1-60％、合成无机颜料1-60％。发明的彩色水泥涂料具备碱性、无机、耐水的特性，而且成膜性好，附着力强，可以直接涂敷于底材上。

Description

一种彩色水泥涂料及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种涂料，特别涉及一种彩色水泥涂料。

本发明还涉及上述彩色水泥涂料的制备方法。

背景技术

人类活动加剧了环境污染，尤其是化石能源以及各种生产制造活动所产生的挥发性有机化合物(VOC)使得环境压力日趋严峻。降低空气中VOC含量、减少能源消耗是涂料行业一个日益紧迫的问题，水性涂料、粉末涂料、光固化涂料及高固体分涂料作为四大新型环保型涂料成为未来涂料发展的方向，低温乃至常温固化的环保涂料更是方兴未艾。

水泥，通常指硅酸盐水泥，使用水为固化剂，而且可实现常温固化。这说明水泥是一种环保、节能的环境友好材料。可是，尽管水泥是一种广泛使用的环境友好材料，普通水泥很难作为涂层材料来使用。

首先，水泥颜色比较单一，由于原料中含有铁等杂质元素，经高温烧结后，绝大多数水泥为灰黑色，很难赋予更加丰富的颜色。要想获得颜色丰富的水泥，即“彩色水泥”，只能采用白水泥加颜料的方式。白水泥中包含了大量石膏(硫酸钙)成分，而石膏是一种耐水性较差的原料。因此，要想获得耐水性好的浅色水泥，只能通过较纯的原料来制取，制备的成本相对较高。

其次，即使通过采用高纯度原料的方式制得了浅色水泥品种，由于普通硅酸盐水泥在使用过程中对固化剂水的用量是有严格要求的。水灰比是指混凝土中水的用量与水泥用量的比值。水灰比影响混凝土的流变性能、水泥浆凝聚结构以及其硬化后的密实度，因而在组成材料给定的情况下，水灰比是决定混凝土强度、耐久性和其他一系列物理力学性能的主要参数。对水泥就有一个最适宜的比值，过大或过小都会使强度等性能受到影响。而作为涂料使用，就要求很好的施工性能，难免加入大量的水，以提高其流动性。加上水泥浆料作为涂层材料表面积大，水分挥发快，水泥凝固所需要的正常水分也很难保证。这些因素严重影响涂层强度，限制了普通水泥作为涂料的应用。

再有，水泥施工中本身很难获得较薄的涂层，加上水泥在凝结固化过程中收缩较大，很容易开裂，影响涂层的附着及强度，也不美观。

以上种种原因，严重影响了水泥作为涂层材料的使用。带有颜色的水泥，即“彩色水泥”，主要作为工程材料来使用，比如铺设彩色道路，尚难见到用于涂层材料的“彩色水泥”。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中的不足，提供了一种碱性、无机、耐水而且洁净，成膜性好，附着力强，可以直接涂敷于底材上的彩色水泥涂料。

本发明的一种彩色水泥涂料的技术方案是：

一种彩色水泥涂料，包括水剂和色料，所述水剂各组分按重量百分数计分别为：碱金属硅酸盐溶液10-80％、硅溶胶10-80％、聚丙烯酸酯乳液1-15％、胶体稳定剂1-15％、增稠剂0.1-3％以及消泡剂0.1-3％；所述色料各组分按重量百分数计分别为：玻璃粉1-30％、二氧化硅及其矿物1-35％、金属粉末1-93％、金属氧化物1-75％、金属氢氧化物1-35％、天然矿物颜料1-60％以及合成无机颜料1-60％。

本发明的一种彩色水泥涂料的技术方案还可以是：

所述碱金属硅酸盐溶液为硅酸钾溶液、硅酸锂溶液和硅酸钠溶液中的至少一种。

所述金属粉末为锌粉和铝粉中的至少一种，所述天然矿物颜料为天然黄壤、天然红壤和彩砂中的至少一种。

本发明的一种彩色水泥涂料，包括水剂和色料，所述水剂各组分按重量百分数计分别为：碱金属硅酸盐溶液10-80％、硅溶胶10-80％、聚丙烯酸酯乳液1-15％、胶体稳定剂1-15％、增稠剂0.1-3％以及消泡剂0.1-3％；所述色料各组分按重量百分数计分别为：玻璃粉1-30％、二氧化硅及其矿物1-35％、金属粉末1-93％、金属氧化物1-75％、金属氢氧化物1-35％、天然矿物颜料1-60％以及合成无机颜料1-60％。这样，水剂采用广泛应用的碱金属硅酸盐溶液、硅溶胶为主要材料，碱金属硅酸盐溶液具备水溶性，硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液，有机化合物的含量少，可有效阻止藻类、真菌、霉菌等的生长，保持涂料长效洁净。同时，无机涂料更能抵抗紫外线的破坏，比现有技术中的有机涂料(硅丙、纯丙、苯丙涂料等)更具有耐久性。而且色料由无机化合物、金属粉末、天然矿物颜料以及人工合成颜料配制而成，均属于环境友好原料。可以通过调节色料各组分百分数，获得涂料的不同应用效果。涂料可广泛涂敷于水泥、砖、墙、金属和塑料等底材上，甚至对不锈钢、有机涂料、塑料等普通水性涂料难以附着成膜的材料，也具有非常好的附着力。

本发明的另一个目的是提供了一种碱性、无机、耐水，而且成膜性好，附着力强，可以直接涂敷于底材上的彩色水泥涂料的制备方法。

本发明一种彩色水泥涂料的制作方法的技术方案是：

彩色水泥涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)水剂原料准备：各组分按照如下重量百分数配比：碱金属硅酸盐溶液10-80％、硅溶胶10-80％、聚丙烯酸酯乳液1-15％、胶体稳定剂1-15％、增稠剂0.1-3％以及消泡剂0.1-3％；

(2)水剂配料：在反应釜内顺序加入步骤(1)中的碱金属硅酸盐溶液、硅溶胶、聚丙烯酸酯乳、胶体稳定剂液、增稠剂以及增稠剂，反应加热至35-80℃，并保温2-12小时，再经过冷却、过滤构成所述水剂；

(3)色料原料准备：各组分按照如下重量百分数配比：玻璃粉1-30％、二氧化硅及其矿物1-35％、金属粉末1-93％、金属氧化物1-75％、金属氢氧化物1-35％、天然矿物颜料1-60％以及合成无机颜料1-60％。

(4)色料配料：将步骤(3)中的无机化合物、金属粉末、天然矿物颜料和人工合成颜料磨成细粉，再用混料器搅拌，混合均匀，包装为所述色料；

(5)称取步骤(2)中的所述水剂和步骤(4)中的所述色料按照比例搅拌，混合均匀，得到彩色水泥涂料。

在彩色水泥涂料的制备过程主要以机械搅拌为主，而且加热温度在适当范围内，无需在高温高压情况下进行，节约能源，简单可行。制备过程中，无污水及有害气体的生成，安全可靠，可以规模化、产业化，原料利用率高。

本发明一种彩色水泥涂料的制作方法的技术方案还可以是：所述步骤(5)中的所述水剂和所述色料按照1：0.5至1：8的比例混合。

本发明的一种彩色水泥涂料的制作方法，在制备过程主要以机械搅拌为主，而且加热温度在适当范围内，无需在高温高压情况下进行，节约能源，简单可行。制备过程中，无污水及有害气体的生成，安全可靠，可以规模化、产业化，原料利用率高。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的一种彩色水泥涂料及其制作方法进行进一步说明。

一种彩色水泥涂料，包括水剂和色料，所述水剂各组分按重量百分数计分别为：碱金属硅酸盐溶液10-80％、硅溶胶10-80％、聚丙烯酸酯乳液1-15％、胶体稳定剂1-15％、增稠剂0.1-3％以及消泡剂0.1-3％；所述色料各组分按重量百分数计分别为：玻璃粉1-30％、二氧化硅及其矿物1-35％、金属粉末1-93％、金属氧化物1-75％、金属氢氧化物1-35％、天然矿物颜料1-60％以及合成无机颜料1-60％。这样，水剂采用广泛应用的碱金属硅酸盐溶液、硅溶胶为主要材料，碱金属硅酸盐溶液具备水溶性，硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液，有机化合物的含量少，而且溶液呈较强碱性，可有效阻止藻类、真菌和霉菌等的生长，保持涂料长效洁净。同时，水剂有机化合物的含量少，更能抵抗紫外线的破坏，比现有技术中的有机涂料(硅丙、纯丙、苯丙涂料等)更具有耐久性。碱金属硅酸盐与硅溶胶及聚丙烯酸酯乳液1-15％、胶体稳定剂1-15％、增稠剂0.1-3％以及消泡剂0.1-3％，在经过熟化后，水溶性大分子内含有大量的高活性硅羟基(硅醇基)，这些硅羟基不但可以发生自身的缩合反应，也可以与基材等其它无机材料，如混凝土、玻璃、砂石、石英、金属锌、金属铝、粘土以及各种无机颜料及填料等基材，发生“石化”反应，进而形成坚固的无机涂层。色料的各组分均属于环境友好原料。当水剂与色料混合后，水剂和色料相互之间可以发生石化反应，而且混合后的水剂和色料形成了彩色水泥涂料，可以与基材之间发生石化反应，进一步优选地，混合好的彩色水泥涂料在8小时内用完，或者加入大量的水剂继续稀释。进一步，可以通过调节色料各组分百分数，获得涂料的不同应用效果。比如，如果色料中仅仅使用金属粉末，例如锌粉，配合富含硅酸锂或者硅酸钾的水剂，则可以制得干膜锌含量超高的无机富锌防腐涂料，可给予钢材长效防护。再比如，色料采用大量天然矿物颜料，如天然黄壤或者红壤，配合合成无机颜料，与水剂配合制得的彩色水泥涂料，可以渗透到基材2-5mm的厚度，并与基材发生“石化”反应，成为坚固的无机涂层。本发明的彩色水泥涂料的色料范围不仅限于锌粉、天然黄壤或者红壤，其它多种无机矿物或者无机化合物及无机颜料，均可与水剂发生广泛作用，形成多种色彩及用途的无机涂层。本发明的彩色水泥涂料可广泛涂敷于水泥、砖、墙、金属和塑料等底材上，更进一步，本发明的彩色水泥涂料甚至对不锈钢、有机涂料、塑料等普通水性涂料难以附着成膜的材料，也具有较好的附着力。

本发明的一种彩色水泥涂料上述技术方案的基础上，可以是：所述碱金属硅酸盐溶液为硅酸钾溶液、硅酸锂溶液和硅酸钠溶液中的至少一种。其中，硅酸钾溶液、硅酸锂溶液和硅酸钠溶液均为水溶性硅酸盐溶液，水溶性硅酸盐为无机化合物，是一种矿物黏合剂。而且，硅酸钾溶液、硅酸锂溶液和硅酸钠溶液的模数较大，氧化硅含量较多，溶液的粘度也粘稠，易于分解硬化，粘结力增大，可便于水剂与色料反应而成型。

进一步优选的技术方案可以是：所述金属粉末为锌粉和铝粉中的至少一种，所述天然矿物颜料为天然黄壤、天然红壤和彩砂中的至少一种。这样，可以通过调节和控制金属粉末获知天然矿物颜料的百分比而配制成不同色彩、效果和应用的涂料。例如：色料中锌粉占较大百分比时，即可制得耐蚀涂料；而色料中天然黄壤或者红壤或者彩砂占较大百分比时，可以制得颜色鲜艳又环保的装饰涂料。优选地，二氧化硅及其矿物为超细石英砂或者云母粉，金属氧化物为高活性改性氧化锌，金属氢氧化物为氢氧化铝。

本发明的一种彩色水泥涂料的制备方法上述技术方案的基础上，可以是：彩色水泥涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)水剂原料准备：各组分按照如下重量百分数配比：碱金属硅酸盐溶液10-80％、硅溶胶10-80％、聚丙烯酸酯乳液1-15％、胶体稳定剂1-15％、增稠剂0.1-3％以及消泡剂0.1-3％；

(2)水剂配料：在反应釜内顺序加入步骤(1)中的碱金属硅酸盐溶液、硅溶胶、聚丙烯酸酯乳、胶体稳定剂液、增稠剂以及增稠剂，反应加热至35-80℃，并保温2-12小时，再经过冷却、过滤构成所述水剂；

(3)色料原料准备：各组分按照如下重量百分数配比：玻璃粉1-30％、二氧化硅及其矿物1-35％、金属粉末1-93％、金属氧化物1-75％、金属氢氧化物1-35％、天然或者合成矿物填料1-35％、天然矿物颜料1-60％以及合成无机颜料1-60％；

(4)色料配料：将步骤(3)中的无机化合物、金属粉末、天然矿物颜料和人工合成颜料磨成细粉，再用混料器搅拌，混合均匀，包装为所述色料；

(5)称取步骤(2)中的所述水剂和步骤(4)中的所述色料按照比例搅拌，混合均匀，得到彩色水泥涂料。

在彩色水泥涂料的制备过程主要以机械搅拌为主，而且加热温度在适当范围内，无需在高温高压情况下进行，节约能源，简单可行。制备过程中，无污水及有害气体的生成，安全可靠，可以规模化、产业化，原料利用率高。

进一步优选的技术方案可以是：所述步骤(5)中的所述水剂和所述色料按照1：0.5至1：8的比例混合。这样，根据所需要可以控制或调节水剂和色料的混合比例，以制得不同色彩和性能的彩色水泥涂料。优选地，水剂和色料的混合比例在1：0.5至1：8之间，所得到的彩色水泥的性能最佳，而当色料用量过多时也可以加不超过水剂10％的纯净水进行稀释。

本发明的具体实施方案1-3的彩色水泥涂料的原料中组分及其重量百分数见下表：

为了观察本发明“彩色水泥涂料”的实用效果，我们按照上述表格中实施例1-3的配比准备原料，并按照所述彩色水泥涂料的制备方法分别制备成实验组产品1-3。同时，选取市场上样式不同的普通水泥3种作为对照组产品1-3。

我们选择常用基材，例如：砖、墙、金属、塑料等，并分别将实验组产品和对照组产品分别涂敷于基材上。经过15天的固化反应后，我们可以通过观察和测试实验组产品和对照组产品的耐水性以及涂敷情况。

实施例1中，所制得的彩色水泥涂料，相对于普通水泥，测试结果如下：

实施例2中，当色料按配方，并且锌粉为超细纯锌粉(800目)时，采用水剂/色料＝1：5，具有很好的耐腐蚀性能(基材为钢材，实施例2在常温固化30天后测试)：

测试项目	实施例2	普通富锌油漆
			颜色	深灰色	深灰色
膜厚	50u	50u
			附着力	良好	良好
干膜锌含量(％)	80％	80％
			耐中性盐雾性能(h)	2000	2000

实施例3中，所制得的彩色水泥涂料，相对于普通水泥，测试结果如下

上述仅对本发明中的一种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所做出的等效变化或修饰，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种彩色水泥涂料，其特征在于：包括水剂和色料，所述水剂各组分按重量百分数计分别为：碱金属硅酸盐溶液10-80％、硅溶胶10-80％、聚丙烯酸酯乳液1-15％、胶体稳定剂1-15％、增稠剂0.1-3％以及消泡剂0.1-3％；所述色料各组分按重量百分数计分别为：玻璃粉1-30％、二氧化硅及其矿物1-35％、金属粉末1-93％、金属氧化物1-75％、金属氢氧化物1-35％、天然矿物颜料1-60％以及合成无机颜料1-60％。

2.根据权利要求1中所述的一种彩色水泥涂料，其特征在于：所述碱金属硅酸盐溶液为硅酸钾溶液、硅酸锂溶液和硅酸钠溶液中的至少一种。

3.根据权利要求1中所述的一种彩色水泥涂料，其特征在于：所述金属粉末为锌粉和铝粉中的至少一种，所述天然矿物颜料为天然黄壤、天然红壤和彩砂中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的彩色水泥涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)水剂原料准备：各组分按照如下重量百分数配比：碱金属硅酸盐溶液10-80％、硅溶胶10-80％、聚丙烯酸酯乳液1-15％、胶体稳定剂1-15％、增稠剂0.1-3％以及消泡剂0.1-3％，

(2)水剂配料：在反应釜内顺序加入步骤(1)中的碱金属硅酸盐溶液、硅溶胶、聚丙烯酸酯乳、胶体稳定剂及增稠剂，反应加热至35-80℃，并保温2-12小时，再经过冷却、过滤构成所述水剂；

(3)色料原料准备：各组分按照如下重量百分数配比：玻璃粉1-30％、二氧化硅及其矿物1-35％、金属粉末1-93％、金属氧化物1-75％、金属氢氧化物1-35％、天然矿物颜料1-60％以及合成无机颜料1-60％；

(4)色料配料：将步骤(3)中的原料磨成细粉，再用混料器搅拌，混合均匀，包装为所述色料；

(5)称取步骤(2)中的所述水剂和步骤(4)中的所述色料按照比例，混合均匀，得到彩色水泥涂料。

5.根据权利要求4所述的彩色水泥涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中的所述水剂和所述色料按照1：0.5至1：8的比例混合。