CN115849753A - 一种无机煅烧彩砂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种无机煅烧彩砂及其制备方法和应用本申请公开了一种无机煅烧彩砂及其制备方法和应用，涉及人工彩砂技术领域。所述无机煅烧彩砂包括以下重量份的原料：石英砂100‑110份、无机颜料3‑5份、无机粘结剂8‑10份、润湿分散剂2‑5份、助结剂18‑22份。本申请的无机煅烧彩砂具有较高的着色牢固度、耐候性、鲜映性、耐化学品性。
Description
技术领域
本申请涉及人工彩砂技术领域，更具体地说，它涉及一种无机煅烧彩砂及其制备方法和应用。
背景技术
砂壁状涂料由于其具有质感佳、立体感强、颜色丰富饱满、花纹的层次感和逼真程度高等优点，目前在建筑涂料领域收到越来越广泛的应用。其中，彩砂作为砂壁状涂料的主体原料，其需求量也越来越大。彩砂可以分为天然彩砂和人工彩砂两大类。然而，目前天然彩砂的资源愈加枯竭，使得其来源受到较大限制，价格也日趋上涨。因此，目前人工彩砂在砂壁状涂料中的应用更加广泛。
人工彩砂包括树脂染色彩砂和烧结彩砂两大类。树脂染色彩砂虽然具有颜色丰富、色彩鲜艳等有点，但是由于其耐色性较差，容易发生褪色，在砂壁状涂料中的应用受到限制。烧结彩砂一种以矿物颗粒(石子)为原料，加入无机颜料和特殊涂层，经过500摄氏度以上高温烧结而成的装饰砂，其色彩鲜艳、抗老化性能优良，目前在建筑涂料领域得到极大的发展。
然而，目前的烧结彩砂的着色牢固度、耐候性、鲜映性、耐化学品性仍然较差。
发明内容
为了提高烧结彩砂的着色牢固度、耐候性、鲜映性、耐化学品性，本申请提供了一种无机煅烧彩砂及其制备方法和应用，采用如下技术方案。
第一方面，提供一种无机煅烧彩砂，所述无机煅烧彩砂包括以下重量份的原料：石英砂100-110份、无机颜料3-5份、粘结剂8-10份、润湿分散剂2-5份、助结剂18-22份。
通过采用上述技术方案，使得本申请的无机煅烧彩砂具有较高的着色牢固度、优异的耐候性、较好的鲜映性、极强的耐化学品性。在水中浸泡能够保持2600-3000h不褪色；在酸中浸泡能够保持150-168h不褪色；在碱中浸泡能够保持150-168h不褪色；在搅拌机中高速搅拌能够保持1.5-2h不褪色；QUV人工加速老化测试3000h色差值△E≤1.0。由此可见，本申请的煅烧彩砂，通过各原料之间的相互协同作用，显著提高了煅烧彩砂的着色牢固度、耐候性、耐化学品性，且具有较好的鲜映性，符合市场需求。
可选的，所述无机颜料为钛白、氧化铁红、氧化铁黄、碳黑、铜铬黑、钛铬棕、钛镍黄、镉红、镉黄、镉紫、钴蓝、钴绿、氧化铁绿、氧化铁棕、氧化铁黑、氧化铁橙、锌铬黄、铅铬绿、锌白、铁蓝、群青、铅铬黄、立德粉中的一种或几种。
通过采用上述技术方案，无机颜料简单易得，并且耐高温、耐候、耐化学品，有助于提高无机煅烧彩砂的着色牢固度、耐候性、耐化学品性。
可选的，所述粘结剂为无机粘结剂。
通过采用上述技术方案，无机粘结剂耐高温，有助于实现无机煅烧彩砂的稳定制备。
可选的，所述无机粘结剂为磷酸盐系和硅酸盐系两大系列中磷酸铝胶粘剂、氧化铜-磷酸盐胶粘剂、硅酸钠胶粘剂、硅酸盐-石墨胶粘剂、硅酸钠水泥胶粘剂、硅酸钠-氧化硅-氧化锆胶粘剂中的一种或几种。
例如无机粘结剂可以为45wt％的磷酸二氢铝溶液。高温条件下，磷酸二氢铝分解，有助于提高无机煅烧彩砂的强度，进而提高无机烧结彩砂的着色牢固度。
可选的，所述润湿分散剂为聚丙烯酸钠、丙烯酸钠与丙酰胺共聚物、磺酸钠盐中的一种或几种。
可选的，所述助结剂包括以下重量份的原料：氢氧化铝20-30份、无水硼酸3-8份、氧化锂3-5份、氟化钙1-2份。
通过采用上述技术方案，上述几种金属化合物通过相互协同作用，能够降低无机煅烧彩砂的烧结温度，并且有助于无机煅烧彩砂的制备，能够提高无机煅烧彩砂的强度和着色牢固度。
可选的，所述助结剂采用以下方法制备得到：
将所述助结剂的原料混合均匀后，加热至熔融，然后于温度为0-3℃的水中淬冷，研磨，得到助结剂。
通过采用上述技术方案，制备方法简单，容易操作。
第二方面，本申请提供一种无机烧结彩砂的制备方法本申请提供一种无机煅烧彩砂的制备方法，包括以下步骤：
将无机颜料、粘结剂以及润湿分散剂混合均匀，研磨至20μm以内，得到无机色浆；
将石英砂研磨至60-300目；
将研磨后的石英砂与无机色浆混合均匀，使无机色浆均匀包覆于石英砂外表面；
将包覆有无机色浆的石英砂和助结剂混合均匀，再于150-200℃的条件下预热10-15min，然后于1000-1300℃的条件下煅烧2-4h，得到无机煅烧彩砂。
通过采用上述技术技术方案，先将无机颜料、无机粘结剂以及润湿分散剂制备为无机色浆，然后将无机色浆包覆于石英砂表面，再将包覆有无机色浆的石英砂和助结剂先进行预热，再进行烧结，有助于提高无机颜料于石英砂表面的牢固度，并且先进行预热，再通过在1000-1300℃的条件下进行烧结的条件下进行煅烧，使得制备得到的无机煅烧彩砂具有更高的着色牢固度、优异的耐候性、优秀的耐化学品性，并且粒径均匀、粒子圆润、粒径均匀、色彩纯正、色相鲜映。
可选的，在将石英砂研磨至60-300目前，先对石英砂进行提纯处理；
所述提纯处理包括擦洗、磁选、浮选、酸浸、微生物浸出中的至少一种。
通过采用上述技术方案，使得经过提出处理的石英砂纯度更高，使得制备得到的无机烧结彩砂的杂质更少使得制备得到的无机煅烧彩砂的杂质更少，着色牢固度更高。
第三方面，本申请提供一种涂料，所述涂料的原料包括权利要求8或9制备得到的煅烧彩砂。
通过采用上述技术方案，使得多彩仿石和纯色质感涂料更加稳定，耐候性、耐化学品性、抗开裂性能优良，且具有独特的鲜映性、通透性、灵动感，饰面效果更显纯真和自然。
综上所述，本申请至少具有以下有益效果：
1.本申请中的无机煅烧彩砂，通过各原料之间的相互协同作用，使得无机煅烧彩砂具有较高的着色牢固度、优异的耐候性、优秀的耐化学品性；
2.本申请中的无机煅烧彩砂的制备方法，通过先将无机颜料、无机粘结剂以及润湿分散剂制备为无机色浆，然后将无机色浆包覆于石英砂表面，以及在高于1000℃的条件下高温煅烧，使得制备得到的无机煅烧彩砂强度、着色牢固度较高。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
制备例
制备例1
一种助结剂，其采用以下方法制备得到：
将25kg氢氧化铝、6kg无水硼酸、4kg氧化锂和1.5kg氟化钙混合后，加热至700℃，熔融3.5h，然后倒入2℃的水中淬冷，然后研磨至800目，得到助结剂。
制备例2
一种助结剂，其和制备例1的区别之处在于，助结剂的原料中不包括氟化钙，其余均和制备例1相同。
制备例3
一种助结剂，其和制备例1的区别之处在于，助结剂的原料中不包括无水硼酸，其余均和制备例1相同。
制备例4
一种助结剂，其和制备例1的区别之处在于，助结剂的原料中不包括无水硼酸和氟化钙，其余均和制备例1相同。
实施例
实施例1
一种无机煅烧彩砂，其采用以下方法制备得到：
将4kg无机颜料、9kg无机粘结剂以及3kg润湿分散剂混合均匀，研磨至20μm以内，得到无机色浆；其中，无机颜料为钛铬棕；粘结剂为硅酸钠；润湿分散剂为聚丙烯酸钠。
将100kg石英砂研磨至60-300目；
将研磨后的石英砂与无机色浆混合均匀，使无机色浆均匀包覆于石英砂外表面；
将包覆有无机色浆的石英砂和19kg制备例1制备得到的助结剂混合均匀，加入回转窑炉中，于150℃的条件下预热15min，然后于1100℃的条件下煅烧3h，得到无机煅烧彩砂。
实施例2-4
实施例2-4的无机烧结彩砂，其和实施例1的区别之处在于，助结剂依次分别由制备例2-4制备得到，其余均和实施例1相同。
实施例5
一种无机烧结彩砂，其和实施例1的区别之处在于，粘结剂为等量的45wt％的磷酸二氢铝溶液，其余均和实施例1相同。
实施例6
一种无机煅烧彩砂，其和实施例5的区别之处在于，在将石英砂研磨至300目前，先对石英砂进行提纯处理，提纯处理依次包括擦洗、磁选、浮选、酸浸、微生物浸出，其余均和实施例5相同。
对比例
对比例1
一种无机煅烧彩砂，其和实施例1的区别之处在于，无机煅烧彩砂的制备方法不同，对比例1的煅烧彩砂采用以下方法制备得到：
将100kg石英砂研磨至300目；
将4kg无机颜料、9kg无机粘结剂、3kg润湿分散剂、研磨后的石英砂以及19kg制备例1制备得到的助结剂混合均匀，加入回转窑炉中，于150℃的条件下预热15min，然后于1100℃的条件下煅烧3h，得到煅烧彩砂。
对比例2
一种无机煅烧彩砂，其和实施例1的区别之处在于，混合均匀的包覆有无机色浆的石英砂和助结剂未进行预热，其余均和实施例1相同。
对比例3
一种无机煅烧彩砂，其和实施例1的区别之处在于，煅烧温度为900℃，其余均和实施例1相同。
对比例4
一种无机煅烧彩砂，其和实施例1的区别之处在于，煅烧温度为1400℃，其余均和实施例1相同。
对比例5
一种无机煅烧彩砂，其和实施例1的区别之处在于，煅烧彩砂的原料中未加入助结剂，其余均和实施例1相同。
性能检测试验
分别对实施例1-6、对比例1-5制备得到的无机煅烧彩砂进行以下性能检测：
耐水性检测：依次分别取500g实施例1-6、对比例1-5制备得到的无机煅烧彩砂，分别于水中浸泡，记录上述11种煅烧彩砂在水中浸泡，且保持不褪色的时长；
耐酸性检测：依次分别取500g实施例1-6、对比例1-5制备得到的无机煅烧彩砂，分别于5％盐酸中浸泡，记录上述11种煅烧彩砂在盐酸中浸泡，且保持不褪色的时长；
耐碱性检测：依次分别取500g实施例1-6、对比例1-5制备得到的无机煅烧彩砂，分别于5％的氢氧化钠溶液中浸泡，记录上述11种煅烧彩砂在氢氧化钠溶液中浸泡，且保持不褪色的时长；
耐剪切性检测：依次分别取500g实施例1-6、对比例1-5制备得到的无机煅烧彩砂，分别于高速分散剂1000rpm的转速下搅拌，记录上述11种煅烧彩砂在搅拌过程中，保持不褪色的时长；
检测实施例1-6、对比例1-5制备得到的无机煅烧彩砂的UV人工加速老化测试3000h色差值(△E)，检测结果如表1所示。
表1检测结果
从表1可以看出，本申请的无机煅烧彩砂具有较高的着色牢固度，在水中浸泡能够保持2600-3000h不褪色；在酸中浸泡能够保持150-168h不褪色；在碱中浸泡能够保持150-168h不褪色；在搅拌机中高速搅拌能够保持1.5-2h不褪色；UV人工加速老化测试3000h色差值△E≤1.0。由此可见，本申请的无机煅烧彩砂，通过各原料之间的相互协同作用，以及制备方法中的各步骤之间的相互协同作用，显著提高了无机煅烧彩砂的着色牢固度。此外，本申请的无机煅烧彩砂通过观测可以发现，其具有粒径均匀、粒子圆润、色相均匀一致的特点。
将对比例1和实施例1进行对比，实施例1中制备得到的无机煅烧彩砂的耐水性为2750h，耐酸性为160h，耐碱性为160h，耐剪切性为1.8h，UV人工加速老化测试3000h色差值△E≤1.0。对比例1中制备得到的无机煅烧彩砂的耐水性为2500h，耐酸性为142h，耐碱性为144h，耐剪切性为0.8h，UV人工加速老化测试3000h色差值△E为4.0。相比于实施例1，对比例1中的无机煅烧彩砂的制备方法不同，对比例1中的煅烧彩砂在制备过程中，未将无机颜料、粘结剂以及润湿分散剂先制备为无机色浆，而是使无机颜料、粘结剂以及润湿分散剂和石英砂直接混合，使得制备的无机煅烧彩砂的着色牢固度降低。由此可见，先将无机颜料、粘结剂以及润湿分散剂制备为无机色浆，再将无机色浆包覆于石英砂表面，能够提高无机煅烧彩砂的着色牢固度。
将对比例2和实施例1进行对比，实施例1中制备得到的无机煅烧彩砂的耐水性为2750h，耐酸性为160h，耐碱性为160h，耐剪切性为1.8h，UV人工加速老化测试3000h色差值△E≤1.0。对比例2中制备得到的无机煅烧彩砂的耐水性为2550h，耐酸性为146h，耐碱性为145h，耐剪切性为0.8h，UV人工加速老化测试3000h色差值△E为4.0。相比于实施例1，对比例2中的无机煅烧彩砂的制备过程中，混合均匀的包覆有无机色浆的石英砂和助结剂未进行预热，使得制备的煅烧彩砂的着色牢固度降低。由此可见，先将混合均匀的包覆有无机色浆的石英砂和助结剂进行预热，能够提高无机煅烧彩砂的着色牢固度。
将对比例3、对比例4和实施例1进行对比，实施例1中制备得到的无机煅烧彩砂的耐水性为2750h，耐酸性为160h，耐碱性为160h，耐剪切性为1.8h，UV人工加速老化测试3000h色差值△E≤1.0。对比例3中制备得到的无机煅烧彩砂的耐水性为2400h，耐酸性为141h，耐碱性为139h，耐剪切性为0.3h，UV人工加速老化测试3000h色差值△E为5.0。对比例4中制备得到的无机煅烧彩砂的耐水性为2450h，耐酸性为142h，耐碱性为139h，耐剪切性为0.4h，UV人工加速老化测试3000h色差值△E为5.0。相比于实施例1，对比例3中的煅烧温度为900℃，对比例4中的煅烧温度为1400℃，使得制备的无机煅烧彩砂的着色牢固度降低。由此可见，煅烧温度为1000-1300℃时，无机煅烧彩砂的着色牢固度更高。
将对比例5和实施例1进行对比，实施例1中制备得到的无机煅烧彩砂的耐水性为2750h，耐酸性为160h，耐碱性为160h，耐剪切性为1.8h，UV人工加速老化测试3000h色差值△E≤1.0。对比例5中制备得到的无机煅烧彩砂的耐水性为2400h，耐酸性为142h，耐碱性为140h，耐剪切性为0.3h，UV人工加速老化测试3000h色差值△E为5.0。相比于实施例1，对比例5中无机煅烧彩砂的原料中未加入助结剂，使得制备的煅烧彩砂的着色牢固度降低。由此可见，助结剂的加入能够提高无机煅烧彩砂的着色牢固度。
应用例
应用例1-6
应用例1-6的涂料，其原料包括基础浆料16kg、人工彩砂25kg和颜料3kg，其中人工彩砂依次分别为实施例1-6制备得到的无机煅烧彩砂。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，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，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种无机煅烧彩砂，其特征在于，所述无机煅烧彩砂包括以下重量份的原料：石英砂100-110份、无机颜料3-5份、无机粘结剂8-10份、润湿分散剂2-5份、助结剂18-22份。
2.根据权利要求1所述的一种无机煅烧彩砂，其特征在于，所述无机颜料为钛白、氧化铁红、氧化铁黄、碳黑、铜铬黑、钛铬棕、钛镍黄、镉红、镉黄、镉紫、钴蓝、钴绿、氧化铁绿、氧化铁棕、氧化铁黑、氧化铁橙、锌铬黄、铅铬绿、锌白、铁蓝、群青、铅铬黄、立德粉中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种无机煅烧彩砂，其特征在于，所述粘结剂为无机粘结剂。
4.根据权利要求3所述的一种无机煅烧彩砂，其特征在于，所述无机粘结剂为磷酸盐系和硅酸盐系两大系列中磷酸铝胶粘剂、氧化铜-磷酸盐胶粘剂、硅酸钠胶粘剂、硅酸盐-石墨胶粘剂、硅酸钠水泥胶粘剂、硅酸钠-氧化硅-氧化锆胶粘剂中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种无机煅烧彩砂，其特征在于，所述润湿分散剂为聚丙烯酸钠、丙烯酸钠与丙酰胺共聚物、磺酸钠盐中的一种或几种。
6.根据权利要求1至6任一项所述的一种无机煅烧彩砂，其特征在于，所述助结剂包括以下重量份的原料：氢氧化铝20-30份、无水硼酸3-8份、氧化锂3-5份、氟化钙1-2份。
7.根据权利要求6所述的无机煅烧彩砂，其特征在于，所述助结剂采用以下方法制备得到：
将所述助结剂的原料混合均匀后，加热至熔融，然后于温度为0-3℃的水中淬冷，研磨，得到助结剂。
8.一种无机煅烧彩砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将无机颜料、无机粘结剂以及润湿分散剂混合均匀，研磨至20μm以内，得到无机色浆；
将石英砂研磨至60-300目；
将研磨后的石英砂与无机色浆混合均匀，使无机色浆均匀包覆于石英砂外表面；
将包覆有无机色浆的石英砂和助结剂混合均匀，再于150-200℃的条件下预热10-15min，然后于1000-1300℃的条件下烧结2-4h，得到煅烧彩砂。
9.根据权利要求8所述的无机煅烧彩砂的制备方法，其特征在于，在将石英砂研磨至60-300目前，先对石英砂进行提纯处理；
所述提纯处理包括擦洗、磁选、浮选、酸浸、微生物浸出中的至少一种。
10.一种涂料，其特征在于，所述涂料的原料包括权利要求8或9制备得到的无机煅烧彩砂。
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