本發(fā)明涉及人工彩砂制備領域，具體是涉及一種水性改性丙烯酸樹酯及利用其制備人工彩砂的方法。
背景技術：
：：經(jīng)過精制石英砂染制而成的彩砂具有受礦源限制小、不褪色和經(jīng)濟環(huán)保的特點，而且人工染色彩砂彌補了天然彩砂品種少、色彩不鮮艷以及價格昂貴等缺點，天然彩砂甚至面臨未來終將缺失的危機。對此，基于人工染砂具備色彩鮮艷、持久和保色性強等優(yōu)點倍受人們信賴以及使用。人工制備彩砂主要是用于各種建筑涂料，如各類真石漆，質(zhì)感涂料砂巖板，防水涂層，含砂多彩漆等，它色彩豐富、色澤鮮艷均勻性優(yōu)異、成膜性好、耐磨性強、抗沾污性能好、超強耐候性、擁有較高的附著力以及具備經(jīng)濟環(huán)保且不褪色的優(yōu)點，主要運用于建筑裝飾、工藝品等各種行業(yè)。以人工彩砂為主制作的內(nèi)外墻涂層，具有耐磨、耐酸堿、環(huán)保無毒、粘結(jié)力強和色彩鮮艷等特點，所以人工彩砂被廣泛應用于建筑工程及室內(nèi)裝飾、真石漆等。以人工彩砂制備的各類面漆更能起到保護環(huán)境、保健身體的作用。人工彩砂制備已有一定的研究，例如：公開號為CN102464460A的中國發(fā)明專利《一種彩砂及其制備方法》，公開了一種彩砂的制備方法，包括以下步驟：先將石英砂、方解石、玻璃進行初級粉碎，將粉碎好的砂料放入振動篩機進行精分，將精分的砂料與鋼珠混合倒入球磨機球磨，將球磨后的砂料洗凈，烘干備用；將備用的砂料放入攪拌機中攪拌，加入著色劑、丙烯樹脂、固化劑、以及拋光劑后充分攪拌均勻；烘干。但是所用丙烯酸樹脂并沒有改性。發(fā)明專利200510120760.7公開了一種水性環(huán)氧彩砂砂漿及其制備方法和施工方法，是利用環(huán)氧樹脂來制備染砂用油漆。利用上述樹脂所制備的人工彩砂，主要存在染色牢度和耐酸耐堿性能不夠以及耐候性較差的特點。技術實現(xiàn)要素：：為了克服現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明提供的技術方案一是一種改性水性丙烯酸樹脂。所述改性水性丙烯酸樹脂由如下重量份的原料制備：甲基丙烯酸甲酯260-460份、丙烯酸丁酯100-300份、丙烯酸羥乙酯20-80份、烷基羧酸交聯(lián)單體5-20份、硅氧烷1-5份、乳化劑5-20份、過硫酸鹽1-5份、烷基硫醇1-4份、氨水3-11份、水700-800份；所述的烷基羧酸交聯(lián)單體為丙烯酸、甲基丙烯酸中的一種或兩種混合物；所述的硅氧烷為乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一種；所述的乳化劑為烷基苯磺酸鹽、烷基聚氧乙烯醚硫酸鹽中的一種或兩種的混合物；所述的烷基苯磺酸鹽為十二烷基苯磺酸鈉或者十二烷基苯磺酸鉀；所述的烷基聚氧乙烯醚硫酸鹽是十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉或十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鉀；所述的過硫酸鹽為過硫酸銨、過硫酸鈉和過硫酸鉀中的至少一種；所述的烷基硫醇是正十二烷基硫醇、異十二烷基硫醇中的任意一種或兩種的混合物；所述改性水性丙烯酸樹脂的制備方法如下：(1)合成階段a.預乳化液的制備:加入配方量30％的去離子水和40％的乳化劑，打開攪拌器，轉(zhuǎn)速為300Hz，依次投入配方量的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羥乙酯、烷基羧酸交聯(lián)單體、硅氧烷、過硫酸鹽和烷基硫醇，繼續(xù)攪拌30分鐘待用；b.往另一反應器內(nèi)加入剩余的去離子水和乳化劑，均勻攪拌，升溫至82℃；投入5％的預乳化液，攪拌30分鐘；c.連續(xù)均勻滴加余下的預乳化液，保溫在81-83℃，滴加3小時，滴加完保溫60分鐘；(2)后處理階段a.降溫至50℃以下，加入氨水調(diào)至pH為7～8；b.待乳液溫度降至室溫，過濾包裝。本發(fā)明提供的技術方案二是一種利用上述改性水性丙烯酸樹脂制備的人工彩砂，所述彩砂由如下重量份的原料制成：改性水性丙烯酸樹脂5-40份、固化劑7-25份、顏料0.1-0.5份、30-120目普通石英白砂700-1200份；所述人工彩砂的制備方法，是將所有原料混合攪拌至顏色均勻，120℃烘烤30分鐘。有益效果：1、本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明考慮到染色砂子表層含有較多的羥基基團，對此硅氧烷后期形成的硅羥基可以與砂子表層的羥基形成氫鍵而顯著提高附著力和強度等，制備的人工彩砂色彩鮮艷、色澤均勻且受礦源限制小，色彩的獨特以及品種的繁多使其能滿足各類客戶的個性需求，加上人工制備的彩砂價格上比天然彩砂更具優(yōu)勢、更具環(huán)保和健康；與目前使用的天然色砂相比，它色彩豐富、色澤鮮艷均勻性優(yōu)異、抗沾污性能好、超強耐候性、擁有較高的附著力、具備經(jīng)濟不褪色以及耐磨性強超強的優(yōu)點。2、本發(fā)明中加烷基硫醇，配合高溫控制得到的較低分子量樹脂能提供更加優(yōu)異的潤濕能力，使得在制備彩砂過程中樹脂中對砂子具備好的潤較濕和分散性，提高染砂效果及減少色差，使染色更牢固均勻。3、本發(fā)明的水性改性丙烯酸樹酯采用的是升溫自反應的聚合方法。反應溫度為70-90℃，使得整個反應在相對較溫和的條件下進行，加上體系本身粘度較小，聚合過程穩(wěn)定性很好；操作方便、簡單，也大大降低了乳液的生產(chǎn)成本；所得乳液固體含量為40-50％，pH值為7.0-9.0，凝膠量為0-0.05％；乳液的耐磨性能優(yōu)異(按前面人工彩砂配方，將所有原料混合攪拌至顏色均勻，120℃烘烤30分鐘，取出冷卻至室溫，用清水清洗3-6分鐘)，無明顯的退色、掉色現(xiàn)象；具體實施方式：本發(fā)明是關于人工彩砂用改性水性丙烯酸樹脂、彩砂的制備方法，其配方中各成份的重量份分別為：甲基丙烯酸甲酯260-460份、丙烯酸丁酯100-300份、丙烯酸羥乙酯20-80份、烷基羧酸交聯(lián)單體5-20份、硅氧烷1-5份、乳化劑5-20份、過硫酸鹽1-5份、烷基硫醇1-4份、氨水3-11份、水700-800份。甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸羥乙酯加入到水中，以過硫酸鹽作為引發(fā)劑，烷基羧酸作為交聯(lián)單體進行聚合反應，輔以乳化劑的作用形成含(-OH)基團的丙烯酸酯乳液。通過引入一定量的硅氧烷，可以顯著提高樹脂的附著力和強度等，制成的人工彩砂在各方面性能上能滿足普通彩砂的各項性能，同時且具備優(yōu)異的耐候性、色差穩(wěn)定性和顏色多樣性。本發(fā)明采用的羥基單體為丙烯酸羥乙酯，該類單體能與甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯等發(fā)生較好的共聚反應，使得最終的乳液產(chǎn)品帶有(-OH)官能團，能與固化劑(-NCO)發(fā)生交聯(lián)反應提高交聯(lián)密度。本發(fā)明采用的硅氧烷是乙烯基烷氧基硅烷，由于烷氧基硅氧烷的引入，后期乳液或者漆膜在成膜過程中隨著水分的揮發(fā)，體系pH值降低，硅氧烷基團轉(zhuǎn)變成硅醇，硅醇之間除了可以發(fā)生自身的脫水縮合反應提高交聯(lián)度，還能與砂子等基材之間形成氫鍵從而提高附著力性能。本發(fā)明采用的鏈轉(zhuǎn)移劑烷基硫醇為正十二烷基硫醇、異十二烷基硫醇任意一種或兩種的混合物，通過鏈轉(zhuǎn)移劑的引入，使得乳液產(chǎn)品的最終粘度較少，加上本身分子量得到控制，提高了聚合物對砂子或基材更優(yōu)異的潤濕和滲透性能，染色效果更好。本發(fā)明所述的制備人工彩砂用改性水性丙烯酸樹脂的制備方法，包括如下工藝流程；(1)合成階段a.預乳化液的制備:加入配方量30％的去離子水和40％的乳化劑，打開攪拌器，轉(zhuǎn)速為300Hz，依次投入配方量的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羥乙酯、烷基羧酸交聯(lián)單體、硅氧烷、乳化劑、過硫酸鹽和烷基硫醇，繼續(xù)攪拌30分鐘待用；b.往另一反應器內(nèi)加入剩余的去離子水和乳化劑，均勻攪拌，升溫至82℃；投入5％的預乳化液，攪拌30分鐘；c.連續(xù)均勻滴加余下的預乳化液，保溫在81-83℃，滴加3小時，滴加完保溫60分鐘；(2)后處理階段a.降溫至50℃以下，加入氨水調(diào)至pH為7-8；b.待乳液溫度降至室溫，過濾包裝。下面通過實施例對本發(fā)明作進一步描述：實施例1一種人工彩砂用水性改性丙烯酸樹酯極其制備本實施例是由以下原料配比制成的，按重量份計算：甲基丙烯酸甲酯320份、丙烯酸丁酯200份、丙烯酸羥乙酯70份、烷基羧酸交聯(lián)單體14份、硅氧烷3份、乳化劑15份、過硫酸鹽3.5份、烷基硫醇3份、氨水8份、水750份；所述的烷基羧酸交聯(lián)單體為：丙烯酸所述的硅氧烷為：乙烯基三甲氧基硅烷；所述的乳化劑為：十二烷基苯磺酸鈉；所述的過硫酸鹽為：過硫酸銨；所述的烷基硫醇為：正十二烷基硫醇；其制作方法包括以下步驟：(1)合成階段a.預乳化液的制備:加入配方量30％的去離子水和40％的乳化劑，打開攪拌器，轉(zhuǎn)速為300Hz，依次投入配方量的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羥乙酯、烷基羧酸交聯(lián)單體、硅氧烷、過硫酸鹽和烷基硫醇，繼續(xù)攪拌30分鐘待用；b.往另一反應器內(nèi)加入剩余的去離子水和乳化劑，均勻攪拌，升溫至82℃；投入5％的預乳化液，攪拌30分鐘；c.連續(xù)均勻滴加剩余的預乳化液，保溫在81-83℃，滴加3小時，滴加完保溫60分鐘；(2)后處理階段a.降溫至50℃以下，加入氨水調(diào)至pH為7.5；b.待乳液溫度降至室溫，過濾包裝。制備的人工彩砂用水性改性丙烯酸樹酯固體含量為43％，pH值是7.5，凝膠量為0.01％。實施例2一種人工彩砂用水性改性丙烯酸樹酯極其制備本實施例是由以下原料配比制成的，按重量份計算：甲基丙烯酸甲酯340份、丙烯酸丁酯190份、丙烯酸羥乙酯60份、烷基羧酸交聯(lián)單體12.8份、硅氧烷4.5份、乳化劑15份、過硫酸鹽3.5份、烷基硫醇3.5份、氨水7.5份、水780份。所述的烷基羧酸交聯(lián)單體為：丙烯酸6份，甲基丙烯酸6.8份所述的硅氧烷為：乙烯基三乙氧基硅烷；所述的乳化劑為：十二烷基苯磺酸鉀10份、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉5份；所述的過硫酸鹽為：過硫酸鈉；所述的烷基硫醇為：異十二烷基硫醇；制備工藝同實施例1。制備的人工彩砂用水性改性丙烯酸樹酯固體含量為42.5％，pH值是8.0，凝膠量為0.015％。實施例3一種人工彩砂用水性改性丙烯酸樹酯極其制備本實施例是由以下原料配比制成的，按重量份計算：甲基丙烯酸甲酯360份、丙烯酸丁酯100份、丙烯酸羥乙酯20份、烷基羧酸交聯(lián)單體5份、硅氧烷1份、乳化劑5份、過硫酸鹽1份、烷基硫醇1份、氨水3份、水700份；所述的烷基羧酸交聯(lián)單體為：甲基丙烯酸所述的硅氧烷為：3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；所述的乳化劑為：十二烷基苯磺酸鈉3份、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鉀2份；所述的過硫酸鹽為：過硫酸鉀；所述的烷基硫醇為：正十二烷基硫醇；制備工藝同實施例1。制備的人工彩砂用水性改性丙烯酸樹酯固體含量為43.5％，pH值是8.0，凝膠量為0.02％。實施例4一種人工彩砂用水性改性丙烯酸樹酯極其制備本實施例是由以下原料配比制成的，按重量份計算：甲基丙烯酸甲酯360份、丙烯酸丁酯300份、丙烯酸羥乙酯80份、烷基羧酸交聯(lián)單體20份、硅氧烷5份、乳化劑20份、過硫酸鹽5份、烷基硫醇4份、氨水11份、水800份；所述的烷基羧酸交聯(lián)單體為：丙烯酸和甲基丙烯酸等量混合；所述的硅氧烷為：乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等量混合；所述的乳化劑為：十二烷基苯磺酸鉀；所述的過硫酸鹽為：硫酸銨、過硫酸鈉和過硫酸鉀等量混合；所述的烷基硫醇為：異十二烷基硫醇；制備工藝同實施例1。制備的人工彩砂用水性改性丙烯酸樹酯固體含量為42.8％，pH值是7.3，凝膠量為0.015％。實施例5一種人工彩砂及其制備人工彩砂的配方，如下表所示：原料重量(g)實施例2制備的改性水性丙烯酸樹脂15.5固化劑：20125.5氧化鐵紅顏料0.2普通石英白砂(20-120目)979總計1000.2著色工藝：將上述原料混合后立即密封并快速攪拌，攪拌致顏色均勻，然后在120℃烘箱中烘烤30分鐘。所制備的人工彩砂經(jīng)過清水沖洗4分鐘，無明顯的退色、掉色現(xiàn)象，染色牢固度以及附著力較好。人工彩砂的配方同上，采用其他丙烯酸樹脂做對比實驗，結(jié)果如下表：實施例6一種人工彩砂及其制備人工彩砂的配方，如下表所示：原料重量(g)實施例2制備的改性水性丙烯酸樹脂24固化劑：20128咖啡顏料0.3普通石英白砂(20-120目)968總計1000.3著色工藝：將上述原料混合后立即密封并快速攪拌，攪拌致顏色均勻，然后在120℃烘箱中烘烤30分鐘。所制備的人工彩砂經(jīng)過清水沖洗5分鐘，無明顯的退色、掉色現(xiàn)象，染色牢固度以及附著力較好。人工彩砂的配方同上，采用其他丙烯酸樹脂做對比實驗，結(jié)果如下表：實施例7一種人工彩砂及其制備人工彩砂的配方，如下表所示：原料重量(g)實施例3制備的改性水性丙烯酸樹脂30固化劑：20129.9氧化鐵黃顏料0.2普通石英白砂(20-120目)960總計1000.1著色工藝：將上述原料混合后立即密封并快速攪拌，攪拌致顏色均勻，然后在120℃烘箱中烘烤30分鐘。所制備的人工彩砂經(jīng)過清水沖洗5.5分鐘，無明顯的退色、掉色現(xiàn)象，染色牢固度以及附著力較好。人工彩砂的配方同上，采用其他丙烯酸樹脂做對比實驗，結(jié)果如下表：當前第1頁1 2 3