一种仿石灰石涂料及其制备方法和施工工艺

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，更具体地，涉及一种仿石灰石涂料及其制备方法和施工工艺。

背景技术

石灰石作为一种天然石材，广泛应用于现代建筑装饰中。然而，由于石灰石石材自身重，使用时间长后脱落风险高；此外，石灰石作为天然石材，过度的开采会导致矿产资源枯竭以及环境污染等问题。因此，仿石灰石涂料应运而生，并在建筑涂料市场中抢占一席之地。随着仿石灰石涂料的应用越来越大，随之也暴露出诸多问题。

平整、光滑的漆膜表面是仿石灰石涂料的最大特点。现有技术中，仿石灰石涂料基本是通过打磨施工工艺(打磨施工是指用砂纸反复摩擦漆膜表面)得到平整、光滑的漆膜表面，以达到仿石灰石效果的目的。但打磨施工工艺在实际应用中弊病较多，具体如下：

1、粉尘严重导致环境污染，并对施工人员身体健康造成威胁；

2、打磨后粉尘难以清理干净，浮于漆膜表面，增加漆膜颜色判定难度，影响涂层间的附着，使得涂层性能下降；

3、为了更好的打磨施工性，经常会降低仿石灰石涂料的乳液含量或增加填料的用量，这样乳液对填料包裹性变差(乳液对填料包裹性越差打磨性越好，反之打磨性越差)，导致涂层的柔韧性、耐水性、耐候性变差，易粉化，降低涂层的使用寿命；

4、打磨工艺的仿石灰石涂料对填料粒径限制性较大，砂纸在打磨过程中易磨掉粗颗粒石英砂，导致砂坑或划痕，难以得到平整、光滑的漆膜表面，达不到仿制石灰石效果的目的；

5、打磨工艺的仿石灰石涂料中填料粒径偏细(一般粒径在100目以下)，一遍施工漆膜薄，干燥速度快，施工开放性差，需多道施工才能满足厚度要求，厚涂开裂风险高且难以收刮平整，增加施工成本。

因此，亟需开发一种仿石灰石涂料，以解决上述现有仿石灰石涂料打磨施工存在的诸多问题。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种仿石灰石涂料及其制备方法和施工工艺，本发明提供的仿石灰石涂料可以进一步用于抛压施工，得到平整、光滑的漆膜，获得较好的仿制石灰石效果，施工无粉尘污染，还具有优异的耐候性、耐水性、耐碱性、柔韧性，涂层的使用寿命长，性能指标符合JC/T 24-2018行业标准要求。

本发明的第一方面提供一种仿石灰石涂料。

具体地，一种仿石灰石涂料，包括如下组分：

纤维素、流变剂、填料、轻质材料、乳液和水；

所述轻质材料按重量百分数计，为所述仿石灰石涂料的3-6％；

所述乳液按重量百分数计，为所述仿石灰石涂料的10-20％；

所述纤维素包括木质纤维素；

所述轻质材料为空心球状结构，所述轻质材料的比重为0.02-0.30；

所述填料包括石英砂，所述石英砂包括粗石英砂，所述粗石英砂的粒径为70-20目。

本发明提供的仿石灰石涂料中添加了特定配比的轻质材料，由于其特殊的空心球状结构且比重小，具有体积大、吸油量低的特点，添加一定比例的轻质材料可降低配方的吸油量，可进一步用于抛压施工中，降低抛压阻力，减少抛压施工的粘刀现象；另一方面可有效填充漆膜孔洞，增强漆膜的致密性。纤维素提供仿石灰石涂料的施工粘度以及漆膜保水功能；其中木质纤维素比重小、比表面积大，混合后形成三维网络结构，起到毛细管作用，可将涂膜内部的水分快速传输至漆膜表面，缩短涂膜内外干速差距，一方面起到厚涂抗开裂作用，另一方面减少抛压施工漆膜起皱现象。本发明对填料粒径限制小，本发明通过添加粗石英砂，经过抛压施工后会被压进涂层内部，得到平整的漆膜，还可以增加一遍施工厚度，从而延长涂料的施工开放性，减少施工次数，降低施工成本。本发明通过对仿石灰石涂料组分及其含量进行调整，使得仿石灰石涂料能够结合抛压施工工艺，得到平整、光滑、仿石灰石效果好的漆膜。

优选地，按照重量百分数计，包括如下组分：

更优选地，按照重量百分数计，包括如下组分：

优选地，所述粗石英砂的粒径为70-40目。

优选地，所述轻质材料的比重为0.02-0.20。比重也称相对密度，固体的比重是该物质(完全密实状态)的密度与在标准大气压，与3.98℃时纯H

优选地，所述轻质材料的粒径为30-150μm。

更优选地，所述轻质材料的粒径为30-70μm。

优选地，所述轻质材料为空心玻璃微珠、膨胀珍珠岩、发泡树脂空心微球中的一种或几种。空心玻璃微珠和发泡树脂空心微球的白度好，强度高，比重稳定，颜色稳定，但成本高；相对而言，膨胀珍珠岩的白度和强度虽然稍差，比重和颜色不稳定，但成本优势明显。

优选地，所述膨胀珍珠岩为闭孔膨胀珍珠岩和/或半闭孔膨胀珍珠岩。

优选地，所述木质纤维素按重量百分数计，为所述仿石灰石涂料的0.3％-0.8％。

优选地，所述纤维素还包括羟丙基甲基纤维素和/或羟乙基纤维素。

优选地，所述羟丙基甲基纤维素或羟乙基纤维素的分子量为75000-100000。

优选地，所述填料还包括细石英砂、钛白粉、重质碳酸钙(重钙)、滑石粉、云母片、复合岩片中一种或几种。

优选地，所述乳液为苯丙乳液和/或纯丙乳液。

优选地，所述流变剂为膨润土。膨润土是一种链层状结构镁铝硅酸盐粘土矿物，触变性增稠作用明显，防止填料沉降，并可改善漆膜脱水收缩开裂现象。

优选地，所述涂料还包括助剂。

优选地，所述助剂按重量百分数计，为所述仿石灰石涂料的3-6％。

优选地，所述助剂包括增稠剂、pH调节剂、消泡剂、分散剂、杀菌剂、抗冻剂、成膜助剂中的一种或几种。

优选地，所述增稠剂按重量百分数计，为所述仿石灰石涂料的0.05-0.3％。

优选地，所述增稠剂为缔合型增稠剂。

优选地，所述缔合型增稠剂为碱溶胀增稠剂。

优选地，所述pH调节剂为醇胺醚类有机物。

优选地，所述消泡剂为矿物油类消泡剂。

优选地，所述分散剂为钠盐分散剂。

优选地，所述杀菌剂为2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)与1，2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT)的混合物。

优选地，所述抗冻剂为乙二醇。

优选地，所述成膜助剂为伊士曼(Texanol)成膜助剂。

本发明的第二方面提供一种仿石灰石涂料的制备方法。

一种仿石灰石涂料的制备方法，包括如下步骤：

先将纤维素、流变剂溶于水中，然后添加乳液，混合，再加入轻质材料、填料，混合，制得所述仿石灰石涂料。

优选地，所述加入乳液之前，还包括加入助剂。

优选地，所述增稠剂用水稀释后再加入。

更优选地，所述增稠剂用水稀释至原重量的1-5倍后再加入。

优选地，所述加入轻质材料、填料，同时还包括加入木质纤维素。

优选地，所述加入轻质材料、填料，混合，之后再加入增稠剂。

本发明的第三方面提供一种仿石灰石涂料的应用。

一种仿石灰石涂料的施工工艺，包括如下步骤：

先利用所述仿石灰石涂料进行涂覆，待漆膜干燥至60-90％后再进行下一次的涂覆，涂覆次数≥2次，涂覆完成后待漆膜干燥至60-90％后对漆膜进行抛压施工。

优选地，所述抛压施工为采用批刀将漆膜表面压实。

优选地，所述涂覆次数为2-3次。如果仿石灰石涂料仅涂覆一次，由于下层是硬底，抛压施工过程中粒径较大的填料难以抛压至漆膜里面，无法得到平整、光滑漆膜的目的，随着施工次数越多，涂层越厚实，仿石灰石效果越逼真，但是结合实际应用成本，通常的做法是施工2次或3次即可满足要求。

一种仿石灰石涂料在建筑装饰领域中的应用。

优选地，所述建筑装饰包括复合涂层。

优选地，所述复合涂层由里到外依次包括找平腻子层、底漆层、造型漆层、纹理效果层、罩面清漆层，所述造型漆层为涂覆所述仿石灰石涂料制得的漆膜。

造型漆层是实现仿石灰石漆膜实现平整、光滑效果的基础。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

(1)本发明利用水、纤维素、流变剂、填料、轻质材料和乳液制得仿石灰石涂料，通过添加特定配比的乳液、空心球结构以及比重小的轻质材料，以及添加粒径较粗的石英砂，可以得到仿石灰石效果好的漆膜，且表面平整、光滑，具有优异的耐候性、耐水性、耐碱性、柔韧性，涂层的使用寿命长，性能指标符合JC/T 24-2018行业标准要求；

(2)本发明将原料组分混合后，即可获得仿石灰石涂料，制备工艺简便易操作；

(3)本发明提供的仿石灰石涂料经≥2次的涂覆，干燥至60-90％后，再进行抛压施工，能够将漆膜表面压实，得到表面平整、光滑的漆膜，以实现仿石灰石效果；与现有的打磨施工工艺相比，本发明提供的仿石灰石涂料的抛压施工工艺具有以下优点：(a)无粉尘污染，对施工人员的身体健康及环境友好；(b)漆膜表面无浮尘，对颜色判定影响小；(c)抛压施工对乳液含量限制小，可以增加乳液含量，有助于提升涂层的耐水性、柔韧性、耐候性等性能，延长涂层的使用寿命，持久装饰和保护建筑物；另外，现有工艺为了解决打磨施工耐候性差的问题，通常的做法是增加一道罩面清漆来提升涂层体系耐候性，但是本发明提供的仿石灰石涂料中乳液对填料的包裹性良好，不用罩面清漆也可达到耐候性要求；(d)受填料粒径限制小，抛压施工是在漆膜未完全干燥条件下完成，因此即使采用较粗粒径的石英砂，在施工过程中也会压进涂层内部，得到平整的漆膜，还可以增加一遍施工厚度，从而延长涂料的施工开放性，减少施工次数，降低施工成本；(e)比重轻，降低单位面积的施工耗量；(f)涂料中还可添加一定比例的云母片或复合岩片，增加仿石灰石效果的多样性。

具体实施方式

为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。

以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。

以下各实施例和对比例中使用的原料：

水为自来水；

纤维素为亚什兰250HHBR，是一款10万单位粘度的疏水改性羟乙基纤维素；

木质纤维素为德国JRS PWC-500纤维丝；

膨润土为安徽明美化工PalyGel 601A，其主要成分为镁铝硅酸盐，分子式为：3MgO·15Al

pH调节剂为上海信守助剂AR95，主要成分为醇胺醚类有机物；

消泡剂为诺普科NXZ，是一款矿物油类消泡剂；

分散剂为陶氏化学731A，是一款钠盐分散剂；

杀菌剂为索尔MBS5050，是2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)与1，2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT)混合物；

抗冻剂为市售乙二醇；

成膜助剂为伊士曼Texanol；

乳液为巴德富RS-2806纯丙乳液；

轻质材料1为松尾MH-60W15发泡树脂空心微球，固含约15％，比重约0.12，粒径约55-75μm；

轻质材料2为信阳新烨保温建材的TC200减轻剂(膨胀珍珠岩)，比重约0.10，粒径50-150μm；

轻质材料3为中科华星的N17空心玻璃微珠，比重约0.18，粒径40-110μm；

滑石粉为合山化工800目滑石粉CNS555；

重钙为金鹏化工JF-700；

钛白粉为东佳SR-237；

石英砂为新华发100目雪花白砂、70目雪花白砂、40目雪花白砂；

碱溶胀增稠剂为陶氏化学TT935增稠剂；

云母片为市售常规云母片。

实施例1

一种仿石灰石涂料，按照重量百分数计，包括如表1所示的组分。

实施例2-5

实施例2与实施例1的区别在于添加了1wt％的云母片，以赋予涂料不同的颜色效果。

实施例3与实施例1的区别在于轻质材料的含量提高至6％。

实施例4与实施例1的区别在于轻质材料是膨胀珍珠岩。

实施例5与实施例1的区别在于轻质材料是空心玻璃微珠。

上述实施例1-5的组分及其含量的如下表1所示。

表1各实施例的组分及其与用量(重量百分数)

上述仿石灰石涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将水投至分散缸中，在搅拌条件下缓慢投入除了木质纤维素以外的其他纤维素、膨润土，高速分散至完全溶胀；

(2)将配方中pH调节剂、消泡剂、分散剂、杀菌剂、抗冻剂、成膜助剂依次投入上述分散缸中，搅拌至均匀；

(3)将配方中乳液投入上述分散缸中，搅拌至均匀；

(4)将配方中轻质材料、填料、木质纤维素投入上述分散缸中，搅拌至均匀；

(5)将配方中碱溶胀增稠剂兑水稀释3倍后，缓慢投入上述分散缸中，搅拌至均匀后，即得到仿石灰石涂料。

对比例1-6

对比例1-6的组分及其含量如下表2所示。

对比例1与实施例1的区别在于无添加木质纤维素。

对比例2与实施例1的区别在于乳液含量降至5％。

对比例3与实施例1的区别在于无粗于70目以上粗粒径石英砂。

对比例4与实施例1的区别在于不添加轻质材料。

对比例5与实施例1的区别在于轻质材料的用量降至1.5％(明显低于下限值)。

对比例6与实施例1的区别在于轻质材料的用量增加至8％(明显高于上限值)。

表2各对比例的组分及其含量(重量百分数)

应用实施例1

将实施例1制得的仿石灰石涂料进行涂覆，待漆膜干燥至80％后再进行下一次的涂覆，涂覆次数为2次，涂覆完成后待漆膜干燥至80％后，进行抛压施工。

应用实施例2

将实施例1制得的仿石灰石涂料进行涂覆，待漆膜干燥至60％后再进行下一次的涂覆，涂覆次数为2次，涂覆完成后待漆膜干燥至80％后，进行抛压施工。

应用实施例3

将实施例1制得的仿石灰石涂料进行涂覆，待漆膜干燥至90％后再进行下一次的涂覆，涂覆次数为2次，涂覆完成后待漆膜干燥至80％后，进行抛压施工。

应用对比例1

将实施例1制得的仿石灰石涂料进行涂覆，涂覆次数为1次，待漆膜干燥至80％后再进抛压施工。

应用对比例2

将实施例1制得的仿石灰石涂料进行涂覆，待漆膜干燥至80％后再进行下一次的涂覆，涂覆次数为2次，涂覆完成后待漆膜干燥至50％后，进行抛压施工。

应用对比例3

将实施例1制得的仿石灰石涂料进行涂覆，待漆膜干燥至50％后再进行下一次的涂覆，涂覆次数为2次，涂覆完成后待漆膜干燥至80％后，进行抛压施工。

应用对比例4

将实施例1制得的仿石灰石涂料进行涂覆，待漆膜干燥至80％后再进行下一次的涂覆，涂覆次数为2次，涂覆完成后待漆膜干燥至95％后，进行抛压施工。

应用对比例5

将实施例1制得的仿石灰石涂料进行涂覆，待漆膜干燥至95％后再进行下一次的涂覆，涂覆次数为2次，涂覆完成后待漆膜干燥至80％后，进行抛压施工。

产品效果测试

上述制得的仿石灰石涂料按JG/T 24-2018标准方法进行测试。

平整、光滑用触摸手感来表述，平整为手触摸无凹凸不平感，光滑为手感细腻，来回移动顺爽。

表3本发明实施例1仿石灰石涂料采用应用实施例1和应用对比例1-5施工工艺的测试结果

由表3结果可知：

1、由应用对比例1和应用对比例5可知，仅涂覆1次或第一道漆膜干燥程度过度，形成硬底层，粗粒径石英砂在批/抛压外力作用下无法进入底层中，裸漏在表面，导致漆膜平整度差。

2、由应用对比例2和应用对比例3可知，漆膜干燥程度差，涂层内部水分过多，在外力挤压作用下漆膜收缩率高，易出现粘刀、起皱等弊病，导致漆膜平整度差，无法实现抛压施工。

4、由应用对比例4可知，第一道漆膜干燥程度适中，第2道仿石灰石涂料中的粗粒径石英砂在批刮外力的作用下会进入第一道漆膜内，致使漆膜平整度良好。然而第2道漆膜干燥过度，各组分基本固定在涂层中，抛压外力无法迫使轻质材料迁移至漆膜表面，导致漆膜的光滑度差。而应用实施例1、2、3中第2道漆膜干燥程度适中，在抛压外力挤压下部分轻质材料/细粒径填料移动至漆膜表面，填补石英砂间的空隙/孔洞，增强漆膜致密度，使得涂膜手感光滑。

表4本发明实施例1-5的仿石灰石涂料的性能测试结果

由上表4可知，本发明实施例1-5制得的仿石灰石涂料具有优异的耐候性、耐水性、耐碱性、柔韧性、涂层的使用寿命长，性能指标符合JC/T 24-2018行业标准要求。

表5本发明实施例1和对比例2、3的性能测试结果对比(按应用实施例1施工工艺)

从上表5结果可知：

1、同等条件下，填料的粒径越细，厚涂开裂的风险越大。干燥是水不断挥发的过程，随着水的挥发造成漆膜一定程度的收缩，当漆膜内部的收缩率明显大于表面收缩率时会导致漆膜开裂。由对比例3的结果可知，相对而言，细粒径填料在漆膜内部的收缩率会明显大于粗粒径填料，厚涂开裂风险大。

2、由对比例2可知，在打磨施工过程中的，当体系中乳液含量较高时，填料被乳液完全包裹，打磨难度大，粉尘少；反之，当乳液不足以完全包裹填料时，裸露的填料很容易被砂纸摩擦掉，导致粉尘严重。而抛压施工是指批刀反复压实漆膜的过程，乳液是否完全包裹填料都不影响抛压施工，且不会产生粉尘，因此，抛压施工对乳液含量的限制小。

3、本发明实施例1经过抛压施工后制得的仿石灰石涂膜细腻光滑，粗粒径的石英砂在外力抛压作用下，进入漆膜内部，不影响表面细腻光滑的触摸感。但是当采用打磨工艺时，由于打磨工艺用的砂纸一般≤150目，当体系中的填料粒径明显粗于砂纸时，摩擦过程必然产生孔洞，漆膜平整度差。

4、对比例2证明了当乳液含量低，不足以包裹填料时，涂层的性能明显变差，包括易起鼓、柔韧性差、易粉化等，导致涂层的使用寿命缩短，而本发明实施例1采用抛压施工工艺，体系乳液含量高，可完全包裹填料，克服了以上问题，而且增加体系乳液含量还有助于提升涂层的耐水性、柔韧性、耐候性等性能，延长涂层的使用寿命，持久装饰和保护建筑物。另外，现有工艺为了解决涂层使用寿命短的问题，一般做法是增加一道罩面清漆来提升涂层体系耐候性，但是本发明提供的仿石灰石涂料中乳液不用罩面清漆也可达到耐候性要求，节约成本，提高工艺简便性。

表6本发明实施例1和对比例1、4-6的性能测试结果对比

从上表6结果可知：

1、轻质材料的比重远小于1，随轻质材料用量增加，仿石灰石涂料的比重降低是显而易见的。采用比重小的原料，同体积的涂层重量自然会减小。但是由对比例6可知，当轻质材料用量增加到一定程度，体系的吸油量明显降低，材料的粘性变差，不粘批刀，批刮易掉料。

2、对比例1表明不添加木质纤维素抛压漆膜会发生起皱。当外干里不干差异较大时，经抛压外力挤压后，涂层收缩，会导致漆膜起皱。本发明通过添加木质纤维素以缩小漆膜内外干速差，避免起皱。

3、轻质材料的比表面积大，干燥过程中在一定程度会降低漆膜收缩率，降低厚涂开裂风险。同时受抛压外力挤压后，较轻的轻质材料会聚集漆膜表面，填充填料间的孔洞，使得漆膜更加致密。对比例4、5、6表明，不添加轻质材料，不仅涂料比重大，而且漆膜有开裂，起皱，平整度差。轻质材料含量过少，不足以填充漆膜孔洞，对漆膜致密度帮助有限，含量越高，抛压漆膜的平整、光滑度越好。但是轻质材料含量过高，则材料的粘性会逐步下降，批刮易掉料，加大批刮上料的难度。