本发明涉及装饰材料领域，主要涉及一种人工彩砂粘接剂及其应用。
背景技术：
随着建筑业的快速发展，个性化的涂料饰面已经成为目前建筑涂料外装的主流，如质感涂料，仿砖涂料，仿石涂料，多彩涂料等。真石漆涂料采用天然花岗岩碎粒作为着色料，具有优良的耐候性，可长时间保护建筑物的美观，能在任何形状的建筑曲面上施工，可喷涂成多色的大理石效果，充分展现天然石材的独特造型和丰富质感，深受人们的喜爱。随着高层比例的增大，真石漆的需求量越来越大。彩砂作为一种装饰材料一直以来都是建筑涂料的重要骨料，并且以色彩鲜艳，性能稳定，质感丰富、无毒、环保等优点在建筑材料中占有重要的地位。目前，生产真石漆的原材料彩砂为天然彩砂，随着环保政策对于矿源的严格要求，天然彩砂的供应越来越受限。同时，天然彩砂由于从自然界中直接破碎，所以大多数色泽混沌，强度差，容易粉化，而那些色泽鲜艳的天然彩砂，数量较少，且价格昂贵，局限性大。人造彩砂由石英砂着色而成，色泽多样、丰富、色彩鲜艳，颜色一致，粒度均匀硬度高，耐久性好，已逐渐成为生产现代真石漆涂料的首选材料。目前为止，国内人工彩砂的制造工艺有两种：一种是用有机粘接剂包裹颜料的染色法，该法主要以丙烯酸酯类及有机硅类的粘接剂为首选，但是由于该法采用的有机树脂耐老化性能有限，导致彩砂在长时间照射下容易出现褪色问题，并且由于有机树脂的特性，耐磨性很难保证真石漆的日常调色需求。第二种是高温烧结法，采用无机颜料、低熔点物和石英砂混合，然后在1200-1350℃的高温结成一体，然后经破碎、筛分成彩砂成品。但是该类方法制备砂的缺点是能耗大，工艺复杂并且颜色不易控制。同时也有采用陶瓷彩釉烧结原理来制备彩砂的方法，但是该工艺对基体材料的要求较高，控制颜色也比较困难，常常还需要进行二次包裹，极大地提高了生产成本。cn107151106a提供了一种耐水性能优异的人工彩砂及其制备方法，所述人工彩砂按重量份计主要由以下组分制备得到：着色基材1000份；色粉5份-15份；无机粘接剂25份-35份；其中，无机粘接剂由钠水玻璃和两性氧化物的缓冲液组成，该发明通过采用价格低廉的钠水玻璃作为无机粘接剂，采用价格低廉的两性氧化物的缓冲液来改善钠水玻璃的耐水性能，继而制得具有有益耐水性能的人工彩砂无机粘接剂，将钠水玻璃作为彩砂粘接剂的工业化配方主体从不可能变为可能，进一步推动人工彩砂在建筑涂料工业的推广。cn105753408a公开了一种人工彩砂及其制备方法，其中人工彩砂的原料组分主要包括：颗粒料100份，无机胶凝料5-15份，无机颜料0.5-2份，包膜剂0.2-1.0份，自来水10-15份，其产品通过制浆-着色-养护-包膜加工工序制备而成。但是此种方法仍存在不足之处，其用量成本较高，工艺流程繁琐，制得的彩砂耐水性能较差。cn105130378a公开了一种人工彩砂着色剂以及使用该着色剂的人工彩砂及制备方法，该人工彩砂由所述复合着色剂与碎石砂料制成，其中，所述复合着色剂包括钾水玻璃、水性树脂乳液、无机酸或有机酸、填料、稳定剂、固化剂、色粉和水。该方案可提供耐磨性能好、与水性树脂乳液相容性好的着色剂，并且使得使用这种着色剂的人工彩砂具有同样的性质，此外无需高温煅烧。但是该方案存在着钾水玻璃成本高昂、用量大，使得彩砂产品性价比低，原材料成本高的问题。但上述现有技术方案没有解决彩砂的耐沸水性，工艺配方有待进一步提高。现有技术的无机粘合物通常选择为水玻璃，为了达到标准通常选用耐水性优良的钾水玻璃以及锂水玻璃，但是该两种原料用量大且价格高，达不到性价比的要求。虽然钠水玻璃的价格足够低，但是其耐水性能即抗吸湿性非常差，越来越多的研究者把目光转向了钠水玻璃的改性上。钠水玻璃中吸水性最强的就是就是硅酸盐中的钠离子，因此如何取代或者封闭钠离子是现在对于钠水玻璃改性的主要方向。针对《jc/t2328-2015建筑饰面材料用彩砂》的要求，除了对于耐水性有一定的标准，对于耐沸水性也有较为明确的要求，进一步增加了钠水玻璃改性的难度。现有的改性思路大多都是从耐水性的提高入手，一种方案为对钠水玻璃进行改性使用两性氧化物对钠离子进行封闭，该方法受限于两性氧化物的溶解比例有限，仅仅能提高部分耐水性能，不能完全实现耐沸水性达标，另一种方法是有机无机复合，利用了有机物的疏水作用帮助钠水玻璃的耐水性能提升，对于耐沸水性的帮助也有限。其他方案诸如改变钠水玻璃的硬化方式，在本质上无法改变钠离子分散于彩砂表面，对于耐沸水性没有任何帮助。综上所述，研发一种耐水性及耐沸水性能优良的人工彩砂，解决现有技术的不足和市场的需求，具有广阔的应用前景和巨大的市场价值。技术实现要素：针对现有技术的不足和市场的需求，本发明提供了一种人工彩砂粘接剂及其应用，通过设计复杂实验筛选组分和配比，采用两性氧化物溶液和磷酸盐对钠水玻璃进行改性，最终制得耐水性和耐沸水性均优良的人工彩砂，具有广阔的应用前景和巨大的市场价值。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：第一方面，本发明提供一种人工彩砂粘接剂，所述人工彩砂粘接剂包括如下组分：钠水玻璃、两性氧化物缓冲液和磷酸盐；其中，所述钠水玻璃的重量份数为80-120份，所述两性氧化物缓冲液的重量份数为5-10份，所述磷酸盐的重量份数为4-6份的难溶于水的磷酸盐或12-16份水溶性磷酸盐。本发明中，发明人深入研究钠水玻璃耐沸水性欠佳的问题，通过复杂实验筛选有效组分和配比，采用两性氧化物溶液和磷酸盐对钠水玻璃进行改性，各组分在特定配比下协同增效，保证了耐水性并提高了耐沸水性，最终制得性能优良的人工彩砂粘接剂。其中，所述钠水玻璃的重量份数例如可以是80份、90份、100份、110份或120份。所述两性氧化物缓冲液的重量份数例如可以是5份、6份、7份、8份、9份或10份。优选地，所述磷酸盐为难溶于水的磷酸盐或水溶性磷酸盐。优选地，所述难溶于水的磷酸盐占所述人工彩砂的重量份数为4-6份；所述难溶于水的磷酸盐的重量份数例如可以是4份、5份或6份。优选地，所述水溶性磷酸盐占所述人工彩砂的重量份数为12-16份；所述水溶性磷酸盐的重量份数例如可以是12份、13份、14份、15份或16份。优选地，所述两性氧化物缓冲液中的两性氧化物为氧化锌和/或氧化铝。优选地，所述钠水玻璃为模数为1.5-3.5的饱和硅酸钠水溶液，例如可以是模数为1.5、2、2.5、3或3.5的饱和硅酸钠水溶液，优选为模数为2的饱和硅酸钠水溶液。第二方面，本发明提供一种制备第一方面所述人工彩砂粘接剂中的两性氧化物缓冲液的方法，方法如下：将碳酸氢盐、碱性溶液、两性氧化物以及去离子水混合均匀，制得两性氧化物缓冲液。优选地，所述碳酸氢盐为碳酸氢钠、碳酸氢钾或碳酸氢铵中任意一种或至少两种的组合。优选地，所述两性氧化物缓冲液中碳酸氢盐的浓度为15-25wt％，例如可以是15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％或25wt％。优选地，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氨水中任意一种或至少两种的组合。优选地，所述碱性溶液的浓度为15-20wt％，例如可以是15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％或20wt％。本发明中，由于单纯采用两性氧化物与钠水玻璃混合，存在两性氧化物无法在钠水玻璃中有效溶解的问题，因而需要制备两性氧化物的缓冲溶液，使两性氧化物形成亚稳状态的络合物，进而改善两性氧化物在钠水玻璃中的溶解问题。所述两性氧化物对钠水玻璃中吸水性较强的钠离子具有封闭作用，但其溶解需要一定的条件，未添加缓冲溶液的钠水玻璃耐水性非常差，在制备彩砂过程中会使色粉全部漏出；但是，缓冲溶液虽然对于钠水玻璃的耐水性有一定改善，其含量也需要控制在一定范围内。缓冲溶液的用量并非越高越好，随着两性氧化物含量的升高，碱性增强，水合过快，粘接剂稠度上升非常明显，对于钠离子的吸附更加牢固，反而不利于粘接剂的操作使用，使彩砂的耐水性能降低。本发明中，所述钠水玻璃是硅酸钠的水溶液(na2o·nsio2)，由于在建筑涂料的生产过程中，经常需要彩砂在搅拌缸里面搅拌调色，因此对于最后的产品彩砂粘接剂需要一定的硬度和附着力才能保证色粉不会泄露污染整个涂料。根据钠水玻璃的规格，虽然模数越高最后的彩砂硬度越高，但是彩砂的无机粘接剂并不是越硬越好；由于彩砂在搅拌缸中与搅拌桨的接触时间非常长，如果无机粘接剂硬度不够，色粉容易发生泄露；但是，如果无机粘接剂的硬度太高，粘接剂以及无机色粉包裹层附着力有限，非常容易脱落。因此，所述钠水玻璃的模数需要控制在一定范围内，以保证制得的彩砂中色粉不易泄露，同时粘接剂形成的无机色粉包裹层不会脱落。在浇筑等领域中，硬化助剂磷酸盐的目的是为了钠水玻璃在铸造过程不会发生溃散，在长期的耐水以及沸水浸泡过程中的性能完全没有涉猎。在人工彩砂的制造标准中，存在两个关键指标，一个是长期耐水性，另一个为耐沸水性，并不是所有的磷酸盐都对耐沸水性都起到正增益的效果，同时由于磷酸盐的添加量不精确也会导致最终的钠水玻璃粘接剂在人工彩砂的应用过程中无法施工，因此需要反复调整，筛选磷酸盐和缓冲液的配比，以达到最优效果。第三方面，本发明提供一种如第一方面所述人工彩砂粘接剂用于制备人工彩砂的用途。第四方面，本发明提供一种人工彩砂，所述人工彩砂包含第一方面所述的人工彩砂粘接剂。优选地，所述人工彩砂按重量份上还包括如下组分：800-1200份的着色基材和5-15份的色粉。所述着色基材的重量份数例如可以是800份、900份、1000份、1100份或1200份。优选地，所述色粉为无机色粉。优选地，所述着色基材包括天然白砂，石英砂、碳酸钙砂、铸造废砂、再生砂或河砂中的任意一种或至少两种的组合。第五方面，本发明提供一种制备第四方面所述的人工彩砂的方法，步骤如下：(1)将着色基材、无机色粉、钠水玻璃、两性氧化物缓冲液、磷酸盐按比例搅拌混合均匀；(2)将步骤(1)的混合物干燥，烘干脱水，即制得人工彩砂。优选地，步骤(1)所述搅拌时间为3-5min，例如可以是3min、4min或5min。优选地，步骤(1)所述比例为800-1200份的着色基材、5-15份的无机色粉、80-120份的钠水玻璃、5-10份的两性氧化物缓冲液、4-16份的磷酸盐。其中，所述钠水玻璃的重量份数例如可以是80份、90份、100份、110份或120份。所述两性氧化物缓冲液的重量份数例如可以是5份、6份、7份、8份、9份或10份。所述磷酸盐按重量份数为4-6份的难溶于水的磷酸盐或12-16份的水溶性磷酸盐。所述难溶于水的磷酸盐的重量份数例如可以是4份、5份或6份。所述水溶性磷酸盐的重量份数例如可以是12份、13份、14份、15份或16份。优选地，所述着色基材的重量份数例如可以是800份、900份、1000份、1100份或1200份。优选地，步骤(2)所述干燥采用的温度为50-80℃，所述温度例如可以是50℃、60℃、70℃或80℃。优选地，步骤(2)所述烘干脱水的温度为160-300℃，例如可以是160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、220℃、240℃、260℃、280℃或300℃。作为优选技术方案，一种制备如第四方面所述的人工彩砂的方法，具体包括如下步骤：(1)将着色基材、无机色粉、钠水玻璃、两性氧化物缓冲液、磷酸盐按比例搅拌3-5min，混合均匀；(2)将步骤(1)的混合物在50-80℃的温度下干燥，160-300℃的温度下烘干脱水，即制得人工彩砂。与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明提供的人工彩砂，采用两性氧化物缓冲液和磷酸盐对钠水溶液进行改性，在特定配比下各组分协同增效，显著提高产品的耐水性和耐沸水性，最终制得达到标准的高性价比无机粘接剂人工彩砂，原料成本较低，制备工艺简单，具有广阔的应用前景和巨大的市场价值。具体实施方式为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例来进一步说明本发明的技术方案，但本发明并非局限在实施例范围内。实施例1(1)将30目的1000份的着色基材、10份的无机色粉、100份的钠水玻璃、8份的固含量为10％的两性氧化物缓冲液、5份的难溶于水的磷酸盐搅拌4min混合均匀；(2)将步骤(1)的混合物采用温度为70℃的热风进行吹干，260℃烘干脱水17min，即制得人工彩砂。实施例2(1)将20目的800份的着色基材、5份的无机色粉、80份的钠水玻璃、5份的固含量为8％的两性氧化物缓冲液、4份的难溶于水的磷酸盐搅拌3min混合均匀；(2)将步骤(1)的混合物采用温度为50℃的热风进行吹干，160℃烘干脱水15min，即制得人工彩砂。实施例3(1)将40目的1200份的着色基材、15份的无机色粉、120份的钠水玻璃、10份的固含量为15％的两性氧化物缓冲液、6份的难溶于水的磷酸盐搅拌5min混合均匀；(2)将步骤(1)的混合物采用温度为80℃的热风进行吹干，300℃烘干脱水20min，即制得人工彩砂。实施例4与实施例1相比，除了难溶于水的磷酸盐的添加量为8份外，其他条件与实施例1相同。实施例5与实施例1相比，除了水溶性的磷酸盐的添加量为8份外，其他条件与实施例1相同。实施例6(1)将30目的1000份的着色基材、10份的无机色粉、100份的钠水玻璃、8份的固含量为10％的两性氧化物缓冲液、14份水溶性磷酸盐搅拌4min混合均匀；(2)将步骤(1)的混合物采用温度为70℃的热风进行吹干，260℃烘干脱水17min，即制得人工彩砂。实施例7(1)将30目的800份的着色基材、5份的无机色粉、80份的钠水玻璃、5份的固含量为10％的两性氧化物缓冲液、12份水溶性磷酸盐搅拌3min混合均匀；(2)将步骤(1)的混合物采用温度为50℃的热风进行吹干，160℃烘干脱水15min，即制得人工彩砂。实施例8(1)将30目的1200份的着色基材、15份的无机色粉、120份的钠水玻璃、10份的固含量为10％的两性氧化物缓冲液、16份水溶性磷酸盐搅拌5min混合均匀；(2)将步骤(1)的混合物采用温度为80℃的热风进行吹干，300℃烘干脱水20min，即制得人工彩砂。对比例1与实施例1相比，除了不添加缓冲溶液外，其他条件与实施例1相同。对比例2与实施例1相比，除了缓冲溶液的添加量为15份外，其他条件与实施例1相同。对比例3与实施例1相比，除了难溶于水的磷酸盐的添加量为2份外，其他条件与实施例1相同。对比例4与实施例1相比，除了水溶性的磷酸盐的添加量为20份外，其他条件与实施例1相同。对比例5与实施例1相比，除了不添加磷酸盐外，其他条件与实施例1相同。实验检测耐水性通过将彩砂浸泡在水中7天后搅拌结果来测定，耐沸水性通过标准中的测试方法结果来确定，结果如表1所示；表1样品耐水性耐沸水性实施例1不掉色通过实施例2不掉色通过实施例3不掉色通过实施例4轻微掉色不通过实施例5轻微掉色不通过实施例6不掉色通过实施例7不掉色通过实施例8不掉色通过对比例1完全掉色不通过对比例2掉色严重不通过对比例3轻微掉色不通过对比例4轻微掉色不通过对比例5不掉色不通过由表1可知，实施例1-3和实施例6-8按照本发明制备得到的人工彩砂具有优良的耐水性能和耐沸水性能，而对比例1和对比例2的两性氧化物缓冲液添加量超范围，其耐水性降低严重，耐沸水性也无法通过，对比例3、对比例4、实施例4和实施例5的磷酸盐添加量超范围后，耐水性和耐沸水性能均受影响，对比例5不添加磷酸盐，其耐高温性能不佳，在沸水中易溃散，说明本发明采用两性氧化物缓冲液和磷酸盐对钠水玻璃进行改性，各组分相互搭配，在特定范围内协同增效，缺一不可。综上所述，本发明提供的人工彩砂，采用两性氧化物缓冲液和磷酸盐对钠水溶液进行改性，在特定配比下各组分协同增效，显著提高产品的耐水性和耐沸水性，最终制得达到标准的高性价比无机粘接剂人工彩砂，原料成本较低，制备工艺简单，具有广阔的应用前景和巨大的市场价值。申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属
技术领域：
的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。当前第1页12