一種風沙染色方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及表面裝飾材料及制備方法，尤其涉及一種風沙染色方法。
【背景技術】
[0002] 隨著經濟技術的發展和人們審美觀念的提高，普通外墻涂料的裝飾效果已經不能 滿足市場的需求，近年來真石漆、質感涂料已經逐漸取代原有普通膠乳漆，而真石漆的主要 原料天然彩砂。彩砂作為一種表面裝飾材料，一般分為天然彩砂及人造彩砂兩種。天然彩 砂是通過直接破碎自然界的有色礦石而獲得，但它們大多數色澤混沌、強度差、容易分化， 且顏色批次不穩定，供貨緊張，價格較高。人造彩砂是將礦物顆粒通過表面包覆有色涂層獲 得，通過顏料的改變，可以制備出豐富多彩的彩砂品種，滿足人們的不同需求，常使用的礦 物顆粒為天然石英砂。
[0003] 天然石英砂是由花崗巖、石英巖、石英砂巖和脈石英等母巖經過自然界長期風化 而形成的一種以石英為主要礦物成分的砂狀礦物原料，主要產自河湖相沉積砂礦床和海相 沉積砂礦床。石英砂廣泛用于玻璃、陶瓷、水泥、鑄造、耐火材料等行業，近年來，隨著石英砂 資源的大量開采，石英砂巖資源已日益短缺，且對環境造成了巨大的影響。面對石英砂開采 加工業的高消耗、高污染和資源環境約束問題，尋求人工彩砂制備過程中天然石英砂的替 代品是十分必要的。
[0004] 目前人造彩砂的制造方法主要有三種：第一種是用有機顏料染色法，該法主要采 用與砂石結合力強的有機粘結劑，如氯丁橡膠、環氧樹脂、氯偏樹脂等；但是這一類制備的 彩砂其耐老化性能差，時間一長容易褪色。第二種方法是用樹脂混合無機色料涂布在石英 砂表層，然后在200-300°C溫度下烘烤固化著色；該方法也存在耐老化性能差、易褪色和包 裹不均勻等缺陷。第三種方法是高溫燒結法，如用無機色料、低熔點物和石英砂混合，再在 1200-1350°C高溫燒結成一體，然后經破碎、篩分成彩砂成品。這種方法的缺點是能耗大、工 序復雜。因此，現有的人工彩砂制備方法難以滿足人們的需要，亟需開發一種新的人工彩砂 制備方法，制備出能夠滿足真石漆涂料基本的要求，且成本低廉、色彩豐富的彩砂，以滿足 實際的需求。
[0005] 風沙實際上是一種典型的陸相沉積混合物，由粗細不同的粒級組分構成，分布在 我國干旱、半干旱地區。風力侵蝕及風沙流作用的結果導致地表物質被剝離、搬運、沉積，造 成土壤養分流失，質地粗化，結構變差，土地生產力降低以及沙丘活化，流沙蔓延。尤其是沙 丘的移動，常常埋壓農田、牧場、村莊，侵襲道路及水利設施，給農牧業生產和經濟建設造成 極大的危害。我國是世界上受風沙危害嚴重的國家之一，目前全國荒漠化土地達262萬km 2， 占國土面積的27. 3%，風沙活動最為活躍的沙化土地近30萬km2,日趨嚴重的風沙災害已經 使人類的生存環境遭到極大的破壞，如：蠶食可利用土地，沙進人退，造成人員傷亡和經濟 損失等。
[0006] 目前，針對風沙問題，人們主要集中在風沙治理上，如減少沙區土地人口負荷，增 加沙區灌草植被覆蓋，營造防風固沙阻沙林帶等；而對風沙資源的利用卻少有研宄，由于 風沙粗細粒徑不同，形狀各異，且硬度大、不易染色，因而風沙資源的深加工利用，未見相關 報道，因此，風沙是一種有待開發利用的資源，若能以風沙為原料進行深加工利用，使其成 為一種可利用的資源，不僅有助于緩解日益嚴重的沙漠化問題，還能變廢為寶，降低生產成 本。
【發明內容】
[0007] 針對上述問題，本發明提供一種風沙染色方法，采用聚氨酯與有機硅作為包覆材 料，對天然風沙進行包覆，制成人工彩砂，成本低廉，強度高，色彩豐富。
[0008] 為實現本發明的上述目的，本發明提供一種風沙染色方法，具體步驟為。
[0009] 步驟1、彩色聚氨酯預聚體的制備：將多元醇置于干燥的三口燒瓶中，所述三口燒 瓶帶有電動攪拌機、恒壓滴液漏斗、溫度計、及干燥管；在115°C下減壓到0. 01-0. 05MPa除 水2h后自然冷卻至65°C，加入丙酮溶液進行稀釋，然后加入二月桂酸二丁基錫；取甲苯二 異氰酸酯，用丙酮稀釋后一次性加入，加入色粉、羥基硅油，在65°C攪拌反應，冷卻至室溫， 得到彩色的含有硅元素的聚氨酯預聚體。
[0010] 步驟2、加入硅烷偶聯劑改性的天然風沙。
[0011] 步驟3、擴鏈：加丙酮以降低反應物粘度，取聚醚胺ED-2003親水擴鏈劑，加丙酮溶 清后在室溫、300-1000 r/min快速攪拌下加入到聚氨醋預聚體中，攪拌反應45min ;再加入 Y-氨丙基三乙氧基硅烷KH550擴鏈反應15min。
[0012] 步驟4、分散和去溶劑：加入防腐劑在1000-3000 r/min強烈攪拌下加入去離子水 乳化45min，減壓到0. 01-0. 05MPa蒸餾除去丙酮，得到人工染色的風沙。
[0013] 步驟5、采用氟碳表面活性劑對上述人工染色的風沙進行改性，得到氟碳改性的聚 氨酯單包覆人工染色的風沙。
[0014] 步驟6、取正硅酸乙脂、無水乙醇倒入潔凈三口瓶中，滴加鹽酸調節PH值至2-3， 水浴保溫60°C，攪拌轉速250-400r/min，保溫反應0. 3-lh，待正硅酸乙脂的水解反應發生 后，將單包覆的人工染色的風沙倒入，水浴降溫至30°C，攪拌轉速200-400r/min，保溫反應 1-2h，使得水解產物在聚氨酯樹脂層上進行縮合反應，干燥洗滌后得雙包覆的染色風沙，即 雙包覆的人工彩砂。
[0015] 所述各原料成分的重量份數為：天然風沙1-30份、正硅酸乙酯10-20份，鹽酸 〇. 1-5份，無水乙醇20-30份，硅烷偶聯劑1-5份、色粉1-10份、多元醇1-10份，羥基硅油 1-10份、Y-氨丙基三乙氧基硅烷KH550 1-10份、甲苯二異氰酸酯10-30份、二月桂酸二丁 基錫1-10份、乙二胺1-10份、聚醚胺1-10份、氟碳表面活性劑1-10份，防腐劑1-10份、去 咼子水1 _5份，丙酮1-30份。
[0016] 所述雙包覆的人工彩砂，由基礎材料和雙層的表面包覆層組成：所述基礎材料為 硅烷偶聯劑改性的天然風沙，所述表面包覆層的成分包括色粉、正硅酸乙酯，無水乙醇，鹽 酸，多元醇，羥基硅油、Y-氨丙基三乙氧基硅烷KH550、甲苯二異氰酸酯、二月桂酸二丁基 錫、聚醚胺、氟碳表面活性劑、防腐劑、去離子水、丙酮。
[0017] 所述色粉為有機色粉或無機色粉。
[0018] 所述多元醇為二丙二醇。
[0019] 所述防腐劑為異噻挫啉酮衍生物、苯并咪挫醋類、道維希爾-75、1，2-苯并異噻挫 啉-3-酮中的一種或多種。
[0020]所述硅烷偶聯劑為 Si-69、KH540、KH560、KH570、KH792、DL6021 中的一種或幾種。
[0021] 所述氟碳表面活性劑為羧酸鹽類氟碳表面活性劑、磺酸鹽類氟碳表面活性劑、磷 酸鹽類氟碳表面活性劑中的一種或者幾種。
[0022] 所述天然風沙采集于內蒙古地區，粗細粒徑不同，形狀各異。
[0023] 與現有技術相比本發明的有益效果。
[0024] 本發明提供的風沙染色方法，采用聚氨酯與有機硅作為包覆材料，對天然風沙進 行包覆，制成人工彩砂，利用有機硅（即正硅酸乙酯水解縮合產物）及氟碳表面活性劑對聚 氨酯表面進行處理。聚氨酯包覆層能與天然風沙材料進行牢固的粘合，極好的耐磨性能增 加使用壽命，可以有效減少成本；而有機硅包覆層耐高低溫性、耐氧化穩定性、耐候性、難 燃、耐腐蝕、無毒無味以及生理惰性的優異特性，在改善了彩砂耐候性差的缺點同時能滿足 客戶在色彩上個性化的需求，具有優異的耐溶劑性、耐機械攪拌性且顏色批次穩定、強度 高、經濟環保，解決了現有人工彩砂的制備成本高，強度低，色牢度差等問題。另外，本發明 采用風沙取代