[其他]彩色砂组成物及制造方法

说明书

本发明是关于彩色砂组成物及制造方法，属于颜料及涂料范围。

彩色砂是近十年来发展起来的新型装饰材料。与天然彩石相比，具有色彩鲜艳，不易风化，耐候性好，不褪色，粒径及色彩任意选择等优点。可用作绘画粉末颜料及砂壁状涂料的骨料。

日本特开昭53-8628“砂绘用着色粉末”是将大理石及硅粉等矿物粉末中添加淀粉、酪素、CMC、PVA等天然及合成的水溶性高分子溶液或醋酸乙烯酯等合成树脂乳液为粘合剂，用非离子或阴离子界面活性剂与酞、铁丹、联苯胺黄等无机颜料或有机染料水分散液混合干燥，制得彩色砂。

日本特许昭59-24109“彩色砂的制造方法”是将黑色玄武岩与磷酸系列粘结剂搅拌混合，然后将无机颜料与其混合搅拌，在400℃左右烧结而得彩色砂。

我国研制的彩色砂又称彩釉砂。主要采用陶瓷釉上彩的工艺，以石英砂为基料，加陶瓷釉上彩颜料在1200℃高温下烧结而成，后来，在此高温法的基础上添加微量矿化剂，降低了烧成温度，在700℃～900℃左右烧成，这也就是中温法。

综观上述三大类彩色砂制造方法，采用无机颜料，有机染料，有机树脂固化方法（日特开昭53-8628）的彩色砂耐酸性，耐硷性，耐水溶性较差，耐候性差，易产生褪色及脱层现象。日特许昭59-24109采用磷酸系粘结剂与无机颜料与玄武岩反应着色的方法，工艺简单，能耗较低，成本较低，制得的彩色砂除耐酸性较差些外，其它物化性能较好。采用陶瓷釉上彩的方法，使金属氧化物无机颜料在高温下与石英砂表层烧熔成一体，形成稳定的磷酸盐矿物，而具有较好的物化性能。但由于高温烧成，石英晶体受到破坏、发生风化，强度降低，加之生产的彩砂由于配方及烧成温度控制不当，往往造成无机颜料无法烧熔在石英砂表层，产生严重褪色及脱层现象。同时，这种方法设备投资高，耗能高，彩色砂成本高。

本发明研究了彩色砂的微观表面结构与着色机理，另辟蹊径，采用了反应与烧结相结合的原理，研制出一种工艺简单，耗能很低，成本低廉的彩色砂制造方法。利用本发明制造出来的彩色砂耐酸性，耐硷性，耐水溶性、抗冻融性，低温稳定性，耐速冷速热性好，成本仅为陶瓷釉上彩工艺生产的彩色砂成本的 1/3 ～ 1/10 ，能耗为 1/8 ～ 1/30 。比磷酸系粘结剂生产的彩色砂成本与耗能相应要低，性能要好。

本发明以含二氧化硅不低于60%的矿物粒子为基料，水溶性硷金属硅酸盐溶液或硅溶胶作为反应剂与过渡族金属氧化物无机颜料混合搅拌1～10分钟，在60℃～300℃温度下反应4～30分钟烧成，彩砂粒径可以是2目～200目及更细。

本发明认为水溶性硷金属硅酸盐溶液或硅溶胶在加热状态下与氧化硅发生硬化反应生成化学性能稳定的硅酸盐，同时，未反应的水溶性硷金属硅酸盐又与过渡族金属氧化物颜料在加热条件下反应形成不溶于水的、化学性能稳定的色彩各异的硅酸盐及其错盐在这种情况下矿物粒子与无机颜料在水溶性硷金属硅酸盐作用下通过加热反应，形成一体。作为过渡族金属氧化物的颜料可以是氧化铬、氧化铁、氧化锰、氧化铜、氧化钒等一种或多种混合物，这样一来，制得的彩色砂可以依色彩的不同及加量的多少形成数十种彩色砂。

按本发明制得的彩色砂，水溶性硷金属硅酸盐含量为矿物粒子重量的0.5～10%，过渡族金属氧化物颜料为0.01%～10%，予烧时间1～5分钟、予烧温度60℃～100℃，烧结温度100℃～300℃，时间4～30分钟。

按本发明制得的彩色砂理化性能如下：耐水溶性：在水中煮沸6小时不褪色。耐酸性：10%HCl、10%H₂SO₄、10%HNO₃溶液中浸泡200小时不褪色。耐硷性：饱和Ca（OH）₂溶液中浸泡200小时不褪色。抗冻融性：-25℃±2℃冻1小时，+25℃±2℃融1小时，不褪色。抗冻性：-25℃±2℃下冻200小时不褪色。耐速冷速热性：200℃急速放入室温水中不褪色。热稳定性：400℃1小时不褪色。