弱酸基混凝土染料制造技术

本发明专利技术提供了一种适于为混凝土或矿物基材的表面提供颜色的组合物和方法。具体地，本发明专利技术涉及一种适于处理混凝土表面的组合物和方法，其具有使用非腐蚀性酸基溶液的益处。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般性地涉及一种适于为水泥或矿物基材的表面提供颜色的组合物和方 法。具体地，本专利技术涉及一种适于处理水泥表面的组合物和方法，其具有使用非腐蚀性酸基 溶液的优点。
技术介绍
水泥基组合物在建筑材料、瓷砖铺设、墙壁以及池灰泥、拉毛灰泥、自勻化复合物、 屋顶瓦片和水泥修补(cement patch)中具有广泛应用。混凝土及类似材料由碱土金属通 常通过如下生产将波特兰水泥与沙子、砂砾和水进行混合。水泥与水反应从而生成金属碳 酸盐(诸如碳酸钙)等。混合物中的碳酸钙不溶于水中，但容易与大多数酸进行反应。一段时间以来为了改善混凝土的装饰外观需要生产有色混凝土。例如，美国专利 3，930，740公开了一种在其中添加了颜料的新混凝土中印上非重复石头图案的工具。美国 专利5，735，094公开了一种用于涂覆由液体灰泥组成的装饰涂层的方法，所述液体灰泥包 含有色颜料。将染料和颜料加入水泥材料也可广泛用于上述所有材料中。现有技术已知若干种为混凝土表面提供颜色或装饰的方法。这些包括吹扫部分 固化的混凝土从而生成帚状表面；或者添加着色剂使其与混凝土共混物混合。然而，此后需 要彻底清洁涂覆设备，这非常费时费力。这种方法成本很高并且效率很低，这是因为着色剂 昂贵，其需要与混凝土充分混合但仅仅在可见的表面需要它们。已知更复杂的表面处理，其 包括将尺寸和颜色不同的石子通过水泥或树脂包埋在混合物区域中。本领域已知使混凝土着色或染色的最常见方法之一包括用含有金属盐的酸性溶 液洗涤混凝土表面。在涂覆酸性染色溶液并且使颜色显现之后，一般将中和剂涂覆到被染 色的混凝土上，然后涂覆透明的聚合物密封保护涂层。本领域中使混凝土着色的第二种常见方法包括用酸性溶液洗涤混凝土表面从而 粗化或刻蚀表面；采用常见的碳酸氢钠(baking soda)和水的混合物中和并冲洗刻蚀溶 液；用聚合物基染料或漆使表面着色；用透明涂层整理表面。另一种已知方法包括用酸性溶液洗涤混凝土表面从而清洁混凝土 ；将聚合物层涂覆到混凝土表面上；将在被涂布的混凝土表面上涂覆第一层水泥和聚合物的水性溶液； 将具有粘性背衬的模板施加到第一层水泥和聚合物中被选定的区域上；在模板和第一涂层 上涂覆第二层水泥和聚合物；在第二层固化前将有色材料涂覆到第二层水泥和聚合物上； 除去模板以使被着色的混凝土表面暴露。密封剂也可以涂覆到被着色的混凝土表面上。然而，这些涂布方法使用高腐蚀性的酸性溶液，这使操作很危险。如果不用酸，那么混凝土的着色不是永久性的且易于剥离和侵蚀。因此，存在对于使用永久性的低腐蚀性 着色剂来形成装饰的、耐用的、被涂布的混凝土表面的混凝土着色方法的未实现的需要。
技术实现思路
传统的混凝土酸染料用盐酸以使混凝土中的碳酸钙和氧化钙分解并促进与金属盐的离子交换，从而为材料的表面提供颜色。然而，使用盐酸会产生过量的氯化氢烟雾，其 会刺激皮肤和眼睛且有毒。此外，盐酸溶液具有非常强的腐蚀性，因而操作和使用都很危 险。本专利技术人发现使用酸和弱碱(诸如盐酸和脲)会获得一种有效且安全的使水泥基材染 色的方法。通常，所有的酸染色剂在涂覆后必须被冲掉以除去过量的盐沉淀。在冲洗前，使用 盐酸的酸性染色剂必须被中和，否则冲洗的流出物会污染相邻混凝土。所使用的常见中和 剂是氨或氢氧化钠，或者碳酸氢钠溶液。将酸和弱碱组合的额外优点在于在染色过程中， 被染色的混凝土自中和。这节省了在冲洗前进行中和步骤。具体实施例方式本专利技术涉及一种为水泥或矿物基材提供颜色的组合物和方法。所述组合物包含 酸，其PKa小于6 ；弱碱，所述弱碱的共轭酸的pKa小于7但大于所述酸的pKa ；以及一种或 多种可水溶的金属盐。在各种实施方式中，所述组合物的可水溶金属盐包括过渡元素的盐。 在一些实施方式中，弱碱当被施用到水泥材料中时可以分解，结果分解产物是更强的碱。碱的强度通过其共轭酸的pKa来定义。碱的共轭酸的pKa越高，该碱越强。例如， 乙酸盐是其共轭酸(乙酸)具有4. 75的pKa的弱碱。乳酸盐是其共轭酸(乳酸)具有3. 86 的PKa的弱碱。根据这个定义，乙酸盐被认为是比乳酸盐更强的碱。某些实施方式包括如下弱碱，该弱碱当被施用到基材上时能够分解成在25°C下具 有大于0. Olpsi蒸气压的组分。在某些实施方式中，所述酸是卤化氢。在另一些实施方式 中，弱碱优选为脲。可用在本专利技术中的弱碱包括(1)下式的被取代脲R1R2-N-C (0) -N-R3R4其中，RpRyR3和R4是Cl-ClO碳基或氢。例如脲、四甲基脲、乙酰脲、咪唑烷酮或 被取代的咪唑烷酮、嘧啶酮、嘧啶二酮等等；(2)酰胺，诸如甲酰胺和二甲基甲酰胺；或乙酰胺，诸如二甲基乙酰胺、己内酰胺； 和吡咯烷酮；(3)碳酸的酯，诸如碳酸的烷基酯和芳基酯，例如碳酸二甲基酯、碳酸丙二醇酯、乙 二醇双(甲基碳酸酯)(ethylene glycol bis methylcarbonate)、碳酸乙基· Μ-甲苯基 酯； (4)氨基甲酸酯，诸如氨基甲酸烷基酯和芳基酯，诸如乙基氨基甲酸乙酯、噁唑烷 酮和噁唑烷二酮；和(5)氨基酸，诸如甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、半 胱氨酸、赖氨酸和组氨酸。弱碱的其它实例包括链烷醇胺，包括三乙醇胺、二乙醇胺、一乙醇胺和下式 (HO- [ (R) 0] X-R) y-NH3_y的烷氧基化胺，其中R是C2至C8烷基、χ可以从1变化至100，y可以 从1变化至3 ；具有含氮杂环基团(包括但不限于吡啶、嘧啶、咪唑、四唑、批嗪、喹啉、异喹 啉、吲唑、异吲唑、苯并咪唑、嘌呤、吡咯、异吡咯、喹唑啉、哒嗪、吡嗪、噌啉、二氮杂萘、喹喔 啉、黄嘌呤、次黄嘌呤和蝶呤)的聚合物；丙烯酰胺的聚合物和共聚物；环状酰胺，诸如己内 酰胺；吡咯烷酮、聚乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡咯烷酮的共聚物；甲基丙烯酰胺、聚甲基丙 烯酰胺、甲基丙烯酰胺的共聚物；氨；胍；羟基脲；氨基脲(semicarbazide) ； —、二或三(烷 基或芳基)脲；以及在二(烷基或芳基)脲中烷基或芳基可以在相同的或不同的氮原子上 的情况下，0-甲基羟基胺(甲氧基胺)；苯胺和胼。优选的碱是含氮碱。优选的是被取代的 脲。最优选的是尿素。可用在本专利技术中的酸可以包括羧酸，诸如乙酸、马来酸、柠檬酸、甲酸和苯甲酸；磷 酸、膦酸诸如乙基膦酸；多磷酸(lyphosphoric acid)(诸如焦磷酸和六偏磷酸(hexameta phosphoric))；硫酸、磺酸(诸如苄基磺酸)；硝酸或亚硝酸；卤化氢(诸如氟化氢、氯化氢、 溴化氢和碘化氢)。优选的是磷酸和多磷酸；硝酸或亚硝酸；和氯化氢。更优选的是磷酸、 焦磷酸和氯化氢。最优选的是氯化氢。在本专利技术的各种组合物中，金属盐可以包括钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、铝、镁或 钡的氯化物、硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐或膦酸盐。 本专利技术的组合物可以进一步包含金属离子络合剂，诸如EDTA、以商品名Deepest 销售的氨基膦酸盐、磷酸盐或多磷酸盐。本专利技术的组合物可以进一步包含能够改善组合物 润湿性的表面活性剂、分散剂或有机溶剂。上述溶剂可以包括可与水混溶的溶剂，诸如甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、乙二醇烷基 醚、丙二醇烷基醚和二丙酮醇；以及与水不可混溶的溶剂，诸如乙酸乙酯、乙酸丁酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，其包含：ａ．酸，其ｐＫａ小于６；ｂ．弱碱，其中所述弱碱的共轭酸的ｐＫａ小于７但大于所述酸的ｐＫａ；ｃ．一种或多种可水溶的金属盐，所述金属盐当被施用到水泥或矿物基材上时能够提供颜色。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-5-10 11/746,657一种组合物，其包含a.酸，其pKa小于6；b.弱碱，其中所述弱碱的共轭酸的pKa小于7但大于所述酸的pKa；c.一种或多种可水溶的金属盐，所述金属盐当被施用到水泥或矿物基材上时能够提供颜色。2.如权利要求1所述的组合物，其中，所述酸具有小于5的pKa。3.如权利要求1所述的组合物，其中，所述酸具有小于1的pKa。4.如权利要求1所述的组合物，其中，所述可水溶的金属盐是过渡元素的盐。5.如权利要求1所述的组合物，其中，所述弱碱在施用到水泥材料时可以分解成作为 更强的碱的组分。6.如权利要求1所述的组合物，其中，所述弱碱在施用到水泥材料时可以分解成在 25°C下具有大于0. Olpsi蒸气压的组分。7.如权利要求1所述的组合物，其中，所述酸是卤化氢。8.如权利要求1所述的组合物，其中，所述弱碱是脲。9.如权利要求1所述的组合物，其中，所述金属盐是钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、铝、镁 或钡的氯化物、硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐或膦酸盐。10.如权利要求1所述的组合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑福德李赫兹，艾德达洛斯科威敕，威廉陶，詹森J内泽顿，马修S格布哈德，
申请(专利权)人：威士伯采购公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]