本发明属于无机材料染色，更具体地，涉及一种人工彩砂及其制备方法。
背景技术：
1、彩砂主要分为天然彩砂和人工彩砂。天然彩砂主要是用天然矿石进行粉碎并筛分而成，其资源有限，不能再生。此外，天然彩砂颜色不稳定，粒径分布宽品质不稳定，颜色品种少，色彩暗不艳丽。人工彩砂是用染料和/或颜料将白砂或需要着色的砂子进行着色，其颜色稳定，粒径分布可控，颜色品种多，覆盖色域广。
2、目前，人工彩砂主要有高温烧结砂与染色砂两类。高温烧结砂需要在300-400℃高温烧结粉碎而成，能耗高。高温烧结的彩砂做表面装饰材料时，与将其固定在饰面材料的有机粘结剂的粘接力，尤其是长期浸水的粘接力较弱，容易出现掉砂的现象。染色砂只是在白沙表面包裹一层彩色，生产温度是50-100℃，低于颜料的耐热温度，因此染色砂颜色品种比高温烧结砂更多、更鲜艳，可覆盖整个颜色色域，且能耗低。
3、通常染色砂根据所用溶剂不同分为溶剂型和水性两类。溶剂型染色砂主要采用油性树脂对砂子进行使用颜色固化，由于油性树脂主要由有机成分组成，在染砂过程以及后续的使用过程中使用油性树脂不仅有害于操作人员的健康，更存在污染环境的不足。水性彩砂主要采用水溶性树脂对砂子进行颜色固化，其耐晒色牢度差，不适合室外使用。以上染砂的技术方案在实际操作时还存在以下不足：在现有技术中的染色砂用染色浆料存在无法同时满足生产制备过程环保无污染、高的湿磨色牢度、施工时限长和易使用等方面的问题。
4、综上所述，本领域急需开发一种制备过程能耗较低，具有良好的耐候性能，不易褪色，染色稳定的彩砂。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种人工彩砂及其制备方法，本发明的制备方法易于工业化生产，制备过程能耗较低，并且不易出现颗粒团聚的现象；所制备的彩砂具有良好耐候性能，不易褪色，呈色好。
2、为了实现上述目的，本发明的一方面提供一种人工彩砂，该人工彩砂包括：待染色砂和附着在所述待染色砂表面的染料层；
3、所述染料层由快速固化无溶剂型烷氧硅基改性聚醚染色浆料，通过搅拌附着在所述待染色砂表面，并在通入湿热空气的条件下在所述待染色砂表面发生固化反应形成；
4、制备所述快速固化无溶剂型烷氧硅基改性聚醚染色浆料的原料包括：烷氧硅基改性聚醚高分子树脂、分散稳定剂、颜料、增塑剂、脱水剂、硅烷偶联剂、催化剂、任选的填料、任选的触变剂和任选的耐候助剂。
5、根据本发明，优选地，以重量份数计，制备所述快速固化无溶剂型烷氧硅基改性聚醚染色浆料的原料包括：烷氧硅基改性聚醚高分子树脂10-95重量份、分散稳定剂1-5重量份、颜料1-20重量份、增塑剂5-60重量份、脱水剂0.5-3重量份、硅烷偶联剂0.5-3重量份、催化剂0.1-5重量份、填料0-50重量份、触变剂0-4重量份、耐候助剂0-3重量份。
6、根据本发明，优选地，所述烷氧硅基改性聚醚高分子树脂为丙烯酸修饰的烷氧硅基改性聚醚高分子树脂，所述烷氧硅基改性聚醚高分子树脂优选自：三甲氧硅基改性聚醚高分子树脂、甲基二甲氧硅基改性聚醚高分子树脂、甲基二乙氧硅基改性聚醚高分子树脂和三乙氧硅基改性聚醚高分子树脂中的至少一种；
7、所述分散稳定剂选自萜烯树脂、萜烯酚醛树脂和松香树脂中的至少一种；
8、所述填料选自钛白粉、重钙粉、云母粉和滑石粉中的至少一种；
9、所述增塑剂选自邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二异十一酯、邻苯二甲酸二辛酯和氯化石蜡中的至少一种；优选选自邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二异十一酯和聚醚多元醇中的至少一种；
10、所述触变剂选自聚酰胺蜡、有机膨润土、白炭黑和黏土中的至少一种；
11、所述脱水剂为分子筛和/或乙烯基三甲氧基硅烷；
12、所述硅烷偶联剂选自氨基硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂、乙烯基硅烷偶联剂和环氧基硅烷偶联剂中的至少一种。
13、本发明中，烷氧硅基改性的聚醚作为主链的高分子聚合物体系烷氧硅基团比较稳定，具有良好的储存稳定性，也更加环保。
14、本发明选用的丙烯酸修饰的烷氧硅基改性聚醚高分子树脂是在聚醚的嵌段中引入丙烯酸酯官能团，丙烯酸修饰的烷氧硅基改性的聚醚树脂可进一步提高改性聚醚树脂的抗紫外线稳定性和对基层的粘结性能。
15、根据本发明，优选地，所述催化剂为有机锡催化剂；所述有机锡催化剂优选选自二月桂酸酯二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、二乙酰丙酮二丁基锡和二巯基乙酸二丁锡中的至少一种。
16、根据本发明，优选地，所述染色浆料的制备方法包括如下步骤：
17、(1)将所述烷氧硅基改性聚醚高分子树脂、增塑剂、分散稳定剂、颜料和任选的填料混合搅拌均匀；
18、(2)加入所述脱水剂、硅烷偶联剂、任选的耐候助剂和任选的触变剂，在真空条件下混合搅拌均匀，并使含水量≤1200ppm；
19、(3)加入催化剂，在真空条件下混合搅拌均匀，得到所述快速固化无溶剂型烷氧硅基改性聚醚染色浆料。
20、本发明中，优选地，染色浆料的制备方法的步骤(3)中，混合搅拌在室温下进行，例如20-30℃下进行。
21、根据本发明，优选地，所述待染色砂为玄武岩砂，硅砂，石英砂，钙砂和辉绿岩中的至少一种。
22、本发明的另一方面提供上述人工彩砂的制备方法，该制备方法包括：
23、(1)在搅拌条件下，将所述待染色砂用湿热空气进行润湿；
24、(2)在搅拌和持续通入湿热空气的条件下，将所述润湿后的待染色砂与所述快速固化无溶剂型烷氧硅基改性聚醚染色浆料进行混合、固化反应，得到染色后的砂粒；
25、(3)将所述染色后的砂粒进行干燥，得到所述人工彩砂。
26、本发明中，步骤(2)中，作为优选方案，在搅拌和持续通入湿热空气的条件下，将所述快速固化无溶剂型烷氧硅基改性聚醚染色浆料滴加到所述润湿后的待染色砂表面，滴加完毕后，继续在上述湿热空气氛围下搅拌，进行固化反应，得到染色后的砂粒。
27、步骤(2)中，在搅拌和持续通入湿热空气的条件下，快速固化无溶剂型烷氧硅基改性聚醚染色浆料通过搅拌混合附着在润湿后的待染色砂表面，并进行固化反应，得到染色后的砂粒。
28、根据本发明，优选地，步骤(1)和步骤(2)中，所述湿热空气为温度≥80℃，湿度为≥80％的湿热空气。
29、根据本发明，优选地，步骤(3)中，用40～120℃的干燥空气进行干燥。
30、本发明中，固化反应的时间优选为20-30min。
31、根据本发明，优选地，所述待染色砂和所述快速固化无溶剂型烷氧硅基改性聚醚染色浆料的重量比为100:(1～30)，优选为100:(5-15)。
32、本发明的技术方案具有如下有益效果：
33、(1)本发明的制备方法易于工业化生产，制备过程能耗较低，并且不易出现颗粒团聚的现象；所制备的彩砂具有良好耐候性能，不易褪色，呈色好。
34、(2)本发明提供的染色浆料为无溶剂型的烷氧硅基改性聚醚涂料，在生产制备人工彩砂过程中不会对环境造成污染。制备彩砂的过程中，烷氧硅基改性聚醚涂料与待染色砂颗粒表面羟基进行反应，使其涂料与待染色砂表面的附着力好，也不会出现彩砂颗粒团聚粘结的现象。
35、(3)本发明的人工彩砂的制备过程中，使用湿度≥80％，温度≥80℃的湿热空气就能进行快速固化反应，然后通过40～120℃的干燥空气进行干燥，制备过程中无需在高温条件下操作，节约能源。
36、(4)采用本发明的快速固化无溶剂型烷氧硅基改性聚醚染色浆料对砂石进行染色，其制备的彩砂较水性涂料制备的彩砂具有更好的耐候性能，不易褪色，以及良好的耐水、耐碱、耐酸等耐化学品性能。同时本发明的人工彩砂与有机粘结剂具有良好粘接力。
37、本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
1.一种人工彩砂，其特征在于，该人工彩砂包括：待染色砂和附着在所述待染色砂表面的染料层；
2.根据权利要求1所述的人工彩砂，其中，以重量份数计，制备所述快速固化无溶剂型烷氧硅基改性聚醚染色浆料的原料包括：烷氧硅基改性聚醚高分子树脂10-95重量份、分散稳定剂1-5重量份、颜料1-20重量份、增塑剂5-60重量份、脱水剂0.5-3重量份、硅烷偶联剂0.5-3重量份、催化剂0.1-5重量份、填料0-50重量份、触变剂0-4重量份、耐候助剂0-3重量份。
3.根据权利要求2所述的人工彩砂，其中，所述烷氧硅基改性聚醚高分子树脂为丙烯酸修饰的烷氧硅基改性聚醚高分子树脂，所述丙烯酸修饰的烷氧硅基改性聚醚高分子树脂优选自：三甲氧硅基改性聚醚高分子树脂、甲基二甲氧硅基改性聚醚高分子树脂、甲基二乙氧硅基改性聚醚高分子树脂和三乙氧硅基改性聚醚高分子树脂中的至少一种；
4.根据权利要求2所述的人工彩砂，其中，所述催化剂为有机锡催化剂；所述有机锡催化剂优选选自二月桂酸酯二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、二乙酰丙酮二丁基锡和二巯基乙酸二丁锡中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的人工彩砂，其中，所述染色浆料的制备方法包括如下步骤：
6.根据权利要求1所述的人工彩砂，其中，所述待染色砂为玄武岩砂，硅砂，石英砂，钙砂和辉绿岩中的至少一种。
7.权利要求1-6中任意一项所述的人工彩砂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，步骤(1)和步骤(2)中，所述湿热空气为温度≥80℃，湿度为≥80％的湿热空气。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其中，步骤(3)中，用40～120℃的干燥空气进行干燥。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述待染色砂和所述快速固化无溶剂型烷氧硅基改性聚醚染色浆料的重量比为100:(1～30)。
