瓷砖改色用丙烯酸酯乳液的开发与应用性能研究

唐铖，袁海均，王新科 广东银洋环保新材料有限公司

摘要：本研究成功开发了一种用于旧瓷砖高性能翻新的水性丙烯酸酯类共聚乳液，该乳液通过引 入双丙酮丙烯酰胺（DAAM）/己二酸二酰肼（ADH）室温自交联体系和硅烷偶联剂，实现了 对瓷砖基材的超强粘结和涂膜结构的致密化。应用性能测试结果表明，涂膜在抛光砖上达 到 0 级实干附着力，铅笔硬度在自干 14 天内迅速达到 2H。尤其在 75 °C 耐热烘烤和 100 °C 沸水煮 4 小时的极限测试中，漆膜的硬度保持性、耐热软化性和湿态稳定性均显著优 于市场标样，充分满足了卫生间、厨房等高耐久性应用场景的需求。

关键词： 瓷砖改色；丙烯酸乳液；室温交联；高硬度；湿附着力

1. 研究背景与引言

1.1 市场驱动与技术挑战

随着我国存量房改造和局部翻新市场的持续扩大，对环保、高效的旧瓷砖翻新方案需求激增 。传统的“敲除重铺”方式存在工期长、成本高、产生大量建筑垃圾等弊端 。水性瓷砖改色涂料因其环保健康（无毒无味）、施工便捷、节省成本的优点，成为理想的翻新替代方案。

然而，瓷砖翻新对涂料性能提出了极为严苛的要求：

1. 附着力极限挑战：抛光砖、玻化砖等属于低表面能基材，表面致密光滑。涂料必须具备至少 0 级或 1 级的附着力（GB/T 9286-2021），以确保涂层不因日常摩擦或受潮而脱落。

2. 高硬度与耐久性：应用于厨房、卫生间等区域，涂膜需承受频繁的磨损、水汽侵蚀和温度变化。涂膜必须具备 H 级以上的铅笔硬度（GB/T 6739-2022），才能提供有效的防刮擦能力和长期使用寿命。

3. 耐沾污和耐化学腐蚀性：在日常生活中，涂层表面会不可避免的接触到如灰尘、油渍、茶、咖啡、洗洁精、洗衣粉等生活污渍源。所以漆膜必须具备很强的耐生活污渍的能力（参考 GB/T 23999-2009），才能让涂层在长期使用中保持美观。

4. 单组分体系的局限：现有市场上的单组分丙烯酸树脂涂层，铅笔硬度普遍在 2B-HB级别，远低于 H 级要求，且在耐水测试后硬度下降明显，甚至可能起泡脱落，难以满足高性能需求。

1.2 YC-8699 乳液的设计策略与状态

为克服上述技术挑战，本研究开发的 YC-8699 乳液采用了功能单体改性技术，并构建了核心的室温自交联体系：

• 交联机制：引入双丙酮丙烯酰胺（DAAM）作为功能单体，在聚合后加入己二酸二酰肼（ADH）作为交联剂。DAAM 上的羰基与 ADH 上的酰肼基团在室温下反应形成稳定的酰腙键，构建高密度的聚合物网状结构，这是实现高硬度和高耐久性的关键。

• 附着力提升：在配方中加入乙烯基三甲氧基硅烷等硅烷偶联剂，以促进涂膜与无机瓷砖基材之间的化学键合，确保理想的干态和湿态附着力。

图 1：YC-8699 乳液状态

YC-8699 乳液为乳状白色带蓝光液体（如图 1 所示），具有以下典型指标：聚合物类型为 丙烯酸酯类改性共聚物，固体含量 45%，最低成膜温度（MFFT）为 50℃。

表 1：YC-8699 乳液典型指标

表 2：瓷砖改色涂料基础配方

 使用比例： A 组分与 B 组分按 100:2 (涂料:固化剂) 比例混合后使用。

2. YC-8699 应用性能与图示对比

将 YC-8699 乳液制备成双组分瓷砖改色涂料，并在打磨处理后的抛光砖上进行测试，干膜厚度约 30-40 um。

2.1 附着力与硬度增长对比

涂膜的硬度与附着力是衡量瓷砖漆性能的首要指标。

表 3：YC-8699 与市场标样（双组份）实干性能对比（自干 7 天）

表 4：铅笔硬度增长速度对比（自干时间）

图 2/3：YC-8699（左）与市场标样（右）硬度爬升划格对比图

图 2、YC-8699（左） 图 3、市场标样（右）

图示对比了 YC-8699（左）与市场标样（右）在自干 1 天到 7 天后，铅笔硬度测试后 的划格状态。YC-8699 在各个阶段的涂膜脱落和划痕均少于市场标样（右），直观证明 YC-8699 的硬度建立速度更快、附着力更强，尤其最终硬度达到 2H，远超竞品的 F 级。

讨论： 如图 2/3 所示，YC-8699（左）的交联体系使其在自干 14 天后达到 2H 的高硬度， 而市场标样（右）仅为 F 级，硬度相差 2 个等级。这种高硬度归功于 DAAM/ADH 交联体系 在室温下构建的致密高分子网络，有效提高了涂膜的抗划伤和耐磨损能力。

 2.2 极限耐久性：耐热与耐水性能

耐久性是瓷砖涂层在厨房、卫生间等潮湿高温环境下长期使用的关键。

 表 5：耐热硬度对比（烘箱 75 °C /10min）

图 4/5：YC-8699（左）与市场标样（右）75 °C 烘烤后硬度划格对比图

图 4、YC-8699 （左） 图 5、市场标样（右）

图示展示了在 75 °C 高温烘烤 10 分钟后，使用铅笔 H 级测试时的划痕情况。YC-8699 （左）的划痕明显更浅，涂膜损伤更少。这直观证明了 YC-8699 的涂膜结构具有出色的耐 热软化性，在高温环境下仍能保持较高的机械强度。

表 6：极限耐热水煮对比（100 °C 沸水煮 4h）

图 6/7：100 °C 水浴锅及水煮后附着力对比

左：图 6          右：图 7

图6 显示了测试在 100 °C 水浴锅中进行；图 7 显示水煮 4 小时后，YC-8699（左）在 划格区域的涂膜残留率显著高于市场标样（右）。这有力证明了 YC-8699 的高密度交联结 构能够有效抵御水分子渗透和热溶胀，确保在极端湿热条件下的湿态附着力和结构完整性。

讨论： 如图 4/5 和图 6/7 所示，YC-8699 的交联网络赋予涂膜抵抗极端环境的能力。特 别是在沸水煮 4 小时后，标品涂膜被严重软化和溶胀（“指甲轻松刮破”），而 YC-8699 仅“轻微发软”，这是满足卫生间和浴室苛刻要求的关键技术突破。

2.3 耐沾污与耐化学腐蚀性能

表 7：耐沾污（灰尘）对比（养护 7 天后水洗）

图 8/9/10：耐沾污测试对比图

左：图 8               中： 图 9                        右：图 10

图 8 为国家标准灰样；图 9 展示了液体灰尘涂覆养护 7 天后，YC-8699（左）表面污 渍残留度明显低于市场标样（右）；图 10 为水洗后的对比，YC-8699 表面更洁净。

讨论： 如表 7和图 8/9/10 所示，YC-8699 涂膜更高的反射率和肉眼观察到的更少灰尘残 留，表明其涂膜表面更加致密光滑，不易吸附灰尘，易清洁性优于竞品。

图 11/12：耐生活污迹测试图

左：图11  右：图12

图11 展示了涂膜上浸泡咖啡、茶、陈醋等多种生活污迹的场景；图 12 显示在污渍完 全清理干净后，YC-8699 样板表面无明显污渍残留。

讨论： YC-8699 对咖啡、茶、陈醋等常见生活污迹均表现出优异的耐受性（见图 11/12），满足日常使用中的抗污要求。

3. 结论

本研究开发的瓷砖改色专用交联型丙烯酸酯乳液 YC-8699，通过高效的 DAAM/ADH 室温交 联网络，成功实现了涂膜性能的全面提升。

YC-8699 具有以下核心优势：

1. 超高硬度：14 天实干硬度可达 2H，远超竞品（F 级），提供卓越的防刮擦性能。

2. 优异耐热性：75 °C 高温烘烤后硬度保持率高，具备优异的耐热软化性。

3. 极限耐水性：在 100 °C 沸水煮 4 小时的极端条件下，涂膜的湿态结构保持完好， 湿附着力和稳定性显著优于市场标样。

4. 综合耐久性：在耐磨和耐沾污性能方面均表现更佳。

YC-8699 乳液的成功研制，为水性瓷砖改色涂料的高性能化、高耐久化提供了强有力的技术支撑，并为旧房改造国家大战略作出贡献。

参考文献

 [1] 市场研究报告：中国存量房改造市场现状与水性环保建材应用趋势分析. (2023).

 [2] 技术综述：水性涂料在低表面能基材上附着力增强的机理与研究进展. 高分 子材料科学与工程, 2021, (3): 10-15.

[3] 国家标准：GB/T 6739-2022, 涂膜硬度铅笔法. 中国标准出版社. (该标准要 求H级以上硬度以满足防刮擦能力)

[4] 核心技术论文：丙烯酸酯乳液中DAAM/ADH交联体系的反应动力学及对涂膜性 能的影响. 精细化工, 2020, (1): 55-60.

 [5] 专利文献：一种具有室温自交联功能的瓷砖改色用水性丙烯酸酯乳液及其制 备方法 (DAAM/ADH体系专利).

 [6] 理论研究：硅烷偶联剂在水性涂料体系中对无机基材附着力提升的机理研究. 材料导报, 2019, (5): 88-92.

 [7] 公司技术文件：YC-8699 的制备和应用性能测试. (2024). (本文的应用性能 数据来源)