CN100415840C - 一种虫胶改性制备环保型涂层材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种虫胶改性制备环保型涂层材料的方法，属于环保涂层材料技术领域。该方法以天然虫胶与含两个以上氨基的有机胺共聚合得到改性虫胶聚合物。该聚合物、聚合物与缓释剂或聚合物与缓释剂加无机盐相混合，得到不同组分的涂层材料，应用于木材、铜及合金、铝镁合金等有色金属表面具有良好的防护防腐效果。本发明的优点在于：该材料可以固体或溶液状态储存，性能稳定。由该材料制备的涂料以非苯系物溶剂为稀释剂，属环保型涂层材料。
Description
技术领域
本发明属于环保涂层材料技术领域，特别是提供一种虫胶改性制备环保型涂层材料的方法。
背景技术
材料的保护与防腐蚀是材料行业的一个重要课题。木材等材料的表面保护主要要求材料提供良好的机械性能、美观等，而对金属材料的防腐防护主要要求材料具有良好的耐各种环境腐蚀的能力和机械性能。目前常用的防护与防腐蚀材料大都含有有机溶剂，在施工和使用过程中对环境和人体造成较大的危害。随着人们对环境和健康的日益关注，以及对污染物使用和排放监管力度加大，迫切需要开发具有优异性能的新型环保防腐防护材料。
虫胶(Shellac)是由昆虫分泌物所形成一种天然可塑性树脂。具有绝缘、粘合、热塑、防水、防潮、防锈、耐腐、无毒等特性，广泛用于军事、电气、涂料、油漆、机械、橡胶、塑料、制革、造纸、医药、食品等行业中。发明号为CN1137625的专利描述了由虫胶、食品蜡、乳化剂等按一定比例，经过加热、高速搅拌等过程，得到水果上光保鲜处理剂。公开号1067255的专利描述了将天然橡胶与添加剂混合而制成，天然橡胶为凝固的胶或乳胶，添加剂为柴油等，所制成的胶粘剂具有粘住害虫的能力，适用于农业灭害虫、家庭灭蚊蝇。公开号1402805的专利描述了在虫胶的碱金属盐存在下，将非离子性亲水性单体和疏水性单体进行聚合后，混合高分子分散剂制备一种表面施胶剂的方法，其目的在于施胶剂本身的机械稳定性及保存稳定性优良，对于酸性纸至中性纸的施胶性能优良，而且对于信息用纸、特别是喷墨用纸具有优良的喷墨适性，并且在调制涂布液时，该涂布液的发泡性显著变小，与其它合用药品的相溶性优良。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种虫胶改性制备环保型涂层材料的方法，即通过化学反应形成交联结构提高虫胶的物理机械性能，加入入缓释剂、无机盐及对环境无害的稀释剂制备环保型涂层材料的方法。该材料在施工和使用过程中对环境和人体无害。
本发明所述的虫胶包含紫胶、白虫胶(俗名白洋干漆)等的原材料及其粗加工产品。
本发明以天然虫胶与含两个以上胺基的有机胺共聚合得到改性虫胶聚合物；具体工艺步骤如下：
a、搅拌下将虫胶溶于稀释剂中，室温下如不能完全溶解，可加热到50～80℃直到全部溶解为止，得到10～50重量％的虫胶溶液。所述的稀释剂包括：醇类如乙醇、丁醇等，酮类如丙酮、丁酮，酯类如乙酸乙酯、乙酸丁酯等非苯系物溶剂。
b、取相当于虫胶重量1～10重量％的含两个以上胺基的有机胺加入步骤a的溶液中，边搅拌边升温到45～80℃，反应1-4小时，得到改性虫胶溶液，得到的虫胶溶液可直接应用。所述含两个以上胺基的有机胺包括：硫脲，乙二胺，丙二胺，丁二胺，己二胺，二乙烯三胺，三乙烯四胺，四乙烯五胺，多乙烯多胺，对苯二胺等。
c、将步骤b的液体在溶液状态进行下一步的配置；或蒸发掉溶剂得到固体。固体在使用前用稀释剂稀释成10～50重量％的虫胶溶液使用。
搅拌下在浓度为10～50重量％的改性虫胶溶液中加入相当于虫胶重量0.1～5重量％的缓释剂搅拌1-2小时。可以在溶液状态直接使用也可以蒸发掉溶剂得到固体(使用前配制成10～50重量％的虫胶溶液)。所述的缓释剂为一种或几种杂环化合物混合使用，杂环化合物包括：苯并三氮唑及衍生物，2-巯基苯并噻唑及衍生物，苯并咪唑及衍生物，苯并噁唑及衍生物等。
搅拌下在浓度为10～50重量％的改性虫胶溶液中加入相当于虫胶重量0.1～5重量％的缓释剂搅拌1-2小时。然后在搅拌下加入0.1～5重量％的无机盐搅拌1-2小时。该溶液可以在溶液状态直接使用，也可以蒸发掉溶剂得到固体。所述的无机盐包括钼酸盐、磺酸盐、卤化物等。
涂层材料的应用：
1).将c所述的溶液或固体材料用稀释剂搅拌下配制浓度为10～50重量％的虫胶溶液通过刷涂或喷涂的方法直接涂覆于木材表面作为底漆或面漆。该涂层室温下5分钟可以表干，24小时完全干燥，或表干后在40～60℃下干燥1小时实现完全干燥。该涂层具有较好的机械强度，可以有效保护木质材料的表面。
2).将c所述的溶液或固体材料用稀释剂搅拌下配制浓度为10～50重量％的虫胶溶液通过刷涂或喷涂的方法直接涂覆于铜及合金、铝及镁合金等表面作为防腐防护材料。该涂层室温下5分钟可以表干，24小时完全干燥，或表干后在40～60℃下干燥1～3小时实现完全干燥。该涂层具有良好的机械强度，同时具有良好的防腐蚀性能，可以明显提高有色金属及合金耐各种环境腐蚀的能力，是一种综合性能优异的防腐防护涂层材料。
3).该涂层材料在施工、存放和使用后不释放国家明令禁止的挥发性有机物，为环保型涂层材料。
本发明的基本机理在于多功能的有机胺与虫胶中的多重羧基反应形成酰胺键达到交联的目的。交联网状结构的形成提高了虫胶的机械性能达到材料保护的目的同时提高了阻止外界因素对金属表面的侵蚀能力；酰胺键可以提高虫胶与界面的粘结力和对金属材料的抗腐蚀能力。加入缓释剂及无机盐等使改性虫胶的防腐蚀性能有进一步大幅度的提高。
本发明的聚合物、聚合物与缓释剂或聚合物与缓释剂加无机盐相混合，得到不同组分的涂层材料，应用于木材、铜及合金、铝镁合金等有色金属表面具有良好的防护防腐效果。该材料可以固体或溶液状态储存，性能稳定。由该材料制备的涂料以非苯系物溶剂为稀释剂，属环保型涂层材料。
具体实施方式
实施例1：2克虫胶加入乙醇15毫升，搅拌直至全部溶解。加入0.02克的硫脲，搅拌下升温到50℃，反应1小时。溶液粘度略有增加，颜色加深。将溶液冷却到室温，得到粘度为8秒(涂-4杯)的棕红色液体。将该液体直接通过刷涂涂覆于平整的木板上，室温放置24小时，得到厚度为2微米涂层。涂层硬度H，附着力大于1级。
实施例2：10克虫胶加入乙醇15毫升，搅拌下升温到75℃直至全部溶解。加入1克的乙二胺，搅拌下升温到50℃，反应4小时。溶液粘度略有增加，颜色加深。将溶液冷却到室温，得到粘度为15秒(涂-4杯)的棕红色液体。将该液体直接通过刷涂涂覆于平整的木板上，室温放置24小时，得到厚度为10微米的涂层。涂层硬度H，附着力大于1级。
实施例3：2克虫胶加入乙醇15毫升，室温搅拌2小时直至全部溶解。加入0.02克的硫脲，搅拌下升温到50℃，反应2小时。溶液粘度略有增加，颜色加深。将溶液冷却到室温，得到粘度为8秒(涂-4杯)的棕红色液体。将该液体直接通过刷涂涂覆于经砂纸打磨、丙酮洗涤后干燥的紫铜板上，室温放置5分钟，50℃下干燥1小时，得到厚度为2微米的涂层。涂层硬度H，附着力大于1级，耐盐雾实验达到48小时。
实施例4：10克虫胶加入丁酮15毫升，搅拌下升温到80℃直至全部溶解。加入1克的乙二胺，搅拌下升温到50℃，反应2小时。溶液粘度略有增加，颜色加深。将溶液冷却到室温，得到粘度为15秒(涂-4杯)的棕红色液体。在该液体中加入0.02将该液体直接通过刷涂涂覆于经砂纸打磨、丙酮洗涤后干燥的紫铜板上，室温放置5分钟，50℃下干燥1小时，得到厚度为10微米的涂层。涂层硬度H，附着力大于1级，耐盐雾实验达到60小时。
实施例5：10克虫胶加入丁酮15毫升，搅拌下升温到80℃搅拌1小时直至全部溶解。加入1克的乙二胺，搅拌下升温到50℃，反应3小时。溶液粘度略有增加，颜色加深。将溶液冷却到室温，得到粘度为15秒(涂-4杯)的棕红色液体。将该液体直接通过刷涂涂覆于经砂纸打磨、丙酮洗涤后干燥的牌号微AZ41M的铝镁合金板上，室温放置5分钟，50℃下干燥1小时，得到厚度为10微米的涂层。涂层硬度H，附着力大于1级，耐盐雾实验达到30小时。
实施例6：10克虫胶加入乙醇15毫升，搅拌下升温到45℃直至全部溶解。加入1克的乙二胺，搅拌下升温到50℃，反应4小时。溶液粘度略有增加，颜色加深。将溶液冷却到室温，得到粘度为15秒(涂-4杯)的棕红色液体。在该溶液中加入0.1克的苯并三氮唑，搅拌30分钟，该液体直接通过刷涂涂覆于经砂纸打磨、丙酮洗涤后干燥的紫铜板上，室温放置5分钟，50℃下干燥1小时，得到厚度为10微米的涂层。涂层硬度H，附着力大于1级，耐盐雾实验达到72小时。
实施例7：10克虫胶加入丁酮15毫升，搅拌下升温到80℃直至全部溶解。加入1克的乙二胺，搅拌下升温到50℃，反应4小时。溶液粘度略有增加，颜色加深。将溶液冷却到室温，得到粘度为15秒(涂-4杯)的棕红色液体。在该溶液中加入0.5克的苯并三氮唑，搅拌30分钟，该液体直接通过刷涂涂覆于经砂纸打磨、丙酮洗涤后干燥的紫铜板上，室温放置5分钟，50℃下干燥1小时，得到厚度为10微米的涂层。涂层硬度H，附着力大于1级，耐盐雾实验达到84小时。
实施例8：10克虫胶加入乙醇15毫升，搅拌下升温到45℃直至全部溶解。加入1克的乙二胺，搅拌下升温到50℃，反应4小时。溶液粘度略有增加，颜色加深。将溶液冷却到室温，得到粘度为15秒(涂-4杯)的棕红色液体。在该溶液中加入0.5克的苯并三氮唑和0.5克的钼酸纳，搅拌30分钟，该液体直接通过刷涂涂覆于经砂纸打磨、丙酮洗涤后干燥的紫铜板上，室温放置5分钟，50℃下干燥1小时，得到厚度为10微米的涂层。涂层硬度H，附着力大于1级，耐盐雾实验达到96小时。
实施例9：2克虫胶加入乙醇15毫升，搅拌直至全部溶解。加入0.002克的多乙烯多胺，搅拌下升温到50℃，反应1小时。溶液粘度略有增加，颜色加深。将溶液冷却到室温，得到粘度为8秒(涂-4杯)的棕红色液体。在该溶液中加入0.0025克的苯并三氮唑和0.0025克的碘化钾，搅拌30分钟，该液体直接通过刷涂涂覆于经砂纸打磨、丙酮洗涤后干燥的紫铜板上，室温放置5分钟，50℃下干燥1小时，得到厚度为3微米的涂层。涂层硬度H，附着力大于1级，耐盐雾实验达到60小时。
实施例10：10克虫胶加入丁酮15毫升，搅拌下升温到80℃搅拌1小时直至全部溶解。加入1克的乙二胺，搅拌下升温到50℃，反应2小时。溶液粘度略有增加，颜色加深。将溶液冷却到室温，得到粘度为15秒(涂-4杯)的棕红色液体。在该溶液中加入0.25克的苯并三氮唑和0.25克的二巯基苯并噻唑，搅拌30分钟，该液体直接通过刷涂涂覆于经砂纸打磨、丙酮洗涤后干燥的紫铜板上，室温放置5分钟，50℃下干燥1小时，得到厚度为10微米的涂层。涂层硬度H，附着力大于1级，耐盐雾实验达到84小时。
Claims (3)
1. 一种虫胶改性制备环保型涂层材料的方法，以天然虫胶与含两个以上胺基的有机胺共聚合得到改性虫胶聚合物；其特征在于：具体工艺步骤如下：
a、搅拌下将虫胶溶于稀释剂中，加热直到全部溶解为止，加热温度为50～80℃，得到10～50重量％的虫胶溶液；所述的稀释剂包括：醇类、酮类或酯类；醇类为乙醇或丁醇，酮类为丙酮或丁酮，酯类为乙酸乙酯或乙酸丁酯；
b、取相当于虫胶重量1～10重量％的含两个以上胺基的有机胺加入步骤a的溶液中，边搅拌边升温到45～80℃，反应1～4小时，得到改性虫胶溶液，得到的虫胶溶液直接应用；所述的含两个以上胺基的有机胺包括：硫脲，乙二胺，丙二胺，丁二胺，己二胺，二乙烯三胺，三乙烯四胺，四乙烯五胺，多乙烯多胺，对苯二胺；
C、将步骤b的液体在溶液状态进行下一步的配置；或蒸发掉溶剂得到固体，固体在使用前用稀释剂稀释成10～50重量％的虫胶溶液使用。
2. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于：搅拌下在浓度为10～50重量％的改性虫胶溶液中加入相当于虫胶重量0.1～5重量％的缓释剂搅拌1～2小时；在溶液状态直接使用或蒸发掉溶剂得到固体；所述的缓释剂为一种或几种杂环化合物混合使用，杂环化合物包括：苯并三氮唑，2-巯基苯并噻唑，苯并咪唑，苯并噁唑。
3. 按照权利要求2所述的方法，其特征在于：搅拌下在浓度为10～50重量％的改性虫胶溶液中加入相当于虫胶重量0.1～5重量％的缓释剂搅拌1～2小时；然后在搅拌下加入相当于虫胶重量0.1～5重量％的无机盐搅拌1～2小时，该溶液低温蒸发掉溶剂得到固体；或在溶液状态直接使用，所述的无机盐包括钼酸盐、磺酸盐、卤化物。
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