CN103589268A - 一种纳米改性生漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型纳米改性生漆及其制备方法，纳米改性生漆由下列原料及其质量百分比组成：漆酚15%~40%，醛类化合物4~6%，纳米纤维素/纳米二氧化硅杂化填料0.01%~10%，硅烷偶联剂0.01~1%，催化剂0.5%~2.5%，稀释剂40%~60%，上述原料的百分比之和为100%。优点：克服了生漆的致敏性问题，可喷、可涂、可刷，可实现机械化作业，漆膜附着力高、耐酸、耐碱、耐水、耐油、耐磨、光泽度高，利用绿色环保的纳米纤维素作为改性剂，合成工艺简单、条件易于控制、漆膜附着力高，利用绿色环保的纳米纤维素作为改性剂，提升了生漆的品质，能够广泛用于装饰、家具、建筑、电子、机械、化工等领域。

Description

一种纳米改性生漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及的是一种新型纳米改性生漆及其制备方法，属于生漆的加工方法技术领域。

背景技术

生漆的化学成分主要是漆酚(60%～70%)、漆多糖(5%～7%)、漆酶(< 1.0% )和水分(20%～30%)(以中国生漆为例)。天然生漆虽然具有很多优点，是优良的防腐材料，可以涂装金属、木材、混凝土、塑料等表面。漆膜具有优异的抗磨、抗水等性能，但也存在一些弊端，比如，天然生漆干燥成膜需要一些特定的温度湿度条件、具有很强的致敏性、耐碱与耐紫外线较差并且难以喷涂。生漆中的主要成份是漆酚，漆酚是邻苯二酚的衍生物,苯环上有两个酚羟基,又含不止一个C =C双键的长侧链,能够进行多种化学反应。苯环上羟基是邻、对位取代反应的定位基团, 羟基本身以及侧链的C =C双键都是易起化学反应的活泼点。目前改性生漆主要是利用甲醛、金属化合物、环氧化合物、乙烯类单体、聚氨酯等,与生漆的主要成分漆酚反应并制成性能优异的涂料。

随着纳米技术的发展，运用纳米材料对生漆进行改性的日渐成熟。林金火等（2008）采用Sol-Gel法制备了漆酚缩甲醛聚合物/多羟基丙烯酸树脂/TiO₂纳米复合涂料（UFP/MPA/TiO₂）。结果表明，随着纳米TiO₂ 粒子的引入，使得该复合涂膜具有比UFP或UFP/MPA涂膜更好的抗紫外线性能、常规物理力学性能和动态力学性能。中国发明专利，一种生漆的制备方法（CN103289571A）提及采用有机硅、固体纳米二氧化硅和硅溶胶来制备生漆。此发明专利的目的是针对现行的生漆的调制方法不足进行改进，提供一种高质量的杂化涂料，在干燥时间和机械性能方面有较大提高。该专利没有涉及有纳米纤维素和硅烷偶联剂改性。纳米纤维素来源于秸秆、木材及其加工剩余物，是一种绿色环保的新型纳米添加剂。

目前，尚未发现关于利用纳米纤维素、纳米二氧化硅协效作用来改善生漆性能的研究和专利文献。

发明内容

本发明提出的是一种新型纳米改性生漆及其制备方法，是在保持生漆优良性能的基础上提出的。其目的旨在克服现有技术所存在的上述缺陷。

本发明是通过如下技术方案予以实现的：

一种新型纳米改性生漆，其特征在于，由下列原料及其质量百分比组成：漆酚15%~40%，醛类化合物4~6%，纳米纤维素/纳米二氧化硅杂化填料0.01%~10%，硅烷偶联剂0.01~1%，催化剂0.5%~2.5%，稀释剂40%~60%，上述原料的百分比之和为100%。

一种新型纳米改性生漆的制备方法，包括如下步骤：

1）首先从安康漆、汉中漆、城口漆、毛坝漆、秦岭漆或者其他地区所产生漆中分离提取漆酚，然后对漆酚溶液加热至60℃~100℃，加入配方量的醛类化合物和催化剂进行合成反应2~6小时，反应结束后升温脱水；

2）脱水后，待反应物温度降至110℃；

3）硅烷偶联剂加无水乙醇配成0.5~1%的溶液，加入纳米二氧化硅，超声波分散30分钟，烘箱干燥3~6小时，得到硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅；

4）将配方量纳米纤维素、硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅与稀释剂共混；

步骤5），将步骤4）的共混溶液加入到步骤2）得到的反应物中，在100℃~145℃条件下，反应1~5小时进行合成，到达反应时间，停止加热，降至室温，即得新型纳米改性生漆。

本发明的优点：克服了生漆的致敏性问题，可喷、可涂、可刷，可实现机械化作业，漆膜附着力高、耐酸、耐碱、耐水、耐油、耐磨、光泽度高，利用绿色环保的纳米纤维素作为改性剂，提升了生漆的品质，扩大了生漆的应用范围。

具体实施方式

一种新型纳米改性生漆，由下列原料及其质量百分比组成：漆酚15%~40%，醛类化合物4~6%，纳米纤维素/纳米二氧化硅杂化填料0.01%~10%，硅烷偶联剂0.01~1%，催化剂0.5%~2.5%，稀释剂40%~60%，上述原料的百分比之和为100%。

所述的漆酚是从安康漆、汉中漆、城口漆、毛坝漆、秦岭漆中的一种或二种以上提取，其中，安康漆：汉中漆：城口漆的质量比为1:1.5:1，安康漆：秦岭漆为1:0.5，城口漆：毛坝漆：秦岭漆的质量比为1.5:1:0.5，煎盘分数65%以上，漆酚含量的质量比为50%以上。

所述的醛类化合物为甲醛、糠醛、三聚甲醛中的一种或几种，其中，甲醛：糠醛的质量比为1:0.5，甲醛:三聚甲醛的质量比为1.5:1。

所述的纳米纤维素为秸秆、木材及其加工剩余物中的一种或几种以上提取，

其中，秸秆：木材的重量比为1:1，秸秆：木材加工剩余物的重量比为2:1。

 所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或二种以上。其中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷：γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的质量比为1:0.5，γ-氨丙基三乙氧基硅烷：γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的质量比为1:1:1。

 所述的催化剂为氨水、氯化铵、氢氧化钠其中的一种或二种以上，其中，氯化铵：氢氧化钠的质量比为1:0.5。

 所述的稀释剂为二甲苯、乙醇、环己酮其中的一种或二种以上，其中，二甲苯：乙醇的质量比为2:1。

新型纳米改性生漆的制造方法，包括如下步骤：

1）首先从安康漆、汉中漆、城口漆、毛坝漆、秦岭漆或者其他地区所产生漆中分离提取漆酚，然后对漆酚溶液加热至60℃~100℃，加入配方量的醛类化合物和催化剂进行合成反应2~6小时，反应结束后升温脱水；

2）脱水后，待反应物温度降至110℃；

3）硅烷偶联剂加无水乙醇配成0.5~1%的溶液，加入纳米二氧化硅，超声波分散30分钟，烘箱干燥3~6小时，得到硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅；

4）将配方量纳米纤维素、硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅与稀释剂共混；

步骤5），将步骤4）的共混溶液加入到步骤2）得到的反应物中，在100℃~145℃条件下，反应1~5小时进行合成，到达反应时间，停止加热，降至室温，即得新型纳米改性生漆。

所述的醛类化合物为甲醛、糠醛、三聚甲醛中的一种或几种，

其中，甲醛：糠醛的质量比为1:0.5，甲醛:三聚甲醛的质量比为1.5:1。

所述的催化剂为氨水、氯化铵、氢氧化钠其中的一种或几种，

其中，氯化铵：氢氧化钠的质量比为1:0.5。

所述的稀释剂为二甲苯、乙醇、环己酮其中的一种或几种，

其中，二甲苯：乙醇的质量比为2:1。

以下通过具体的实施例对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的技术范围。

实施例1

 本实施例的新型纳米改性生漆及其制备方法中，各组分的质量百分比如下：

                                                 

按上述质量比配方，所述漆酚选用从安康漆、汉中漆、城口漆、毛坝漆、秦岭漆或者其他地区所产生漆之一种或一种以上提取，煎盘分数65%以上，漆酚含量为50%以上。

按上述质量比配方，将漆酚溶液加热至60℃，保温，加热甲醛和催化剂反应3小时，反应结束后升温脱水。脱水后，待反应物温度降至110℃，待用。另外，将硅烷偶联剂加无水乙醇配成0.5~1%的溶液，加入纳米二氧化硅，超声波分散30分钟，烘箱干燥3~6小时，得到硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅，然后，将配方量纳米纤维素、硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅与稀释剂共混，将共混溶液加入到之前脱水降温至110℃的反应物中，在110℃条件下反应1.5小时进行合成，到达反应时间，停止加热，降至室温，即得新型纳米改性生漆。

实施例2

 本实施例的新型纳米改性生漆及其制备方法中，各组分的质量百分比如下：

 

按上述质量比配方，所述漆酚选用从安康漆、汉中漆、城口漆、毛坝漆、秦岭漆或者其他地区所产生漆之一种或一种以上提取，煎盘分数65%以上，漆酚含量为50%以上。

按上述质量比配方，将漆酚溶液加热至60℃，保温，加热甲醛和催化剂反应3小时，反应结束后升温脱水。脱水后，待反应物温度降至110℃，待用。另外，将硅烷偶联剂加无水乙醇配成0.5~1%的溶液，加入纳米二氧化硅，超声波分散30分钟，烘箱干燥3~6小时，得到硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅，然后，将配方量纳米纤维素、硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅与稀释剂共混，将共混溶液加入到之前脱水降温至110℃的反应物中，在110℃条件下反应1.5小时进行合成，到达反应时间，停止加热，降至室温，即得新型纳米改性生漆。

上述实施例制备的新型纳米改性生漆的技术性能参见表1。

表1 耐高温涂料件性能指标

Claims (10)

1.一种纳米改性生漆，其特征在于，由下列原料及其质量百分比组成：漆酚15%~40%，醛类化合物4~6%，纳米纤维素/纳米二氧化硅杂化填料0.01%~10%，硅烷偶联剂0.01~1%，催化剂0.5%~2.5%，稀释剂40%~60%，上述原料的百分比之和为100%。

2.根据权利要求1所述的纳米改性生漆及其制备方法，其特征在于：所述的漆酚是从安康漆、汉中漆、城口漆、毛坝漆、秦岭漆中的一种或二种以上提取，其中，安康漆：汉中漆：城口漆的质量比为1:1.5:1，安康漆：秦岭漆是的质量比为1:0.5，城口漆：毛坝漆：秦岭漆的质量比为1.5:1:0.5，煎盘分数65%以上，漆酚含量为50%以上。

3.根据权利要求1所述的纳米改性生漆，其特征在于，所述的醛类化合物为甲醛、糠醛、三聚甲醛中的一种或几种，其中，甲醛：糠醛的质量比为1:0.5，甲醛:三聚甲醛的质量比为1.5:1。

4.根据权利要求1所述的新型纳米改性生漆，其特征在于，所述的纳米纤维素为秸秆、木材及其加工剩余物中的一种或几种以上提取，其中，秸秆：木材的重量比为1:1，秸秆：木材加工剩余物的重量比为2:1。

5.根据权利要求1所述的纳米改性生漆，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或二种以上，其中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷：γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的质量比为1:0.5，γ-氨丙基三乙氧基硅烷：γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的质量比为1:1:1。

6.根据权利要求1所述的纳米改性生漆，其特征在于，所述的催化剂为氨水、氯化铵、氢氧化钠中的一种或二种以上，其中，氯化铵：氢氧化钠的质量比为1:0.5。

7.根据权利要求1所述纳米改性生漆及其制造方法，其特征在于，所述的稀释剂为二甲苯、乙醇、环己酮其中的一种或二种以上，其中，二甲苯：乙醇的质量比为2:1。

8.如权利要求1所述的纳米改性生漆的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1）首先从安康漆、汉中漆、城口漆、毛坝漆、秦岭漆或者其他地区所产生漆中分离提取漆酚，然后对漆酚溶液加热至60℃~100℃，加入配方量的醛类化合物和催化剂进行合成反应2~6小时，反应结束后升温脱水；

2）脱水后，待反应物温度降至110℃；

3）硅烷偶联剂加无水乙醇配成0.5~1%的溶液，加入纳米二氧化硅，超声波分散30分钟，烘箱干燥3~6小时，得到硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅；

4）将配方量纳米纤维素、硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅与稀释剂共混；

步骤5），将步骤4）的共混溶液加入到步骤2）得到的反应物中，在100℃~145℃条件下，反应1~5小时进行合成，到达反应时间，停止加热，降至室温，即得新型纳米改性生漆。

9.根据权利要求8所述的新型纳米改性生漆的制造方法，其特征在于，所述的醛类化合物为甲醛、糠醛、三聚甲醛中的一种或几种，其中，甲醛：糠醛为1:0.5，甲醛:三聚甲醛的质量比为1.5:1。

10.根据权利要求8所述的纳米改性生漆的制造方法，其特征在于，所述的催化剂为氨水、氯化铵、氢氧化钠中的一种或几种，其中，氯化铵：氢氧化钠的质量比为1:0.5；所述的稀释剂为二甲苯、乙醇、环己酮其中的一种或几种，其中，二甲苯：乙醇的质量比为2:1。