CN104073105A - 一种竹材耐光老化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种竹材耐光老化剂及其制备方法，属于竹材加工试剂技术领域。该竹材耐光老化剂由苯并三唑4～8%、丙烯酸树脂55～70%、乙酸乙酯25～35%和无水酒精1～5%混合制成。上述的一种竹材耐光老化剂，设计合理，将苯并三唑、丙烯酸树脂、乙酸乙酯和无水酒精按照特定的比例混合在一起，使各组分达到协同增效作用，当其涂布在竹材时，能够达到良好的紫外线屏蔽效果，并且显著提高竹材在光老化时的色度稳定性。

Description

一种竹材耐光老化剂及其制备方法

技术领域

本发明属于竹材加工试剂技术领域，具体涉及一种竹材耐光老化剂及其制备方法。

背景技术

竹材是一种可持续利用的高分子生态环境材料，其色泽及纹理等深受人们喜爱。近年来，竹质产品的应用领域越来越广，从工艺品、日用品扩大到建筑用材等，应用地点也从室内扩大到室外。由于太阳光中紫外线波长短能量大，照射到竹材后致使其颜色改变、光泽度下降、胶合性能下降等，影响竹材及其制品使用寿命。因此，改善竹材的耐光老化性能是未来研究的一个重要的方向。

目前，耐光老化技术的主要途径通过表面涂层屏蔽紫外线，为了保留竹木材原始纹理，耐老化处理主要方向为透明涂层的研究，使用无机纳米氧化物来提高竹木材的耐老化性能是过去几年木材保护的一个热点，但是纳米颗粒较难分散和涂层透明性较差等制约其发展。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种竹材耐光老化剂及其制备方法的技术方案。

所述的一种竹材耐光老化剂，其特征在于由以下重量百分比含量的原料制成：

苯并三唑    4～8%

丙烯酸树脂  55～70%

乙酸乙酯    25～35%

无水酒精    1～5%。

所述的一种竹材耐光老化剂，其特征在于由以下重量百分比含量的原料制成：

苯并三唑    5～6%

丙烯酸树脂  60～65%

乙酸乙酯    28～32%

无水酒精    2～4%。

所述的一种竹材耐光老化剂，其特征在于所述的苯并三唑为UV-326、UV-327或UV-p。

所述的一种竹材耐光老化剂的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

将所述重量的丙烯酸树脂、乙酸乙酯和无水酒精混合，在转速800～1200r/min下搅拌10～20mins，静置25～35mins，再加入所述重量的苯并三唑，在转速800～1200r/min下搅拌15～25mins，然后盖上保鲜膜静置20～30mins后待用。

所述的一种竹材耐光老化剂在竹材耐光老化中的应用。

上述的一种竹材耐光老化剂，设计合理，将苯并三唑、丙烯酸树脂、乙酸乙酯和无水酒精按照特定的比例混合在一起，使各组分达到协同增效作用，当其涂布在竹材时，能够达到良好的紫外线屏蔽效果，并且显著提高竹材在光老化时的色度稳定性。

附图说明

图1（a）和图1（b）分别为试样A和试样B的UV-Vis光谱图；

图2为自然老化过程中△L*、△a*、△b*和△E的变化图；

图2中：Control为未涂布未老化试样，Blank为未涂布老化后试样，A为涂布配方A的试样，B为涂布配方B的试样。

具体实施方式

以下结合实施例来进一步说明本发明。

实施例1：一种竹材耐光老化剂

按丙烯酸树脂58.59%、乙酸乙酯32.19%、无水酒精3.25%和苯并三唑［UV-326：2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基 )-5-氯代苯并三唑］5.97%称取各原料；

先将丙烯酸树脂、乙酸乙酯和无水酒精混合，在转速1000r/min下搅拌30mins，静置30mins，再加入苯并三唑，在转速1000r/min下搅拌20mins，然后盖上保鲜膜静置25mins后待用。

实施例2：一种竹材耐光老化剂

按丙烯酸树脂55%、乙酸乙酯35%、无水酒精5%和苯并三唑［UV-327：2-（2-羟基-3，5-二丁叔基苯基）-5-氯代苯并三唑 ］5%称取各原料；

先将丙烯酸树脂、乙酸乙酯和无水酒精混合，在转速800r/min下搅拌20mins，静置25mins，再加入苯并三唑，在转速800r/min下搅拌25mins，然后盖上保鲜膜静置30mins后待用。

实施例3：一种竹材耐光老化剂

按丙烯酸树脂61%、乙酸乙酯30%、无水酒精1%和苯并三唑［UV-p：2-(2'-羟基-5'-甲基苯基 )苯并三唑］8%称取各原料；

先将丙烯酸树脂、乙酸乙酯和无水酒精混合，在转速1200r/min下搅拌10mins，静置35mins，再加入苯并三唑，在转速1200r/min下搅拌15mins，然后盖上保鲜膜静置20mins后待用。

实施例4：一种竹材耐光老化剂

按丙烯酸树脂70%、乙酸乙酯25%、无水酒精2%和苯并三唑［UV-326：2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基 )-5-氯代苯并三唑］3%称取各原料；

先将丙烯酸树脂、乙酸乙酯和无水酒精混合，在转速1200r/min下搅拌10mins，静置35mins，再加入苯并三唑，在转速1200r/min下搅拌15mins，然后盖上保鲜膜静置20mins后待用。

实施例5：一种竹材耐光老化剂

按丙烯酸树脂65%、乙酸乙酯28%、无水酒精2%和苯并三唑［UV-326：2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基 )-5-氯代苯并三唑］5%称取各原料；

先将丙烯酸树脂、乙酸乙酯和无水酒精混合，在转速1000r/min下搅拌10mins，静置35mins，再加入苯并三唑，在转速1000r/min下搅拌15mins，然后盖上保鲜膜静置20mins后待用。

比较例

按丙烯酸树脂64.56%、乙酸乙酯32.19%和无水酒精3.25%称取各原料；

先将丙烯酸树脂、乙酸乙酯和无水酒精混合，在转速1000r/min下搅拌30mins，静置30mins，然后盖上保鲜膜静置25mins后待用。

实验例

1实施材料与方法

1.1实验原料及涂层制备

取实施例1得到的试剂（配方B）和比较例得到的试剂（配方A）

1.2  试样制备

玻璃试样制备：使用50号涂膜涂布器将一定量的配方A和配方B均匀涂于尺寸为12.5*45*1 mm的玻璃片上，室内放置1天后置于125℃环境中处理1 h，冷却后使用游标卡尺测量玻璃片的厚度（b _{slide + film}），涂膜前玻璃片厚度为b_blank。通过控制涂布次数以得到不同厚度的涂层，实验得到三种不同厚度的涂层分别为0.05mm，0.10mm，0.15mm。

竹试样制备：毛竹（Phyllostachys heterocycla）采自浙江杭州、3～4年生、胸径8～12 cm，取尺寸20 mm×90 mm×5 mm的未经特殊处理的气干试样（含水率约为15%），使用50号涂膜涂布器将配方A和B均匀涂于竹试样近青面上，室内放置1天后待用，每组重复数6个。

1.3  光谱分析

使用紫外分光光度计（UV-2401 PC，岛津）测量玻璃试样的吸光度，测量范围为200 nm～700 nm，精度为1 nm，速度为中等。

1.4  自然老化

将竹试样置于浙江杭州（120.2 E ，30.3 N）露天样品架（倾角为15°，朝南）上，采用色度仪（CM-3600 d，柯尼卡美能达有限责任公司，日本）测试自然老化前后竹试样色度变化。

2  结果与分析

2.1  涂层的光谱分析

图1（a）和图1（b）分别为试样A和试样B的UV-Vis光谱图。从图1（a）可知，成膜物质AEA对光谱的吸收主要集中于200～250nm的紫外光区，对250～400nm的紫外光吸收量随着波长的增加而逐渐减少，对400～700nm的可见光基本不吸收。如图1（a）所示，随着涂层厚度的增加，成膜物质AEA对紫外光的吸收明显呈递增趋势，涂层厚度0.05mm、0.10mm和0.15mm的吸收峰值分别约为2.6、4.2和5（实验使用的UV-Vis分光光度计吸光度的极限值为5，此时透光率为1/105）。

竹木材光老化的主要原因是紫外光的辐射，然而辐射到海平面的紫外光主要分布于300～400nm。由于波长位于380～400nm处的紫外光接近于可见光区，其波长长、能量相对较弱，对竹木材破坏力相对较弱，因此引起竹木材自然光老化现象的主要因素是300～380nm的紫外光。配方B对UV-Vis光谱吸收曲线如图1（b）所示。与图1（a）相比，配方B对300～380nm的紫外光吸收量大幅增加，涂层厚度为0.05mm的玻璃片在波长为300～380nm的吸光度均值为2.62，根据Beer–Lambert’s 定律A=log₁₀ (100/%T) 计算得到此时透光率为0.24%，这一透光率值已经小于Lowry认为的耐老化标准即透光率小于1%。涂层厚度为0.10mm和0.15mm的玻璃试样在这一区域的吸光度均值分别为4.95和4.97，这一结果表明3种厚度的涂层（涂布配方B）都能较好地屏蔽波长范围为300～380nm的紫外光，从而保护涂层下方的易老化的基材。在200～250nm波长范围内，图1（b）的吸光度明显大于图1（a），这表明B配方中苯并三唑对波长位于此范围内的紫外线也有一定的吸收。从图1（b）还可以发现：随着涂层厚度的增加，吸收峰宽及峰面积明显增加。涂布配方B的试样对200～400nm的紫外光区大部分区域都有较强的吸收，涂布厚度为0.10mm和0.15mm的试样对400～420nm波长的紫光具有一定的吸收，三种试样对420～700nm的可见光基本无吸收，这一现象表明配方B属于透明的耐老化改性涂层。

2.2  竹试样自然老化时色度稳定性

将涂布配方A和配方B的试样A和试样B及空白试样（Blank）置于自然光照下老化处理，其中试样A和B的涂层厚度为0.05mm，老化16周后A、B、Blank和未涂布未老化的试样（Control）进行对比。从对比结果可以清晰得到B中竹片的纹理，直观的展示了配方B的透明性能。经过16周的老化，与Control相比，Blank试样表面颜色加深，从图2（色度参数L^*、a^*、b^*以及色差的变化图）也可以得到相同的结果，随着老化时间的增加，Blank试样L^*（明度值）急剧下降，并且伴随着红移（a^*值增加）、黄蓝指数b^*值先升后降。同样颜色出现加深、红移的还有试样A。然而老化16周后，试样B色泽与Control相比变化不明显，图2显示：B的明度值变化较小，老化16周后明度值仅下降3.85，红绿指数a^*和黄蓝指数b^*分别变化了+1.37和-2.68。图2中B的总色差△E前四周迅速增加，之后反而稍微降低，这与红绿指数a^*以及黄蓝指数b^*老化时先降后升有关。从总色差变化图还可以发现，经过16周老化后B试样的色差变化仅为4.90，约为Blank试样的总色差（15.23）的1/3，这说明配方B显著提高了竹片的色度稳定性。

3 结论

（1）涂层的光谱分析表明：与配方A（组分为丙烯酸树脂、乙酸乙酯和无水酒精）相比，配方B（组分为苯并三唑、丙烯酸树脂、乙酸乙酯和无水酒精）对300～380nm的紫外光吸收大幅增加；随着涂布厚度的增加，涂层的吸光度及吸收峰峰宽明显增加；B配方三种涂布厚度皆可达到良好的紫外线屏蔽效果。

（2）将涂布涂层厚度为0.05mm的试样A（涂布配方A）和试样B（涂布配方B）置于室外光老化处理发现，B试样在光老化时的色度稳定性得到显著提高，自然老化16周后总色差比空白试样（Blank）降低了67.8%。

对实施例2-5得到的竹材耐光老化剂进行如实验例相同的实验，最后也能达到相同的实验效果。

Claims (5)

1.一种竹材耐光老化剂，其特征在于由以下重量百分比含量的原料制成：

苯并三唑    4～8%

丙烯酸树脂  55～70%

乙酸乙酯    25～35%

无水酒精    1～5%。

2.如权利要求1所述的一种竹材耐光老化剂，其特征在于由以下重量百分比含量的原料制成：

苯并三唑    5～6%

丙烯酸树脂  60～65%

乙酸乙酯    28～32%

无水酒精    2～4%。

3.如权利要求1或2所述的一种竹材耐光老化剂，其特征在于所述的苯并三唑为UV-326、UV-327或UV-p。

4.如权利要求1或2所述的一种竹材耐光老化剂的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

将所述重量的丙烯酸树脂、乙酸乙酯和无水酒精混合，在转速800～1200r/min下搅拌10～20mins，静置25～35mins，再加入所述重量的苯并三唑，在转速800～1200r/min下搅拌15～25mins，然后盖上保鲜膜静置20～30mins后待用。

5.如权利要求1或2所述的一种竹材耐光老化剂在竹材耐光老化中的应用。