CN104910796B - 一种长江中下游潮湿环境木质古建筑防霉防蛀涂料 - Google Patents

一种长江中下游潮湿环境木质古建筑防霉防蛀涂料 Download PDF

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Abstract

一种长江中下游潮湿环境木质古建筑防霉防蛀涂料及其制备方法,由甲乙两种组分按照质量配比为1:2配比构成,按质量份数计,所述甲组分包括以下组分和含量:丙烯酸聚氨酯水分散体90~120份,触变剂0.5~1.5份,去离子水5~20份;按质量份数计,所述乙组分包括以下组分和含量:丙二醇甲醚醋酸酯2~8份,分散剂0.5~5份,消泡剂0.2~0.8,去离子水10~30份,超细滑石粉10~40份,高岭土10~40份,铁红10~30份,甲基膦酸二甲酯0.8~1.2份,纳米氧化银防霉剂10~20份,植物防蛀剂4~8份;本发明还公开了该涂料的制备方法。本发明的涂料具有防水、防火、防霉和防蛀的功能,且绿色环保。

Description

一种长江中下游潮湿环境木质古建筑防霉防蛀涂料
技术领域
[0001] 本发明涉及一种涂料技术,尤其是一种长江中下游潮湿环境木质古建筑防霉防蛀 涂料及其制备方法,属于涂料技术领域D
背景技术
[0002] 我国是一个有着丰富传统文化的国家,其中,木质古建筑是极为重要的一个部分, 我们从中可以看出同一时期其他科学的发展情况和当时所达到的水平,它们是国家不可再 生的珍贵历史遗产,是国家文明的重要标志,是民族的宝贵财富。因此,保护古建筑的工作 就显得尤为重要。
[0003] 目前,木质古建筑保护存在三个问题:第一,古建筑中的各种木材构件具有良好地 燃烧和传播火焰性能,而且古建筑屋顶严实紧密,在发生火灾时,屋顶内部的烟热不易散 发,温度容易积聚,迅速导致“轰燃”,特别是高大的古建筑;古建筑大多采用组群平面布局, 以庭院为组合单位,这种群体相连,成组布置高低错落,疏密相间,殿堂之间飞檐搭接,廊道 相连,使得建筑物之间防火间距不足,缺少安全空间,易造成失火后无法控制,同时在氧气 充足的条件下,火势迅速蔓延,株连成片,产生不可控制的局面;第二,木质古建筑历经千年 被水和水汽浸湿后,很容易发霉和腐烂,因此涂料是一种重要的功能性建筑材料,多功能涂 料的研制取得了很大进步,但目前市场上具有防火、防水、防霉和防蛀的木质古建筑保护涂 料较少。
[0004] 目前,国内外在防霉和防蛀涂料方面的研宄也较多,例如中国专利,申请号: CN201110049360.7,发明名称:一种复合式木材防腐防蛀技术,其公开了预防性的木材表面 涂剂,结合焦油防虫、微胶囊抗菌奈米材料、及结晶材料固着技术,解决的是木材防腐防虫 技术对环境的污染和危害,防腐防虫的效率不足,以及施工方式的局限性的问题;再如中国 专利,申请号:CN93112439.5,发明名称:薰蒸防霉防蛀涂料及其应用,其设计了适于涂覆于 包装纸、膜、成品袋及各种卡片表层以制成防霉防蛀的卡片、防霉防蛀的袋、纸、膜的涂料; 再如中国专利,申请号:CN201110413043.9,发明名称:一种防潮防霉涂料及其制备方法,涉 及建筑墙面的装饰与保护领域,对潮湿环境中建筑物墙面的防护,营养富集的环境中墙面 的防护等;再如中国专利,申请号:CN201410029270.5,发明名称:一种防霉防蛀杀菌涂料及 其制备方法,是为了解决用于救生衣的防霉涂料功能单一,没有防蛀杀菌功能,且没有针对 预防救生衣发霉的涂料的问题。
[0005]但是上述所述的目前的技术中并没有针对木质古建筑研究开发的既具有防火、防 水的功能,又同时具有防霉和防蛀的木质古建筑保护涂料,特别是长江中下游潮湿环境木 质古建筑防霉防蛀涂料目前市场上还没有。
发明内容
[0006]本发明的主要目的是为了解决现有技术中的缺陷,提供一种既具有防水、防火的 功能,又具有防霉和防蛀性能,而且绿色环保可涂刷在木质古建筑物的内外墙等场合的长 江中下游潮湿环境木质古建筑防霉防蛀涂料及其制备方法。
[0007]本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到:
[0008] —种长江中下游潮湿环境木质古建筑防霉防蛀涂料,由甲乙两种组分按照质量配 比为1:2配比构成,按质量份数计,所述甲组分包括以下组分和含量:
[0009]丙烯酸聚氨酯水分散体90〜120份;
[0010] 触变剂0.5〜1.5份;
[0011] 去离子水5〜20份;
[0012] 按质量份数计,所述乙组分包括以下组分和含量:
[0013] 丙二醇甲醚醋酸酯2〜8份;
[0014] 分散剂0.5〜5份;
[0015] 消泡剂0.2 〜0.8;
[0016] 去离子水10〜30份;
[0017] 超细滑石粉10〜40份;
[0018] 高岭土 10〜40份;
[0019] 铁红10〜30份;
[0020] 甲基膦酸二甲酯
[0021] 纳米氧化银防霉剂10〜20份;
[0022] 植物防蛀剂4〜8份。
[0023]进一步的,所述触变剂为螯合型醇胺钛酸酯。
[0024]进一步的,所述分散剂为聚丙烯酸铵盐类分散剂。
[0025]进一步的,所述消泡剂为有机硅消泡剂。
[0026]进一步的,所述纳米氧化银防霉剂是以螺旋碳纤维为载体,采用磁控溅射镀银方 法制备。
[0027]进一步的,所述植物防蛀剂是由香樟树叶、艾叶和薰衣草按质量配比2:2:1进行提 取的。
[0028] 一种长江中下游潮湿环境木质古建筑防霉防蛀涂料的制备方法,步骤包括:
[0029]步骤(1):植物防蛀剂制备,1)采集新鲜香樟树叶、艾叶和薰衣草并干燥脱水至含 水率质量分数在10%以下,香樟树叶、艾叶和薰衣草按质量配比2:2:1粉碎至浆状;2)按lg 浆料与20ml无水乙醇配比加入烧杯中制成混合液,置于恒温水浴槽在50°C下提取lh;3)将 混合液在低速大容量离心机中以3000r/min的速度进行离心并过滤植物残渣,然后对余液 进行浓缩回收乙醇,得植物防蛀剂;
[0030]步骤(2):纳米氧化银防霉剂制备,1)螺旋碳纤维制备,采用卧式炉基板法,以乙炔 为碳源,以镍板为催化剂,PCL3为助催化剂,用化学气相生长法制备螺旋形手性碳纤维,工 艺参数:反应温度6即〜700 °C,氩气流量20〜40ml/min,乙炔气流量20〜30ml/min,氢气流 量5〇〜70ml/min,PCL3流量0. 〇3〜0• 〇5ml/min;2)螺旋碳纤维镀银,运用Ar气进行磁控溅 射Ag靶,Ag靶放在强磁靶上,将长有螺旋碳纤镍板置于磁控派射仪样品台上,镀银3分钟,工 艺参数:真空度预设为1 X l〇_4mbar,濺射电流:100mA,沉积速率:lOnm/min; 3)将实验制得 的镀镍螺旋碳纤维在中温管式炉内进行热处理,工艺条件为:40(TC下保温1小时,冷却后 获得纳米氧化银防霉剂;
[0031] 步骤(3):按配方量的触变剂和去离子水加入搅拌器混合,在3〇〇r/min的速度搅 拌下,再加入丙烯酸聚氨酯水分散体,高速分散30 min,得到甲组分;
[0032] 步骤(4):按配方量将分散剂、消泡剂、丙二醇甲醚醋酸酯和去离子水加入备料锅 中均匀混合,在l〇〇〇r/min的速度下搅拌,加入铁红、超细滑石粉、高岭土、甲基膦酸二甲酯、 纳米氧化银防霉剂、植物防蛀剂,在高速分散机上低速分散,然后高速分散,在高剪切力的 作用下,砂磨分散直到细度小于20WI1,得到乙组分;
[0033] 步骤(5):施工时需将所述甲组分、乙组分按配方量质量配比为1:2混合,均匀搅 拌,熟化lOmin后即可使用。
[0034]本发明的有益技术效果:
[0035] 1.本发明研制的一种长江中下游潮湿环境木质古建筑防霉防蛀涂料主要成膜物 质是由丙烯酸聚氨酯水分散体和丙二醇甲醚醋酸酯在一定工艺条件下分散而成,固化后的 漆膜具有高交联密度、附着力强、高硬度和高固含量等特征,以及极好的耐水、耐化学品性 能,适用于木质建筑的外墙防水施工,及室内的防水施工。
[0036] 2.本发明研制的一种长江中下游潮湿环境木质古建筑防霉防蛀涂料中的阻燃剂 使用外观装饰性好的非膨胀型甲基膦酸二甲酯,防火效果好适用于木质建筑的内外墙。
[0037] 3.本发明通过在涂料中加入纳米氧化银防霉剂,涂料施工后的涂层对霉菌具有很 强的灭杀作用,该涂料可刷涂在木质古建筑等表面防止霉斑,降低木质古建筑的腐烂速度, 利用香樟树叶、艾叶和薰衣草制成的防蛀剂,不仅防蛀效果好而且绿色环保无污染。
[0038] 4.本发明采用的两次施工成膜的厚度可达百微米,成本低,生产工艺简单,涂料漆 膜厚度100M!以上,霉菌15d的死亡率接近或达到100%,黑皮毛蠹17d的死亡率接近或达到 100%,对蛀虫有明显的致死作用,耐水性大于240h,通过木棒垂直燃烧法测得失重率小于 1 %、炭化高度小于l〇cm。
具体实施方式
[0039] 为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案,下面结合实施例对本发 明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
[0040] 实施例1:
[0041] 本实施例1所提供的一种长江中下游潮湿环境木质古建筑防霉防蛀涂料,其由甲 乙两种组分按照质量配比为1:2配比构成,按质量份数计,所述甲组分包括以下组分和含 量:
[0042]丙烯酸聚氨酯水分散体100份;
[0043] 触变剂1.0份;
[0044] 去离子水5份;
[0045] 按质量份数计,所述乙组分包括以下组分和含量:
[0046] 丙二醇甲醚醋酸酯3份;
[0047]分散剂1份;
[0048] 去离子水15份;
[0049] 消泡剂 0.5;
[0050] 超细滑石粉20份;
[0051]高岭土 15 份;
[0052]甲基膦酸二甲酯0.8份;
[0053] 铁红15份;
[0054] 纳米氧化银防霉剂10份;
[0055] 植物防蛀剂4份。
[0056]其中,所述触变剂为螯合型醇胺钛酸酯;所述分散剂为聚丙烯酸铵盐类分散剂;所 述消泡剂为有机娃消泡剂;所述纳米氧化银防霉剂是以螺旋碳纤维为载体,采用磁控溅射 镀银方法制备;所述植物防蛀剂是由香樟树叶、艾叶和薰衣草按质量配比2:2:1进行提取 的。
[0057] 一种长江中下游潮湿环境木质古建筑防霉防蛀涂料的制备方法,步骤包括:
[0058]步骤(1):植物防蛀剂制备,1)采集新鲜香樟树叶、艾叶和薰衣草并干燥脱水至含 水率质量分数在10%以下,香樟树叶、艾叶和薰衣草按质量配比2:2:1粉碎至浆状;2)按lg 浆料与20ml无水乙醇配比加入烧杯中制成混合液,置于恒温水浴槽在50°C下提取lh;3)将 混合液在低速大容量离心机中以3000r/min的速度进行离心并过滤植物残渣,然后对余液 进行浓缩回收乙醇,得植物防蛀剂;
[0059] 步骤(2):纳米氧化银防霉剂制备,1)螺旋碳纤维制备,采用卧式炉基板法,以乙炔 为碳源,以镍板为催化剂,PCL3为助催化剂,用化学气相生长法制备螺旋形手性碳纤维,工 艺参数:反应温度650〜700°C,氩气流量20〜40ml/min,乙炔气流量20〜30ml/min,氢气流 量50〜70ml/min,PCL3流量0.03〜0• 05ml/min; 2)螺旋碳纤维镀银,运用Ar气进行磁控派 射Ag靶,Ag靶放在强磁靶上,将长有螺旋碳纤镍板置于磁控濺射仪样品台上,镀银3分钟,工 艺参数:真空度预设为1 X 10_4mbar,減射电流:100mA,沉积速率:10nm/min;3)将实验制得 的镀镍螺旋碳纤维在中温管式炉内进行热处理,工艺条件为:400°C下保温1小时,冷却后 获得纳米氧化银防霉剂;
[0060]步骤(3):按配方量的触变剂和去离子水加入搅拌器混合,在300r/min的速度搅 拌下,再加入丙烯酸聚氨酯水分散体,高速分散30 min,得到甲组分;
[0061]步骤(4):按配方量将分散剂、消泡剂、丙二醇甲醚醋酸酯和去离子水加入备料锅 中均匀混合,在l〇〇〇r/min的速度下搅拌,加入铁红、超细滑石粉、高岭土、甲基膦酸二甲酯、 纳米氧化银防霉剂、植物防蛀剂,在高速分散机上低速分散,然后高速分散,在高剪切力的 作用下,砂磨分散直到细度小于20wn,得到乙组分;
[0062] 步骤(5):施工时需将所述甲组分、乙组分按配方量质量配比为1:2混合,均匀搅 拌,熟化lOmin后即可使用。
[0063] 性能测试:
[0064] 耐水性:将涂漆样板面积的2/3浸泡到蒸馏水中,242h后取出涂层无起泡、无失光、 无变色和无脱落等破坏现象。
[0065]防火性:将涂好该涂料的木棒试件放在燃烧柜内盛酒精的燃烧盘上,点火燃烧100 秒钟熄火,测得失重率0.93%、炭化高度9.6cm。
[0066]防霉性:将该涂料刷涂在铝板上,两道间隔4h,干膜厚度90〜100WH,将样板置于 实验环境条件:25± 1 °C,相对湿度55 ± 3%下养护7d。按照国家标准GB/Tl741-2〇07漆膜耐 霉菌性测试方法,采用黑箱法将9种混合霉菌包括黑曲霉、黄曲霉、球毛亮霉、枯青霉、绿色 木霉、出芽短梗霉等菌种接种在漆膜上,将样板放在温度22〜24 °C、湿度>95%的黑箱子里 培养,28天漆膜表面无变化。
[0067]防蛀:按照国家标准FZ/T 20004-91并参考IWSTM25标准,采用熏蒸法测试,黑皮毛 蠹17d的死亡率接近或达到1〇〇%。
[0068] 实施例2:
[0069]本实施例2所提供的一种长江中下游潮湿环境木质古建筑防霉防蛀涂料,由甲乙 两种组分按照质量配比为1:2配比构成,按质量份数计,所述甲组分包括以下组分和含量: [0070]丙烯酸聚氨酯水分散体11〇份;
[0071] 触变剂1.0份;
[0072] 去离子水5份;
[0073]按质量份数计,所述乙组分包括以下组分和含量:
[0074]丙二醇甲醚醋酸酯5份;
[0075]分散剂1份;
[0076] 去离子水15份;
[0077]消泡剂 0.5; t〇〇78] 超细滑石粉20份;
[0079]高岭土 15份;
[0080]甲基膦酸二甲酯1份;
[0081] 铁红15份;
[0082]纳米氧化银防霉剂15份;
[0083] 植物防蛀剂6份。
[0084]其中,所述触变剂为螯合型醇胺钛酸酯;所述分散剂为聚丙烯酸铵盐类分散剂;所 述消泡剂为有机硅消泡剂;所述纳米氧化银防霉剂是以螺旋碳纤维为载体,采用磁控戮射 镀银方法制备;所述植物防蛀剂是由香樟树叶、艾叶和薰衣草按质量配比2: 2:1进行提取 的。
[0085]其制备方法同实施例1,这里不再赘述。
[0086]性能测试:
[0087]耐水性:将涂漆样板面积的2/3浸泡到蒸馏水中,280h后取出涂层无起泡、无失光、 无变色和无脱落等破坏现象。
[0088]防火性:将涂好该涂料的木棒试件放在燃烧柜内盛酒精的燃烧盘上,点火燃烧100 秒钟熄火,测得失重率0 • 89 %、炭化高度9. lcm。
[0089]防霉性:将该涂料刷涂在铝板上,两道间隔4h,干膜厚度90〜100um,将样板置于 实验环境条件:25± 1。(:,相对湿度55±3%下养护7d。按照国家标准GB/T1741-2007漆膜耐 霉菌性测试方法,采用黑箱法将9种混合霉菌包括黑曲霉,黄曲霉,球毛亮霉,枯青霉,绿色 木霉,出芽短梗霉等菌种接种在漆膜上,将样板放在温度22〜24。(:、湿度>95%的黑箱子里 培养,32天漆膜表面无变化。
[0090]防蛀:按照国家标准FZ/T 20004-91并参考IWSTM25标准,采用熏蒸法测试,黑皮毛 蠢15d的死亡率接近或达到100 %。
[0091]实施例3:
[0092]本实施例3所提供的一种长江中下游潮湿环境木质古建筑防霉防蛀涂料,由甲乙 两种组分按照质量配比为1:2构成,按质量份数计,所述甲组分包括以下组分和含量:
[0093]丙烯酸聚氨酯水分散体120份;
[0094] 触变剂1.〇份;
[0095] 去离子水5份;
[0096]按质量份数计,所述乙组分包括以下组分和含量:
[0097]丙二醇甲醚醋酸酯8份;
[0098]分散剂1份;
[00"] 去离子水15份;
[0100] 消泡剂 〇.5;
[0101] 超细滑石粉20份;
[0102] 高岭土 15 份;
[0103]甲基膦酸二甲酯1份;
[0104] 铁红15份;
[0105] 纳米氧化银防霉剂20份;
[0106] 植物防蛀剂8份。
[0107]其中,所述触变剂为螯合型醇胺钛酸酯;所述分散剂为聚丙烯酸铵盐类分散剂;所 述消泡剂为有机硅消泡剂;所述纳米氧化银防霉剂是以螺旋碳纤维为载体,采用磁控派射 镀银方法制备;所述植物防蛀剂是由香樟树叶、艾叶和薰衣草按质量配比2: 2:1进行提取 的。
[0108] 其制备方法同实施例1,这里不再赘述。
[0109] 性能测试:
[0110] 耐水性:将涂漆样板面积的2/3浸泡到蒸馏水中,300h后取出涂层无起泡、无失光、 无变色和无脱落等破坏现象。
[0111]防火性:将涂好该涂料的木棒试件放在燃烧柜内盛酒精的燃烧盘上,点火燃烧100 秒钟熄火,测得失重率0 • 85 %、炭化高度8.8cm。
[0112]防霉性:将该涂料刷涂在铝板上,两道间隔4h,干膜厚度90〜100細,将样板置于 实验环境条件:25土 1°C,相对湿度55 ± 3%下养护7d。按照国家标准GB/T1741-2007漆膜耐 霉菌性测试方法,采用黑箱法将9种混合霉菌包括黑曲霉、黄曲霉、球毛亮霉、枯青霉、绿色 木霉、出芽短梗霉等菌种接种在漆膜上,将样板放在温度22〜24 °C、湿度>95%的黑箱子里 培养,35天漆膜表面无变化。
[0113]防蛀:按照国家标准FZ/T 20004-91并参考IWSTM25标准,采用熏蒸法测试,黑皮毛 蠹13d的死亡率接近或达到100 %。
[0114]经过上述3种实施例方法以及多次实验制备的该种水性木质古建筑保护涂料,通 过在防水防火涂料中加入纳米氧化银防霉剂、植物防蛀剂,涂料施工后在木质古建筑文物 表面形成具有防火、防水、防霉和防蛀涂层,该涂料可刷涂在木质古建筑物的内外墙等场 合,在木质建筑文物保护领域具有广泛的应用。
[0115]以上所述,仅为本发明专利优选的实施例,但本发明专利的保护范围并不局限于 此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内,根据本发明专利的技 术方案及其构思加以等同替换或改变,都属于本发明专利的保护范围。

Claims (1)

1. 一种长江中下游潮湿环境木质古建筑防霉防蛀涂料,由甲乙两种组分按照质量配比 为1:2配比构成,按质量份数计,所述甲组分包括以下组分和含量: 丙烯酸聚氨酯水分散体90〜120份; 触变剂0.5〜1.5份; 去离子水5〜20份; 按质量份数计,所述乙组分包括以下组分和含量: 丙二醇甲醚醋酸酯2〜8份; 分散剂0.5〜5份; 消泡剂0.2〜0.8; 去离子水10〜30份; 超细滑石粉10〜40份; _岭土 10〜40份; 铁红10〜30份; 甲基膦酸二甲酯0.8〜1.2份; 纳米氧化银防霉剂10〜20份; 植物防蛀剂4〜8份; 其特征在于:所述长江中下游潮湿环境木质古建筑防霉防蛀涂料的制备方法,包括如 下步骤: 步骤(1):植物防蛀剂制备;包括如下步骤:1)采集新鲜香樟树叶、艾叶和薰衣草并干燥 脱水至含水率在10%以下,香樟树叶、艾叶和薰衣草按质量配比2:2:1粉碎至浆状;2)按lg 浆料与20mL无水乙醇配比加入烧杯中制成混合液,置于恒温水浴槽在50°C下提取lh; 3)将 混合液在低速大容量离心机中以3〇〇〇r/tnin的速度进行离心并过滤植物残渣,然后对余液 进行浓缩回收乙醇,得植物防蛀剂; 步骤(2):纳米氧化银防霉剂制备;包括如下步骤:1)螺旋碳纤维制备,采用卧式炉基板 法,以乙炔为碳源,以镍板为催化剂,PC13为助催化剂,用化学气相生长法制备螺旋形手性 碳纤维,工艺参数:反应温度650〜700°C,氩气流量20〜40mL/min,乙炔气流量20〜30mL/ min,氢气流量5〇〜7〇mL/min,PCI3流量0 • O3〜〇 • 〇5mL/min; 2)螺旋碳纤维镀银,运用Ar气 进行磁控溅射Ag靶,Ag靶放在强磁靶上,将长有螺旋碳纤维镍板置于磁控溅射仪样品台 上,镀银3分钟,工艺参数:真空度预设为1 X l(T4mbar,溅射电流:100mA,沉积速率:lOrnn/ min;3)将实验制得的镀银螺旋碳纤维在中温管式炉内进行热处理,工艺条件为:400°C下保 温1小时,冷却后获得纳米氧化银防霉剂; 步骤(3):按配方量的触变剂和去离子水加入搅拌器混合,在300r/min的速度搅拌下, 再加入丙烯酸聚氨酯水分散体,高速分散3〇min,得到甲组分; 步骤(4):按配方量将分散剂、消泡剂、丙二醇甲醚醋酸酯和去离子水加入备料锅中均 匀混合,在l〇〇〇r/min的速度下搅拌,加入铁红、超细滑石粉、高岭土、甲基膦酸二甲酯、纳米 氧化银防霉剂、植物防蛀剂,在高速分散机上低速分散,然后高速分散,在高剪切力的作用 下,砂磨分散直到细度小于2〇Wn,得到乙组分; 步骤(5):施工时需将所述甲组分、乙组分按配方量质量配比为1:2混合,均匀搅拌,熟 化lOmin后即可使用。
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