CN105038588A - 一种环保木蜡油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保木蜡油及其制备方法。所述环保木蜡油包括以下重量份的组分：植物油45～80份、天然生物蜡8～20份、萜烯树脂5～20份、天然树脂4～25份、催干剂0.1～1.0份、消泡剂0.1～0.5份、稳定剂0.1～0.5份、改性剂0.5～1.5份和防结皮剂0.1～0.5份。所述环保木蜡油的制备方法包括以下步骤：在氮气保护的条件下，将植物油置于反应釜中，升温至250～280℃并反应8～12小时，反应结束后冷却至80～90℃并保温，获得预聚合的植物油；在保温条件下，将天然生物蜡、萜烯树脂、天然树脂、催干剂、消泡剂、稳定剂、改性剂和防结皮剂依次加入所述预聚合的植物油中，混合搅拌后得到环保木蜡油。

Description

一种环保木蜡油及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，更具体地讲，涉及一种环保木蜡油及其制备方法。

背景技术

随着经济生活水平的提高，人们日益关注生活环境的健康问题，并且开始寻求绿色环保原料为主要成分的天然涂料来代替传统涂料。天然涂料由于其完全无毒、无害、健康的天然特性开始受到一部分人的欢迎，并开始逐渐被用于户内外装饰、装修等领域上。1991年，天然涂料开始在日本市场上出现。1998年开始，天然类涂料被欧洲大部分民众认可。2000年，各发达国家政府机关建议民众在公共领域的装修、防腐涂饰上采用天然涂料。2001年，欧洲“ENAV组织(天然涂料工业协会)”成立，签订了各种各样的协议并共同开发材料和制定行业标准。自此，以木蜡油为代表的环保天然涂料进入了快速发展通道并且市场份额逐年扩大，是一种很有发展前景的新型涂料。

木蜡油是以天然植物油和植物蜡为基料制备的涂料，不会产生任何有害气体，国外主要品牌所用植物油和植物蜡甚至为食品级，做到了完全健康环保。

木蜡油的用途十分广泛，特别适用于对环保性、耐久性要求很高的装修领域。过去主要用于对环保要求高的儿童房、星级酒店、别墅、度假村、仿古建筑等外墙装修上。近年来，木蜡油配方不断更新改进，开始大举进入木器家具、儿童玩具及金属防腐涂饰领域，如环保要求高的金属房间和饰品涂饰，也应用于潮湿环境如海上油井的防腐涂饰、隧道防腐、跨江跨海大桥防腐等，具有很大的市场空间。

相比于这些涂料，木蜡油的优势主要在于其的环保性且对环境无害。并且其成膜物质主要为植物油，因此对人的健康无害；其涂刷过程方便、简单，可在任何环境下涂刷，尤其适应于国内南方地区的潮湿环境，成膜性好、保护性强并在阻燃和附着力方面有很大的优势。

目前，国内外的木蜡油产品主要存在以下几点技术问题：

1)部分产品中仍然能够检测出甲苯、二甲苯等有机溶剂成分，或添加有化工类树脂产品，没有真正做到原料安全、环保；

2)由于产品原料本身的质量原因，导致部分产品的成膜效果较差；

3)木蜡油中的蜡和油两大类组分相容性不好，长时间贮存可能导致分层和析出，不便于长途运输和保存并且影响使用性能；

4)生产过程中植物油和生物蜡极易发生氧化等副反应，出现产品色泽加深、杂质量增多等缺陷，影响产品品质并影响木蜡油的配方开发。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述技术问题中的一个或多个。

本发明的目的在于提供一种成膜性优良、产品质量好、易储存且便于运输贮藏的环保木蜡油及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种环保木蜡油，所述环保木蜡油包括以下重量份的组分：

植物油45～80份；

天然生物蜡8～20份；

萜烯树脂5～20份；

天然树脂4～25份；

催干剂0.1～1.0份；

消泡剂0.1～0.5份；

稳定剂0.1～0.5份；

改性剂0.5～1.5份；

防结皮剂0.1～0.5份。

根据本发明的环保木蜡油的一个实施例，所述环保木蜡油包括以下重量份的组分：

植物油50～75份；

天然生物蜡10～18份；

萜烯树脂5～18份；

天然树脂6～20份；

催干剂0.1～0.8份；

消泡剂0.1～0.4份；

稳定剂0.2～0.5份；

改性剂0.8～1.2份；

防结皮剂0.1～0.4份。

根据本发明的环保木蜡油的一个实施例，所述植物油为菜籽油、棉籽油、花生油、棕榈仁油、亚麻油和桐油中的一种或多种。

根据本发明的环保木蜡油的一个实施例，所述天然生物蜡为甘蔗蜡、米糠蜡、虫蜡和羊毛脂蜡中的一种或多种。

根据本发明的环保木蜡油的一个实施例，所述天然树脂为柯巴树脂、波斯树脂和海松树脂中的一种或多种。

根据本发明的环保木蜡油的一个实施例，所述催干剂为有机酸金属皂盐，所述消泡剂为有机硅消泡剂。

根据本发明的环保木蜡油的一个实施例，所述防结皮剂为甲乙酮肟和丁酮肟中的一种或两种。

根据本发明的环保木蜡油的一个实施例，所述稳定剂为特丁基对苯二酚、2,4-二叔丁基苯酚和二特丁基对苯二酚中的一种或多种。

根据本发明的环保木蜡油的一个实施例，所述改性剂为脂肪醇聚氧乙烯甲基封端聚醚。

本发明的另一方面提供了一种上述环保木蜡油的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

在氮气保护的条件下，将植物油置于反应釜中，升温至250～280℃并反应8～12小时，反应结束后冷却至80～90℃并保温，获得预聚合的植物油；

在保温条件下，将天然生物蜡、萜烯树脂、天然树脂、催干剂、消泡剂、稳定剂、改性剂和防结皮剂依次加入所述预聚合的植物油中，混合搅拌后得到环保木蜡油。

本发明的环保木蜡油的产品配方中使用了天然树脂，利用了天然树脂优良的成膜性，提高了木蜡油的漆膜硬度和强度，增加了耐磨性，并扩展了木蜡油在户外装修等领域的应用范围；使用了作用与天然树脂相似但是成本更低的萜烯树脂，从而能够降低成本并更好地实现产品的产业化；使用了改性剂，大幅地提高了木蜡油中油和蜡两类组分的互溶效果，不仅有利于长途运输和长时间贮存，也提高了使用效果。此外，本发明还改进了制备方法，即在氮气保护环境下只对植物油组分进行预聚操作，从而避免了其他组分发生氧化副反应，提高并保证了产品质量。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例对本发明的环保木蜡油及其制备方法进行详细说明。

根据本发明的示例性实施例，本发明的环保木蜡油包括以下重量份的组分：植物油45～80份、天然生物蜡8～20份、萜烯树脂5～20份、天然树脂4～25份、催干剂0.1～1.0份、消泡剂0.1～0.5份、稳定剂0.1～0.5份、改性剂0.5～1.5份、防结皮剂0.1～0.5份。

其中，本发明所选用的植物油可以为菜籽油、棉籽油、花生油、棕榈仁油、亚麻油和桐油中的一种或多种，这些植物油均为天然成分，环保且易得。本发明选用的天然生物蜡可以为甘蔗蜡、米糠蜡、虫蜡和羊毛脂蜡中的一种或多种，这些生物蜡也均为天然成分，环保且易得。本发明的环保木蜡油选择了天然生物蜡、天然树脂和植物油作为主成分，真正做到安全环保。

由于现有的木蜡油在实际使用中普遍涂膜硬度低、强度差，限制了其在一些户外领域的使用。因此，本发明在木蜡油的配方中加入了天然树脂和萜烯树脂以改善其成膜性。具体地，天然树脂主要来源于植物渗(泌)出物的无定形半固体或固体有机物。从原料来源来讲，萜烯树脂也可认为是天然树脂的一种，但因为萜烯树脂产量大且用途广泛，目前已基本独立成为一类树脂原料。

本发明所使用的天然树脂可以为柯巴树脂、波斯树脂和海松树脂中的一种或多种，这些天然树脂的环保性好，并且其在木蜡油的使用过程中可显著增强涂膜硬度、强度和耐磨性，还可增强涂膜耐水性，具有很好的使用效果。萜烯树脂的作用与天然树脂相似，但由于萜烯树脂的产量大且价格便宜，将其应用在配方中可有效地降低成本并更好地实现产品的产业化，因此本发明中还加入了一定量的萜烯树脂与天然树脂共用，不仅能够利用树脂优良的成膜性能提高膜的硬度和强度以便于扩展木蜡油在户外装修中的应用范围，而且更为注重原料的经济性以便于产品生产的产业化。

木蜡油的涂膜靠空气中的氧气氧化干燥成膜，加入一定量的催干剂可以有效加速氧化干燥的过程，加快成膜。此外，催干剂不但能有效地加快涂料的成膜速度，而且对漆膜性能如硬度、附着力、抗水性、耐候性等的影响也较大。根据本发明，本发明所使用的催干剂可以为有机酸金属皂盐，例如环烷酸皂盐、脂肪酸皂盐、异辛酸皂盐等。

本领域技术人员均了解，若涂料中产生的气泡被带到湿膜中，则涂膜干燥过程中气泡的破灭会产生针孔、缩孔等缺陷，影响成膜质量。因此，为了防止在使用过程中产生泡沫，需要在木蜡油中加入消泡剂。消泡剂应具有较低的表面张力、不溶于发泡流体，并且能以极细的颗粒均匀地分布于发泡流体之中。根据本发明，所使用的消泡剂可以为有机硅消泡剂，例如硅油型有机硅消泡剂(主要成分为二甲基硅油)、乳液型有机硅消泡剂和聚醚改性型有机硅消泡剂等，其化学性质稳定、消泡作用强且用量低。

防结皮剂能防止木蜡油在贮藏或使用时表面结皮，并且不改变木蜡油的性能。本发明中使用的防结皮剂可以为甲乙酮肟和丁酮肟中的一种或两种，其能与催干剂的金属离子部分形成络合物使催干剂失去催干作用，而在成膜过程中，丁酮肟挥发而使络合物分解并恢复催干剂的催干作用。

木蜡油中的植物油组分在制备和长期贮存过程中，容易发生自由基氧化反应而导致油品质下降甚至发生哈败等副反应。稳定剂作为自由基吸收剂，可终止油脂自由基氧化反应，从而达到稳定木蜡油品质的效果。根据本发明，所使用的稳定剂可以为特丁基对苯二酚、2,4-二叔丁基苯酚和二特丁基对苯二酚中的一种或多种。其中，特丁基对苯二酚、2,4-二叔丁基苯酚和二特丁基对苯二酚中可提供氢质子与油脂自由基结合将其还原为甘三酯分子或与油脂过氧化自由基结合生成氢过氧化物以终止自由基连锁反应的传递，而生成的酚类自由基活性很低，可形成稳定的共振体或参与链终止反应，从而中断油脂的氧化。

此外，传统木蜡油的配方中并不注重生物蜡和植物油两种组分之间的相容性，这就造成了木蜡油在贮存过程中可能出现分层和析出的问题，不便于长途运输和保存，也影响使用效果。因此，本发明在环保木蜡油的配方中增加了改性剂以改善蜡与油之间的相容性。具体地，本发明中使用的改性剂为脂肪醇聚氧乙烯甲基封端聚醚，例如月桂醇聚氧乙烯甲基封端聚醚，这类改性剂分子中的活泼氢原子被甲基所取代，从而增强了油溶性。利用上述改性剂优良的油溶性和乳化性，可以大幅地提高油和蜡两类成分的互溶效果，不仅有利于所制备的木蜡油的长途运输和长时间贮存，也提高了木蜡油的使用效果。

更优选地是，本发明的环保木蜡油包括以下重量份的组分：植物油50～75份、天然生物蜡10～18份、萜烯树脂5～18份、天然树脂6～20份、催干剂0.1～0.8份、消泡剂0.1～0.4份、稳定剂0.2～0.5份、改性剂0.8～1.2份、防结皮剂0.1～0.4份。

此外，本发明还提供了上述环保木蜡油的制备方法。考虑到现有制备方法所存在的缺陷，本发明还对制备方法进行了一定的改进。

在现有的制备方法中，通常是在高温无氮气保护条件下进行预聚合反应，并且会在预聚合反应之前就加入生物蜡等物质，由此在高温条件下生物蜡容易发生氧化副反应，从而导致产品的色泽加深且杂质含量增多。本发明在氮气保护条件下，仅对植物油进行预聚合反应，从而避免了蜡的氧化，有利于提高产品的质量。

根据本发明的示例性实施例，所述制备方法包括以下步骤：

1)在氮气保护的条件下，将植物油置于反应釜中，升温至250～280℃并反应8～12小时，反应结束后冷却至80～90℃并保温，获得预聚合的植物油。

在本步骤中，主要进行的是植物油的预聚合处理，通过注重氮气保护操作并同时控制在适当温度范围内进行反应，从而有效解决了原料容易氧化的问题。具体地，本步骤是在氮气保护环境下只对植物油组分进行预聚合处理，避免了其他组分发生氧化副反应。预聚合反应的目的主要有两方面：一是通过植物油预聚合，增大预聚产物分子量，有利于预聚体在木材涂刷表面形成致密涂层，增加涂膜的物理性能；二是预聚合后，不饱和脂肪酸中的双键经空气中氧气加合形成过氧化物，再与另一不饱和脂肪酸加合作用，形成双氧碳氢化合物环。这样的两个或多个分子经氧化为媒介，然后再加合，就形成一个大分子。根据分子运动学说，分子量增大、运动能降低后会形成固体，从而能够达到缩短干燥时间的效果。

2)在保温条件下，将天然生物蜡、萜烯树脂、天然树脂、催干剂、消泡剂、稳定剂、改性剂和防结皮剂依次加入所述预聚合的植物油中，混合搅拌后得到环保木蜡油。

在本步骤中，向预聚合处理之后的植物油中依次加入配方中的各组分，混合搅拌15～30分钟后即可得到本发明的环保木蜡油。

在80～90度的保温条件下进行混合主要是考虑在此温度下其余组分可以与预聚后的木蜡油很好地融合；将搅拌时间控制为15～30分钟，主要是因为在此时间范围内木蜡油的各组分可以很好地融合，若时间太短则融合不充分，若时间太长则可能增加搅拌泡沫，反而要增大消泡剂用量。

下面将结合具体示例进一步说明本发明的环保木蜡油及其制备方法。

示例1：

在氮气保护的条件下，取菜籽油20份、棉籽油25份和桐油25份至反应釜中，升温至250℃并反应时间9小时，反应结束后冷却至85℃并保温，获得预聚合的植物油。

在保温条件下，将米糠蜡8.6份、虫蜡8份、萜烯树脂12份、柯巴树脂12份，环烷酸钴0.5份、二甲基硅油0.3份、特丁基对苯二酚0.3份、月桂醇聚氧乙烯甲基封端聚醚0.8份、丁酮肟0.3份依次加入预聚合的植物油中，混合搅拌15分钟，即得环保木蜡油。

示例2：

在氮气保护的条件下，取棕榈仁油18份、亚麻油26份和桐油26份至反应釜中，升温至260℃并反应时间10小时，反应结束后冷却至85℃并保温，获得预聚合的植物油。

在保温条件下，将甘蔗蜡7份、虫蜡8份、萜烯树脂13份、海松树脂16份、环烷酸钴0.8份、二甲基硅油0.4份、特丁基对苯二酚0.2份、2,4-二叔丁基苯酚0.2份、月桂醇聚氧乙烯甲基封端聚醚1.0和丁酮肟0.4份依次加入预聚合的植物油中，混合搅拌20分钟，即得环保木蜡油。

示例3：

在氮气保护的条件下，取花生油20份、亚麻油25份和菜籽油27份至反应釜中，升温至270℃并反应时间10小时，反应结束后冷却至85℃并保温，获得预聚合的植物油。

在保温条件下，将羊毛脂蜡7份、米糠蜡7份、萜烯树脂12份、波斯树脂10份、柯巴树脂10份、硬脂酸钴0.7份、二甲基硅油0.4份、特丁基对苯二酚0.3份、二特丁基对苯二酚0.2份、月桂醇聚氧乙烯甲基封端聚醚1.2份、丁酮肟0.2份和甲乙酮肟0.2份依次加入预聚合的植物油中，混合搅拌30分钟，即得环保木蜡油。

综上所述，本本发明的环保木蜡油的产品配方中使用了天然树脂，利用了天然树脂优良的成膜性，提高了木蜡油的漆膜硬度和强度，增加了耐磨性，并扩展了木蜡油在户外装修等领域的应用范围；使用了作用与天然树脂相似但是成本更低的萜烯树脂，从而能够降低成本并更好地实现产品的产业化；使用了改性剂，大幅地提高了木蜡油中油和蜡两类组分的互溶效果，不仅有利于长途运输和长时间贮存，也提高了使用效果。此外，本发明还改进了制备方法，即在氮气保护环境下只对植物油组分进行预聚操作，从而避免了其他组分发生氧化副反应，提高并保证了产品质量。

尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明的环保木蜡油及其制备方法，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改和变化。

Claims (10)

1.一种环保木蜡油，其特征在于，所述环保木蜡油包括以下重量份的组分：

植物油45～80份；

天然生物蜡8～20份；

萜烯树脂5～20份；

天然树脂4～25份；

催干剂0.1～1.0份；

消泡剂0.1～0.5份；

稳定剂0.1～0.5份；

改性剂0.5～1.5份；

防结皮剂0.1～0.5份。

2.根据权利要求1所述的环保木蜡油，其特征在于，所述环保木蜡油包括以下重量份的组分：

植物油50～75份；

天然生物蜡10～18份；

萜烯树脂5～18份；

天然树脂6～20份；

催干剂0.1～0.8份；

消泡剂0.1～0.4份；

稳定剂0.2～0.5份；

改性剂0.8～1.2份；

防结皮剂0.1～0.4份。

3.根据权利要求1所述的环保木蜡油，其特征在于，所述植物油为菜籽油、棉籽油、花生油、棕榈仁油、亚麻油和桐油中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的环保木蜡油，其特征在于，所述天然生物蜡为甘蔗蜡、米糠蜡、虫蜡和羊毛脂蜡中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的环保木蜡油，其特征在于，所述天然树脂为柯巴树脂、波斯树脂和海松树脂中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的环保木蜡油，其特征在于，所述催干剂为有机酸金属皂盐，所述消泡剂为有机硅消泡剂。

7.根据权利要求1所述的环保木蜡油，其特征在于，所述防结皮剂为甲乙酮肟和丁酮肟中的一种或两种。

8.根据权利要求1所述的环保木蜡油，其特征在于，所述稳定剂为特丁基对苯二酚、2,4-二叔丁基苯酚和二特丁基对苯二酚中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的环保木蜡油，其特征在于，所述改性剂为脂肪醇聚氧乙烯甲基封端聚醚。

10.如权利要求1至9中任一项所述的环保木蜡油的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

在氮气保护的条件下，将植物油置于反应釜中，升温至250～280℃并反应8～12小时，反应结束后冷却至80～90℃并保温，获得预聚合的植物油；

在保温条件下，将天然生物蜡、萜烯树脂、天然树脂、催干剂、消泡剂、稳定剂、改性剂和防结皮剂依次加入所述预聚合的植物油中，混合搅拌后得到环保木蜡油。