CN105440946B - 纳米水性木蜡油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了纳米水性木蜡油及其制备方法。纳米水性木蜡油包括植物油蜡复合水性油相、无机纳米填料、中和剂、干燥助剂、抗黄变剂、抗紫外线吸收剂、交联增硬剂、增稠流平剂和水；所述植物油蜡复合水性油相是由植物油和植物蜡通过乳化处理后加水制备得到的；所述无机纳米填料为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米氧化锌的混合物。本发明的水性木蜡油具有清香逸人的香味，能够利用太阳光进行光催化降解，净化空气，而且能够杀虫灭菌。使得擦涂本发明的纳米水性木蜡油的木质器具能够净化空气，耐磨，抗虫等优点，可使用3～5年，而且耐候性好，不易变色、能防开裂、脱落，并且可再次翻新维护，且维护容易。

Description

纳米水性木蜡油及其制备方法

技术领域

本发明涉及木蜡油及其制备方法技术领域，尤其涉及纳米水性木蜡油及其制备方法。

背景技术

木蜡油是植物油蜡涂料国内的俗称，是一种类似油漆而又区别于油漆的天然木器涂料，它和目前那种基于石化类合成树脂所生产的油漆完全不同，原料主要以精练亚麻油、棕榈蜡等天然植物油与植物蜡并配合其它一些天然成分融合而成，连调色所用的颜料也达到了食品级。因此它不含三苯、甲醛以及重金属等有毒成分，没有刺鼻的气味，可替代油漆用于家庭装修以及室外花园木器。

随着木蜡油的广泛应用，对其具有的附加的防护功能要求也越来也多，例如，净化空气，提高木材抗虫性和耐磨性等方面。但是现有的木蜡油在这方面的性能还没有完善，不具备净化空气和提高木材抗虫性的作用。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明的目的是提供纳米水性木蜡油及其制备方法，具有净化空气和良好的抗虫性。完善了现有木蜡油在该性能方面的不足。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

纳米水性木蜡油，按重量份，包括70～80份植物油蜡复合水性油相、5～15份无机纳米填料、0.8～1.5份中和剂、0.5～0.9份干燥助剂、1～3份抗黄变剂、2～4份抗紫外线吸收剂、0.8～1.5份交联增硬剂、0.2～0.5份增稠流平剂和10～15份水；所述植物油蜡复合水性油相是由植物油和植物蜡通过乳化处理后加水制备得到的，其中植物油和植物蜡的质量比为10～12﹕1；所述无机纳米填料为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米氧化锌按1﹕1﹕1的质量比混合得到。

优选地，按重量份，所述纳米水性木蜡油，包括76份植物油蜡复合水性油相、9份无机纳米填料、1份中和剂、0.6份干燥助剂、2份抗黄变剂、3份抗紫外线吸收剂、1份交联增硬剂、0.4份增稠流平剂和13份水；所述植物油蜡复合水性油相是由植物油和植物蜡通过乳化处理后加水制备得到的，其中植物油和植物蜡的质量比为12﹕1；所述无机纳米填料为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米氧化锌按1﹕1﹕1的质量比混合得到。

进一步地，所述植物油蜡复合水性油相是由植物油和植物蜡通过乳化处理后加水制备得到的，具体制备工艺步骤如下：

步骤一、将植物油加热预处理进行除杂；将除杂后的植物油在氮气保护气氛中，在260～280℃温度下，保温16小时，得聚合植物油；然后对聚合植物油进行脱色、漂白处理后，得精制聚合植物油；

步骤二、将步骤一的精制聚合植物油与植物蜡混合，加热并超声分散，得到细度为30μm的分散体系；

步骤三、向步骤二的分散体系中加入乳化剂，加热搅拌，然后再加入水，得到固含量达到50％以上的水性油相；控制乳化剂的用量是分散体系质量的1％～3％。

上述植物油蜡复合水性油相的制备工艺中，步骤一中对植物油加热预处理进行除杂的操作为：将植物油在密封的容器中加热至120℃，保温2小时；然后冷却后过滤即可。除去植物油中的水、固体颗粒等杂质。也可以采用本领域其他常规手段。

步骤一中的脱色、漂白处理采用本领域常规技术手段即可。

步骤三中，所述乳化剂采用司盘(SPAN)或者吐温(TWEEN)系列的乳化剂即可，能实现水包油的乳化过程即可。

进一步地，本发明的纳米水性木蜡油中，所述植物油包括桐油、梓油、桔子油、油茶籽油、亚麻油、葵花籽油和椰子油，其中，桐油、梓油、桔子油、油茶籽油、亚麻油、葵花籽油和椰子油的质量比顺次为2～6﹕2～6﹕1﹕1﹕1﹕1﹕1。

优选地，桐油、梓油、桔子油、油茶籽油、亚麻油、葵花籽油和椰子油的质量比顺次为4﹕4﹕1﹕1﹕1﹕1﹕1。

本发明的纳米水性木蜡油中，所述植物蜡的种类不限定，采用本领域常规植物蜡即可。具体地，可以采用木蜡、棕榈蜡、蜂蜡、蒙旦蜡、地蜡、川白蜡和小烛树蜡中的一种或者其中至少两种的混合物。也可以采用现有市售的蜡浆产品。例如，德国毕克化学公司提供的蜡浆。

纳米无机填料包括纳米二氧化钛、纳米氧化锌和纳米二氧化硅，三者分别与其它组分配合，发挥光催化降解作用和提高抗虫性和耐磨性的作用。依据三者的作用不同，选择不同粒径，使之分布在木材不同位置，充分发挥各自的作用。优选的技术方案是，所述纳米二氧化钛的粒径为不大于100nm；所述纳米氧化锌的粒径为30～80nm；所述纳米二氧化硅的粒径为50～200nm，其中粒径在50～80nm的纳米二氧化硅体积百分含量为20％～40％。纳米二氧化钛粉末的粒径较大，不会渗入木材内里，大多集中在木材表面，在紫外线的照射下，能够对环境中的有害气体，如甲醛等，进行降解。氧化锌粒度较小，随着木蜡油渗入到木材内部，具有长期防霉抗菌作用，提高涂抹漆膜的木材的抗虫性。50～90nm的纳米二氧化硅随着木蜡油渗入木材内部，填充到木材内部的缝隙中，起到很好的支撑作用，大粒径的纳米二氧化硅处于木材外表面，共同提高木材硬度，进而增强木材的耐磨性。

中和剂是本发明纳米水性木蜡油后期使用时能加水稀释并保持稳定的关键。优选地，所述中和剂采用胺类中和剂。例如，二甲基乙醇胺或者三甲基乙醇胺。更优选地采用气味较小AMP-95。

本发明的纳米水性木蜡油中还加入了一些常规使用的助剂，如，干燥助剂、抗黄变剂、抗紫外线吸收剂、交联增硬剂和增稠流平剂等。

优选地，所述干燥助剂为有机酸金属皂，如环烷酸皂、脂肪酸皂、异辛酸皂等。金属离子有钴、锰、铅、锌、钙、锆、稀土等。

优选地，所述抗黄变剂，即光稳定剂，采用受阻胺类光稳定剂。具体采用市售产品即可。

优选地，所述抗紫外线吸收剂采用苯丙三氮唑类，采用市售产品即可。具体可以采用紫外线吸收剂UV-5333。

优选地，所述交联增硬剂采用有机硅类增硬剂，增强漆膜硬度，采用市售产品即可。

优选地，所述增稠剂采用聚氨酯类增稠剂，调节木蜡油粘度，防止粉料沉降，采用市售产品即可。

优选地，所述流平剂采用有机硅类流平剂，采用市售产品即可。

当然本发明中也不限于使用除上述列举的之外的其它的本领域常规采用的助剂。

本发明的纳米水性木蜡油的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、按上述纳米水性木蜡油的组分及用量，准备如下各原料：植物油蜡复合水性油相、纳米无机填料、中和剂、干燥助剂、抗黄变剂、抗紫外线吸收剂、交联增硬剂、增稠流平剂混合和水；所述植物油蜡复合水性油相采用上述的工艺步骤得到；

步骤二、将纳米无机填料、干燥助剂、抗黄变剂、抗紫外线吸收剂、交联增硬剂和增稠流平剂混合，超声分散，得稳定分散体系；

步骤三、将步骤二的稳定分散体系加入植物油蜡复合水性油相中，超声分散均匀后；再加入中和剂，继续超声分散，最后加入水调节比例，即得。

为了提高纳米无机填料的表面亲水性，提高在纳米水性木蜡油中的分散均匀性和稳定性。所述纳米无机填料在混合前，进行预处理，具体操作如下：将纳米无机填料分散在丙二醇中搅拌浸渍处理，过滤，得到表面进行亲水处理的纳米无机填料。

本发明的纳米水性木蜡油中，植物油采用七种植物油的聚合复合植物油，桐油为脂肪酸甘油三酯混合物，是一种优良的带干性植物油，具有干燥快、比重轻、光泽度好、附着力强、耐热、耐酸、耐碱、防腐、防锈、不导电等特性，用途广泛。它是制造油漆、油墨的主要原料，大量用作建筑、机械、兵器、车船、渔具、电器的防水、防腐、防锈涂料，并可制作油布、油纸、肥皂、农药和医药用呕吐剂、杀虫剂等。梓油，主要成分为油酸、亚油酸、亚麻酸的甘油酯，并含有少量2,4-癸二烯酸和棕榈酸的甘油酯。为干性油。是从乌桕籽的籽仁(含油约65％)中制取的。桔子油取之植物，天然环保，有着优雅宜人的香味，其主要成分为柠檬烯，它在油中约含80～95％。桔子油具有很强的杀虫灭菌功能。油茶籽油有“东方橄榄油”之称，富含单不饱和脂肪酸，精炼后酸价低，热稳定性好，其对紫外线有很好的吸收作用。亚麻油中富含a-亚麻酸，对人体具有很多有益作用；其中还含有VE，其是一种强有效的自由基清除剂，具有很好的抗紫外线老化作用。葵花籽油呈清亮好看的淡黄色或青黄色，其气味芬芳，主要含有油酸和亚油酸。椰子油中含饱和脂肪酸高达90％以上。

本发明的纳米水性木蜡油采用上述七种天然植物提取油的混合聚合物，进行水性化处理后得植物油蜡复合水性油相。七种植物油聚合后，化学成分相互反应渗透，桔子油、葵花籽油的香味渗透至桐油和梓油中，将桐油和梓油的本身的味道消除，使得聚合后的植物油散发出桔子油的香味。同时桔子油的杀虫灭菌功能，提高了本发明的木蜡油的防护作用，提高木材的抗虫性。油茶籽油和亚麻油对紫外线有很好的吸收作用，能降低紫外线对木材的老化作用而导致木材变色的影响，同时配合纳米无机填料中的纳米二氧化钛，油茶籽油和亚麻油将吸收的紫外线作为纳米二氧化钛发生光催化降解的光源，提高纳米二氧化钛的光催化效率，木蜡油具有降解甲醛等有害气体的功能。同时纳米氧化锌作为抗紫外线剂，用于对油茶籽油和纳米二氧化钛的利用紫外线的作用的互补，对木材起到更好的抗紫外线老化变色的保护。以及纳米氧化锌的长期防霉抗菌作用，与桔子油相互配合，提高涂抹漆膜的木材的抗虫性。椰子油将其他六种油进行调和，起到融合的作用。具有粒度梯度的纳米二氧化硅粉末的加入，一方面提高了木材内部的硬度度，同时更优地提高了涂覆漆膜后的木材表层的硬度，增强了涂覆漆膜后木质器具的耐磨性。此外，本发明的纳米水性木蜡油中加入其它添加剂，也与上述的植物油和纳米无机填料相互左右，有机结合，提高纳米水性木蜡油的综合性能。

综上所述，本发明的纳米水性木蜡油具有清香逸人的香味，能够利用太阳光进行光催化降解，净化空气，而且能够杀虫灭菌。使得涂抹本发明的纳米水性木蜡油的木质器具能够净化空气，耐磨，抗虫等优点，可使用3～5年，而且耐候性好，不易变色、能防开裂、脱落，并且可再次翻新维护，且维护容易。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

纳米水性木蜡油，按重量份，包括76份植物油蜡复合水性油相、9份无机纳米填料、1份中和剂、0.6份干燥助剂、2份抗黄变剂、3份抗紫外线吸收剂、1份交联增硬剂、0.4份增稠流平剂和13份水；所述植物油蜡复合水性油相中植物油和植物蜡的质量比为12﹕1；所述无机纳米填料为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米氧化锌按1﹕1﹕1的质量比混合得到。

所述植物油蜡复合水性油相中植物油采用桐油、梓油、桔子油、油茶籽油、亚麻油、葵花籽油和椰子油七种的混合植物油，其中，桐油、梓油、桔子油、油茶籽油、亚麻油、葵花籽油和椰子油的质量比顺次为4﹕4﹕1﹕1﹕1﹕1﹕1。植物蜡采用木蜡、棕榈蜡、地蜡、川白蜡和小烛树蜡的混合物，以任意比例混合即可。其中，所述植物油蜡复合水性油相是由植物油和植物蜡通过乳化处理后加水得到的，具体处理工艺步骤如下：

步骤一、将混合植物油加热至120℃，保温2小时；然后冷却后过滤进行除杂；将除杂后的混合植物油在氮气保护气氛中，在280℃温度下，保温16小时，得聚合植物油；然后对聚合植物油进行脱色、漂白处理后，得精制聚合植物油；

步骤二、将步骤一的精制聚合植物油与植物蜡混合，加热并超声分散，得到细度为30μm的分散体系；

步骤三、向步骤二的分散体系中加入乳化剂(司盘SPAN80)，加热搅拌，然后再加入水，得到固含量达到50％以上的水性油相；控制乳化剂的用量是分散体系质量的2％。

无机纳米填料中，纳米二氧化钛的粒径为90～100nm；所述纳米氧化锌的粒径为30～80nm；所述纳米二氧化硅的粒径为50～200nm，其中粒径在50～80nm的纳米二氧化硅体积百分含量为20％～40％。

所述中和剂采用胺类中和剂。优选采用气味较小AMP-95。

所述干燥助剂为有机酸金属皂，如环烷酸皂、脂肪酸皂、异辛酸皂等。金属离子有钴、锰、铅、锌、钙、锆、稀土等。本实施例1中具体采用环烷酸钴皂。所述抗黄变剂，即光稳定剂，采用受阻胺类光稳定剂，具体采用相应的市售产品即可。所述抗紫外线吸收剂采用苯丙三氮唑类紫外线吸收剂，例如紫外线吸收剂UV-5333。所述交联增硬剂采用市售的有机硅类增硬剂。所述增稠剂采用市售的聚氨酯类增稠剂。所述流平剂采用市售有机硅类流平剂。

本实施例1的纳米水性木蜡油的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、按上述纳米水性木蜡油的组分及用量，准备如下各原料：植物油蜡复合水性油相、纳米无机填料、中和剂、干燥助剂、抗黄变剂、抗紫外线吸收剂、交联增硬剂、增稠流平剂混合和水；所述植物油蜡复合水性油相采用上述的工艺步骤制备得到；纳米无机填料进行亲水性预处理：将纳米无机填料分散在丙二醇中搅拌浸渍处理，过滤，得到表面进行亲水处理的纳米无机填料。

步骤二、将亲水处理的纳米无机填料、干燥助剂、抗黄变剂、抗紫外线吸收剂、交联增硬剂和增稠流平剂混合，超声分散，得稳定分散体系；

步骤三、将步骤二的稳定分散体系加入植物油蜡复合水性油相中，超声分散均匀后；再加入中和剂，继续超声分散，最后加入水调节比例，即得。

实施例2

纳米水性木蜡油，按重量份，包括80份植物油蜡复合水性油相、15份无机纳米填料、1.5份中和剂、0.9份干燥助剂、3份抗黄变剂、4份抗紫外线吸收剂、1.5份交联增硬剂、0.5份增稠流平剂和15份水；所述植物油蜡复合水性油相中植物油和植物蜡的质量比为12﹕1；所述无机纳米填料为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米氧化锌按1﹕1﹕1的质量比混合得到。

本实施例2的纳米水性木蜡油中的组分采用与实施例1中相同物质。

本实施例2的纳米水性木蜡油的制备方法也采用与实施例1记载的相同制备方法。

实施例3

纳米水性木蜡油，按重量份，包括70份植物油蜡复合水性油相、6份无机纳米填料、0.8份中和剂、0.6份干燥助剂、1份抗黄变剂、2份抗紫外线吸收剂、0.8份交联增硬剂、0.2份增稠流平剂和10份水；所述植物油蜡复合水性油相中植物油和植物蜡的质量比为12﹕1；所述无机纳米填料为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米氧化锌按1﹕1﹕1的质量比混合得到。

本实施例3的纳米水性木蜡油中的组分采用与实施例1中相同物质。

本实施例3的纳米水性木蜡油的制备方法也采用与实施例1记载的相同制备方法。

对比例1

与实施例1的纳米水性木蜡油相比，不同的是所述植物油为采用桐油、梓油、桔子油、葵花籽油和椰子油五种的混合植物油，不加入油茶籽油和亚麻油，其用量也相应减去。

对比例2

与实施例1的纳米水性木蜡油相比，不同的是所述纳米无机填料含有纳米氧化锌和纳米二氧化硅。不含有纳米二氧化钛，其用量也随之减去。

性能测试：

将上述实施例1至实施例3的纳米水性木蜡油，以及对比例1和对比例2的对比木蜡油，分别涂抹在木质器具上，涂抹厚度一致，得到样品，分别记为样品1、样品2、样品3，以及对比样品1和对比样品2。

(1)耐候性能测试

将样品1、样品2和样品3，用QUV紫外加速老化机对其表面进行照射，在相同照射条件下，照射200小时后，观察木器表面的木蜡油涂层，可以发现，涂抹本发明实施例1至实施例3的纳米水性木蜡油的样品1、样品2和样品3的木器没有变色。而且涂抹本发明的纳米水性木蜡油的木器产品可使用3～5年，耐候性好，不易变色、能防开裂、脱落，并且可再次翻新维。

(2)净化空气性能测试

测试方法：将样品1、对比样品1和对比样品2分别放置在相对密封的空间内，该空间内设置氙灯，模拟太阳光对样品表面进行照射，且空间内含有0.8mg/m³的甲醛气体。照射不同时间后，空间内甲醛气体含量的变化如下表所示。

对比分析可知，样品1中油茶籽油、亚麻油和纳米二氧化钛协同，提高了二氧化钛的光催化降解作用。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.纳米水性木蜡油，其特征在于，按重量份，包括70～80份植物油蜡复合水性油相、5～15份无机纳米填料、0.8～1.5份中和剂、0.5～0.9份干燥助剂、1～3份抗黄变剂、2～4份抗紫外线吸收剂、0.8～1.5份交联增硬剂、0.2～0.5份增稠流平剂和10～15份水；所述植物油蜡复合水性油相是由植物油和植物蜡通过乳化处理后加水制备得到的，其中植物油和植物蜡的质量比为10～12﹕1；所述无机纳米填料为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米氧化锌按1﹕1﹕1的质量比混合得到；

其中，所述植物油蜡复合水性油相的制备工艺步骤如下：

步骤一、将植物油加热预处理进行除杂；将除杂后的植物油在氮气保护气氛中，在260～280℃温度下，保温16小时，得聚合植物油；然后对聚合植物油进行脱色、漂白处理后，得精制聚合植物油；

步骤二、将步骤一的精制聚合植物油与植物蜡混合，加热并超声分散，得到细度为30μm的分散体系；

步骤三、向步骤二的分散体系中加入乳化剂，加热搅拌，然后再加入水，得到固含量达到50％以上的水性油相；控制乳化剂的用量是分散体系质量的1％～3％。

2.根据权利要求1所述的纳米水性木蜡油，其特征在于，所述植物油包括桐油、梓油、桔子油、油茶籽油、亚麻油、葵花籽油和椰子油，其中，桐油、梓油、桔子油、油茶籽油的质量比顺次为2～6﹕2～6﹕1﹕1﹕1﹕1﹕1。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的纳米水性木蜡油，其特征在于，采用木蜡、棕榈蜡、蜂蜡、蒙旦蜡、地蜡、川白蜡和小烛树蜡中的一种或者其中至少两种的混合物。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的纳米水性木蜡油，其特征在于，所述纳米二氧化钛的粒径为不大于100nm；所述纳米氧化锌的粒径为30～80nm；所述纳米二氧化硅的粒径为50～200nm，其中粒径在50～80nm的纳米二氧化硅体积百分含量为20％～40％。

5.根据权利要求1至2中任一项所述的纳米水性木蜡油，其特征在于，所述中和剂采用胺类中和剂。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的纳米水性木蜡油，其特征在于，按重量份，所述纳米水性木蜡油，包括76份植物油蜡复合水性油相、9份无机纳米填料、1份中和剂、0.6份干燥助剂、2份抗黄变剂、3份抗紫外线吸收剂、1份交联增硬剂、0.4份增稠流平剂和13份水。

7.根据权利要求1至2中任一项所述的纳米水性木蜡油，其特征在于，所述干燥助剂为有机酸金属皂；所述交联增硬剂采用有机硅类增硬剂；所述增稠剂采用聚氨酯类增稠剂；所述流平剂采用有机硅类流平剂；所述抗黄变剂采用受阻胺类光稳定剂；所述紫外线吸收剂采用苯丙三氮唑类。

8.纳米水性木蜡油的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、按上述权利要求1至7中任一项所述的纳米水性木蜡油的组分及用量，准备如下各原料：植物油蜡复合水性油相、纳米无机填料、中和剂、干燥助剂、抗黄变剂、抗紫外线吸收剂、交联增硬剂、增稠流平剂混合和水；所述植物油蜡复合水性油相采用上述权利要求1记载的工艺步骤得到；

步骤二、将纳米无机填料、干燥助剂、抗黄变剂、抗紫外线吸收剂、交联增硬剂和增稠流平剂混合，超声分散，得稳定分散体系；

步骤三、将步骤二的稳定分散体系加入植物油蜡复合水性油相中，超声分散均匀后；再加入中和剂，继续超声分散，最后加入水调节比例，即得。

9.根据权利要求8所述的纳米水性木蜡油的制备方法，其特征在于，所述纳米无机填料在混合前，进行预处理，具体操作如下：将纳米无机填料分散在丙二醇中搅拌浸渍处理，过滤，得到表面进行亲水处理的纳米无机填料。