CN108676425A - 一种木质家具用纳米硅杂化疏水涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种木质家具用纳米硅杂化疏水涂料，涉及新材料术领域，由以下成分制成：改性氯化聚丙烯树脂、纳米杂化有机硅溶胶、添加剂；本发明通过制备纳米杂化有机硅溶胶来构建涂膜的疏水微观结构，通过对硅溶胶的修饰，使得修饰后的得到的纳米杂化有机硅溶胶在复合体系中成膜固化后，溶胶粒子在成膜过程中相互聚集，形成微观结构乳突，涂膜表面羟基与大分子相结合，大幅度的降低了涂膜表面的羟基，显著提高了涂膜的疏水性。

Description

一种木质家具用纳米硅杂化疏水涂料
技术领域
本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种木质家具用纳米硅杂化疏水涂料。
背景技术
在过去的10多年里，疏水涂料得到了极大的发展，特别是在自清洁、防水、防冰等领域的可应用性而引起了广泛关注的超疏水涂料。在自然界中多种生物展现出这种特性，其中最为突出的是“荷叶效应”，它为系统地设计和制备出具有超疏水特性的表面提供了实体模型。
木质家具由于其独特的纹理和原料来源广泛而大规模的应用到家具制作中，但是，由于木质材料易吸水，导致木质家具容易受潮，变形或者发生霉变。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种木质家具用纳米硅杂化疏水涂料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种木质家具用纳米硅杂化疏水涂料，按重量份计由以下成分制成：改性氯化聚丙烯树脂78-85、纳米杂化有机硅溶胶15-18、添加剂2-4。
进一步的，所述改性氯化聚丙烯树脂制备方法为：将氯化聚丙烯树脂按85g：300mL的比例溶于甲苯中，加热至80℃，以2000r/min转速搅拌2小时，得到氯化聚丙烯溶液；将丙烯酸按1:20体积比与无水乙醇混合，得到丙烯酸溶液，将50-60mL的丙烯酸溶液滴加到氯化聚丙烯溶液中，并以200r/min转速搅拌30min，然后再添加氯化聚丙烯溶液质量0.05%的氯化镧，加热至120℃，以500r/min转速搅拌2小时，然后进行减压蒸馏，即得改性氯化聚丙烯树脂。
进一步的，所述改性氯化聚丙烯树脂中含有质量分数为22.5%的氯。
进一步的，所述丙烯酸溶液在10min时间里滴加到氯化聚丙烯溶液。
进一步的，所述纳米杂化有机硅溶胶制备方法为：
将正硅酸乙酯添加到反应釜中，然后再添加其质量85%的无水乙醇、80%的水和0.1%的催化剂，加热至85℃，以1800r/min转速搅拌2小时，再添加正硅酸乙酯质量60%的四氟硅烷，保持85℃搅拌回流反应3.5h，然后再添加正硅酸乙酯质量10%的核壳乳液，继续搅拌40min，然后自然冷却，调节pH值，中和，再加入无水乙醇稀释至25%的固含量，得到无色透明的纳米杂化有机硅溶胶。
进一步的，所述催化剂为固体酸催化剂SiO2-Al2O3。
进一步的，所述核壳乳液制备方法为：
将乙烯-醋酸乙烯共聚乳液作为基础核乳液添加到反应釜中,然后在搅拌下加入为醋酸乙烯酯质量1.2%的乳化剂,继续搅拌均匀并升温至50℃，再添加醋酸乙烯酯质量0.52%的过硫酸钾，然后在3000r/min转速下搅拌2小时，得到核壳乳液。
进一步的，所述添加剂为消泡剂、分散剂，所述消泡剂、分散剂质量比为1:3。
进一步的，所述消泡剂为有机硅消泡剂，分散剂为硅油。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明通过制备纳米杂化有机硅溶胶来构建涂膜的疏水微观结构，通过对硅溶胶的修饰，使得修饰后的得到的纳米杂化有机硅溶胶在复合体系中成膜固化后，溶胶粒子在成膜过程中相互聚集，形成微观结构乳突，涂膜表面羟基与大分子相结合，大幅度的降低了涂膜表面的羟基，显著提高了涂膜的疏水性，通过改性氯化聚丙烯被用作表面涂层基体时，能与聚烯烃中相同化学结构结晶，产生相互吸引的结晶间力，从而显示出对木质纤维材料表面优异的黏结能力，其协同纳米杂化有机硅溶胶的作用，能够使得涂膜的表面粗糙度显著降低，其与水滴间的静态接触角减少，纳米杂化有机硅溶胶粒子对乳突结构间的间隙进行填充，有效的提高了涂膜表面的光滑度；本发明制备的以正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷和一些有机硅 /氟烷作 为前驱体制备的一种木质家具用纳米硅杂化疏水涂料,所含纳米粒子平均粒径在80nm以内,具有低的起始黏度、很高的渗透性、亲和力及粘附力，涂膜疏水性强，硬度高,是一类渗透性强的优良的耐候防腐疏水涂料。
具体实施方式
实施例1
一种木质家具用纳米硅杂化疏水涂料，按重量份计由以下成分制成：改性氯化聚丙烯树脂78、纳米杂化有机硅溶胶15、添加剂2。
进一步的，所述改性氯化聚丙烯树脂制备方法为：将氯化聚丙烯树脂按85g：300mL的比例溶于甲苯中，加热至80℃，以2000r/min转速搅拌2小时，得到氯化聚丙烯溶液；将丙烯酸按1:20体积比与无水乙醇混合，得到丙烯酸溶液，将50-60mL的丙烯酸溶液滴加到氯化聚丙烯溶液中，并以200r/min转速搅拌30min，然后再添加氯化聚丙烯溶液质量0.05%的氯化镧，加热至120℃，以500r/min转速搅拌2小时，然后进行减压蒸馏，即得改性氯化聚丙烯树脂。
进一步的，所述改性氯化聚丙烯树脂中含有质量分数为22.5%的氯。
进一步的，所述丙烯酸溶液在10min时间里滴加到氯化聚丙烯溶液。
进一步的，所述纳米杂化有机硅溶胶制备方法为：
将正硅酸乙酯添加到反应釜中，然后再添加其质量85%的无水乙醇、80%的水和0.1%的催化剂，加热至85℃，以1800r/min转速搅拌2小时，再添加正硅酸乙酯质量60%的四氟硅烷，保持85℃搅拌回流反应3.5h，然后再添加正硅酸乙酯质量10%的核壳乳液，继续搅拌40min，然后自然冷却，调节pH值，中和，再加入无水乙醇稀释至25%的固含量，得到无色透明的纳米杂化有机硅溶胶。
进一步的，所述催化剂为固体酸催化剂SiO2-Al2O3。
进一步的，所述核壳乳液制备方法为：
将乙烯-醋酸乙烯共聚乳液作为基础核乳液添加到反应釜中,然后在搅拌下加入为醋酸乙烯酯质量1.2%的乳化剂,继续搅拌均匀并升温至50℃，再添加醋酸乙烯酯质量0.52%的过硫酸钾，然后在3000r/min转速下搅拌2小时，得到核壳乳液。
进一步的，所述添加剂为消泡剂、分散剂，所述消泡剂、分散剂质量比为1:3。
进一步的，所述消泡剂为有机硅消泡剂，分散剂为硅油。
实施例2
一种木质家具用纳米硅杂化疏水涂料，按重量份计由以下成分制成：改性氯化聚丙烯树脂85、纳米杂化有机硅溶胶18、添加剂4。
进一步的，所述改性氯化聚丙烯树脂制备方法为：将氯化聚丙烯树脂按85g：300mL的比例溶于甲苯中，加热至80℃，以2000r/min转速搅拌2小时，得到氯化聚丙烯溶液；将丙烯酸按1:20体积比与无水乙醇混合，得到丙烯酸溶液，将50-60mL的丙烯酸溶液滴加到氯化聚丙烯溶液中，并以200r/min转速搅拌30min，然后再添加氯化聚丙烯溶液质量0.05%的氯化镧，加热至120℃，以500r/min转速搅拌2小时，然后进行减压蒸馏，即得改性氯化聚丙烯树脂。
进一步的，所述改性氯化聚丙烯树脂中含有质量分数为22.5%的氯。
进一步的，所述丙烯酸溶液在10min时间里滴加到氯化聚丙烯溶液。
进一步的，所述纳米杂化有机硅溶胶制备方法为：
将正硅酸乙酯添加到反应釜中，然后再添加其质量85%的无水乙醇、80%的水和0.1%的催化剂，加热至85℃，以1800r/min转速搅拌2小时，再添加正硅酸乙酯质量60%的四氟硅烷，保持85℃搅拌回流反应3.5h，然后再添加正硅酸乙酯质量10%的核壳乳液，继续搅拌40min，然后自然冷却，调节pH值，中和，再加入无水乙醇稀释至25%的固含量，得到无色透明的纳米杂化有机硅溶胶。
进一步的，所述催化剂为固体酸催化剂SiO2-Al2O3。
进一步的，所述核壳乳液制备方法为：
将乙烯-醋酸乙烯共聚乳液作为基础核乳液添加到反应釜中,然后在搅拌下加入为醋酸乙烯酯质量1.2%的乳化剂,继续搅拌均匀并升温至50℃，再添加醋酸乙烯酯质量0.52%的过硫酸钾，然后在3000r/min转速下搅拌2小时，得到核壳乳液。
进一步的，所述添加剂为消泡剂、分散剂，所述消泡剂、分散剂质量比为1:3。
进一步的，所述消泡剂为有机硅消泡剂，分散剂为硅油。
实施例3
一种木质家具用纳米硅杂化疏水涂料，按重量份计由以下成分制成：改性氯化聚丙烯树脂82、纳米杂化有机硅溶胶16、添加剂3。
进一步的，所述改性氯化聚丙烯树脂制备方法为：将氯化聚丙烯树脂按85g：300mL的比例溶于甲苯中，加热至80℃，以2000r/min转速搅拌2小时，得到氯化聚丙烯溶液；将丙烯酸按1:20体积比与无水乙醇混合，得到丙烯酸溶液，将50-60mL的丙烯酸溶液滴加到氯化聚丙烯溶液中，并以200r/min转速搅拌30min，然后再添加氯化聚丙烯溶液质量0.05%的氯化镧，加热至120℃，以500r/min转速搅拌2小时，然后进行减压蒸馏，即得改性氯化聚丙烯树脂。
进一步的，所述改性氯化聚丙烯树脂中含有质量分数为22.5%的氯。
进一步的，所述丙烯酸溶液在10min时间里滴加到氯化聚丙烯溶液。
进一步的，所述纳米杂化有机硅溶胶制备方法为：
将正硅酸乙酯添加到反应釜中，然后再添加其质量85%的无水乙醇、80%的水和0.1%的催化剂，加热至85℃，以1800r/min转速搅拌2小时，再添加正硅酸乙酯质量60%的四氟硅烷，保持85℃搅拌回流反应3.5h，然后再添加正硅酸乙酯质量10%的核壳乳液，继续搅拌40min，然后自然冷却，调节pH值，中和，再加入无水乙醇稀释至25%的固含量，得到无色透明的纳米杂化有机硅溶胶。
进一步的，所述催化剂为固体酸催化剂SiO2-Al2O3。
进一步的，所述核壳乳液制备方法为：
将乙烯-醋酸乙烯共聚乳液作为基础核乳液添加到反应釜中,然后在搅拌下加入为醋酸乙烯酯质量1.2%的乳化剂,继续搅拌均匀并升温至50℃，再添加醋酸乙烯酯质量0.52%的过硫酸钾，然后在3000r/min转速下搅拌2小时，得到核壳乳液。
进一步的，所述添加剂为消泡剂、分散剂，所述消泡剂、分散剂质量比为1:3。
进一步的，所述消泡剂为有机硅消泡剂，分散剂为硅油。
对比例1：与实施例1区别仅在于将改性氯化聚丙烯树脂替换为未改性的氯化聚丙烯树脂（申请号：201310168453.0）。
对比例2：与实施例1区别仅在于将纳米杂化有机硅溶胶替换为普通硅溶胶（申请号：201310087537.1）。
对比例3：与实施例1区别仅在于将改性氯化聚丙烯树脂中不添加氯化镧。
选用桐木家具，将实施例与对比例涂料涂覆到桐木家具表面，涂膜厚度与烘干条件一致，对比涂膜性能：
用TM A-100P接触角测定仪测定涂膜表面与4μL水滴的静态接触角和滚动角，每次测试均重复3次；
表1
由表1可以看出，本发明涂料在木质家具表面形成的涂膜疏水性能优越。
将实施例与对比例涂料涂覆到玻璃板上，再相同条件下固化形成涂层，涂层厚度为0.1mm，然后对表面涂膜性能进行测试；
硬度测试：用涂膜硬度铅笔测定法，依照GB6739-86；
附着力：按照GB/T 9286-1998规定测试；
表2
由表2可以看出，本发明涂料形成的涂层具有良好的附着力和表面硬度。

Claims (9)

1.一种木质家具用纳米硅杂化疏水涂料，其特征在于，按重量份计由以下成分制成：改性氯化聚丙烯树脂78-85、纳米杂化有机硅溶胶15-18、添加剂2-4。
2.根据权利要求1所述的改善土壤促进植物生长的生物质炭肥料，其特征在于，所述改性氯化聚丙烯树脂制备方法为：将氯化聚丙烯树脂按85g：300mL的比例溶于甲苯中，加热至80℃，以2000r/min转速搅拌2小时，得到氯化聚丙烯溶液；将丙烯酸按1:20体积比与无水乙醇混合，得到丙烯酸溶液，将50-60mL的丙烯酸溶液滴加到氯化聚丙烯溶液中，并以200r/min转速搅拌30min，然后再添加氯化聚丙烯溶液质量0.05%的氯化镧，加热至120℃，以500r/min转速搅拌2小时，然后进行减压蒸馏，即得改性氯化聚丙烯树脂。
3.根据权利要求2所述的改善土壤促进植物生长的生物质炭肥料，其特征在于，所述改性氯化聚丙烯树脂中含有质量分数为22.5%的氯。
4.根据权利要求2所述的改善土壤促进植物生长的生物质炭肥料，其特征在于，所述丙烯酸溶液在10min时间里滴加到氯化聚丙烯溶液。
5.根据权利要求1所述的改善土壤促进植物生长的生物质炭肥料，其特征在于，所述纳米杂化有机硅溶胶制备方法为：
将正硅酸乙酯添加到反应釜中，然后再添加其质量85%的无水乙醇、80%的水和0.1%的催化剂，加热至85℃，以1800r/min转速搅拌2小时，再添加正硅酸乙酯质量60%的四氟硅烷，保持85℃搅拌回流反应3.5h，然后再添加正硅酸乙酯质量10%的核壳乳液，继续搅拌40min，然后自然冷却，调节pH值，中和，再加入无水乙醇稀释至25%的固含量，得到无色透明的纳米杂化有机硅溶胶。
6.根据权利要求5所述的改善土壤促进植物生长的生物质炭肥料，其特征在于，所述催化剂为固体酸催化剂SiO2-Al2O3。
7.根据权利要求5所述的改善土壤促进植物生长的生物质炭肥料，其特征在于，所述核壳乳液制备方法为：
将乙烯-醋酸乙烯共聚乳液作为基础核乳液添加到反应釜中,然后在搅拌下加入为醋酸乙烯酯质量1.2%的乳化剂,继续搅拌均匀并升温至50℃，再添加醋酸乙烯酯质量0.52%的过硫酸钾，然后在3000r/min转速下搅拌2小时，得到核壳乳液。
8.根据权利要求1所述的改善土壤促进植物生长的生物质炭肥料，其特征在于，所述添加剂为消泡剂、分散剂，所述消泡剂、分散剂质量比为1:3。
9.根据权利要求8所述的改善土壤促进植物生长的生物质炭肥料，其特征在于，所述消泡剂为有机硅消泡剂，分散剂为硅油。
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