CN108912968B - 一种仿木复合漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种仿木复合漆及其制备方法，本发明的仿木复合漆，以重量百分比计，包括10‑15％环氧树脂、10‑15％有机硅改性聚酰亚胺粉末、40‑60％溶剂、其余为助剂。本发明的仿木复合漆，可直接一次性喷涂于水泥墙体或钢板上，仿木效果好、不开裂、不掉漆、耐候性、绝缘性及阻燃性高的仿木复合漆。

Description

一种仿木复合漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及油漆技术领域，具体涉及一种仿木复合漆及其制备方法。

背景技术

传统工业中，木材是家居板材、建筑工程的主要用材，然而森林资源的过度开发，造成了生态环境恶化和水土流失，由此为了节约森林资源、避免乱砍乱伐，“仿木”技术开始蓬勃发展。发展最为迅捷的是仿木板材，例如以聚氨酯、聚乙烯等结合微发泡、注塑或挤出成型加工工艺形成复合泡沫塑料，它们具有很高的刚性和机械强度，从强度角度考虑，将其替代木材非常完美，然而这类材料自身燃点非常低，极易燃烧，存在着安全隐患。例如专利CN104710596A及CN104861249A等，为了提高复合材料阻燃性都加入了大量的无机阻燃剂，环保性能差，阻燃效果有限。

此外，为了替代木材，还出现了在密度板、纤维板等复合板材上贴合木材表皮或“仿木”贴合膜来实现“仿木”效果。然而，在这些技术中，贴合的表皮及贴合膜等与复合板材之间的干缩湿胀性不一致，容易发生开裂、翘曲和变形等缺陷。并且，密度板及纤维板等中使用了大量的胶黏剂，导致复合板释放污染气体不够环保，而且这样的复合板易燃烧引发火灾。

此外，随着仿真工艺的发展，市场上出现了具有“仿木纹”效果的仿真漆，可以任意喷涂在钢板等各种型材上，来实现仿木纹效果，这些仿真漆的仿真能力优异，并且即解决了板材强度问题，又解决了环保及易燃烧的问题，可以说是一种发展前景广阔的“仿木”材料。但是，这些仿真漆大多需要经过多次喷涂，其附着能力差、耐候性及阻燃性差，随着时间的推移，容易掉漆、开裂，十分影响美观，丧失了“仿木”价值。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足之处，提供一种可直接一次性喷涂于水泥墙体或钢板上，仿木效果好、不开裂、不掉漆、耐候性、绝缘性及阻燃性高的仿木复合漆。

本发明的仿木复合漆，以重量百分比计，包括10-15％环氧树脂、10-15％有机硅改性聚酰亚胺粉末、40-60％溶剂、其余为助剂。

其中，所述有机硅改性聚酰亚胺粉末是在聚酰胺酸溶液中加入2-5％的氨基烷氧基硅烷进行改性而制得。

更进一步，所述氨基烷氧基硅烷为3-氨丙基(二乙氧基)甲基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、(3-氨丙基)三甲氧基硅烷、(3-氨丙基)三(三甲硅烷氧基)硅烷、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷和3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种。

更进一步，所述有机硅改性聚酰亚胺粉末具体由下述方法制得：

(1)将二酐溶于溶剂中，制得质量浓度为5-10％的二酐溶液，向溶液中滴加质量浓度为5-10％的相同溶剂的二胺溶液，其中二酐与二胺的摩尔比为1.0-1.1:1，得到聚酰胺酸溶液；

(2)反应结束后加入聚酰胺酸溶液重量的2-5％的氨基烷氧基硅烷，使其反应充分；

(3)将步骤(2)的产物通过溶液浇铸、流涎，或者溶液挤出等方式制备成5-80μm厚度的有机硅改性聚酰亚胺薄膜；

(4)将薄膜剪切粉粹至400-500目的粉末

更进一步，所述二胺为对苯二胺、间苯二胺、联苯胺、对苯二甲胺、4,4^’-二氨基二苯基醚，3,4^’-二氨基二苯基醚，4,4^’-二氨基二苯基甲烷中的一种；所述二酐为均苯四酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、2,3’,3,4’-联苯四甲酸二酐，3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐、2,3’,6,7’-萘四甲酸，2,2-双(3,4-二羧基苯基)醚、吡啶-2,3,5,6-四甲酸或它们的酰胺形成的衍生物；所述溶剂为甲酰胺系溶剂二甲基亚砜、二乙基亚砜等亚砜系溶剂或N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺；吡咯烷酮系溶剂N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰胺等乙酰胺系溶剂，N-甲基-2-吡咯烷酮或N-乙烯基-2-吡咯烷酮；酚系溶剂苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、二甲苯酚、卤代苯酚或儿茶酚；六甲基磷酰胺和r-丁内酯非质子性极性溶剂中的一种或两种。

更进一步，所述溶剂为碳酸二甲酯、乙醇、正丁醇中的一种或两种。

更进一步，作为助剂，以重量份计，包括4-6份分散剂、3-4份防沉剂、2-3附着剂、2-3颜料。

更进一步，所述分散剂为焦磷酸钠、焦磷酸钙、磷酸三钠、偏硅酸钠中的一种或几种；防沉剂为有机膨润土；所述附着剂为硅藻土、云母粉、滑石粉中的一种或几种。

更进一步，所述颜料为芙蓉红彩砂、青灰彩砂、雪花白彩砂、樱桃红彩砂中的一种或几种。

本发明还提供一种如上所述仿木复合漆的制备方法，其特征是，将环氧树脂、有机硅改性聚酰亚胺粉末与溶剂混合，在150-200℃下混匀3-5小时；将所有助剂在50-70℃下将所有助剂混匀后加入到溶剂混合物中。在本发明中，所述有机硅改性聚酰亚胺粉末可以是400-500目的聚酰亚胺粉末颗粒，其可以是例如利用薄膜粉碎机将工业有机硅改性聚酰亚胺废弃薄膜粉碎而成，这样可以响应环保号召而有效地将工业废弃物再生利用。

此外，在本发明的仿木复合漆中，以环氧树脂为主要添加成分，环氧树脂中含有羟基和醚键等极性基团，使得环氧树脂与本发明的有机硅改性聚酰亚胺分子间作用力增强，因此进一步增强了环氧树脂的粘结力，从而漆膜成型后附着力强，具有一定的耐化学品性，耐水耐候性均优异。本发明中所述环氧树脂无特殊限定，例如可以是双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、有机硅改性双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂、杂环和混合型环氧树脂中的一种。

在本发明中，所述有机硅改性聚酰亚胺粉末是在聚酰胺酸溶液中加入2-5％的氨基烷氧基硅烷进行改性而制得。通常的聚酰亚胺粉末分子量高，极容易团聚，不利于形成成分均一的复合漆组合物。而在本发明中，通过添加氨基烷氧基硅烷进行改性，可在一定程度上降低聚酰亚胺的分子量，使其更容易均匀分散于组合物中，从而能与其他各成分相互融合。同时，改性后的聚酰亚胺粉末分子表面具有一定量的氨基、羟基，可以与环氧树脂之间协同作用，增加固化后漆膜的强度及附着力。更进一步，如此形成漆膜后，漆膜兼具环氧树脂的强度及附着力，兼具聚酰亚胺的柔性，即在有效防止漆膜龟裂的同时提高漆膜强度。此外，有机硅改性聚酰亚胺粉末具有极好的绝缘性能，本发明的仿木复合漆可以涂布于水泥墙或者铁板等，此时可起到绝缘效果，进一步提高使用安全性。此外，聚酰亚胺粉末自身还具有良好的阻燃性，添加后可提高本发明仿木复合漆的阻燃效果。

在本发明中，添加了焦磷酸钠、焦磷酸钙、磷酸三钠、偏硅酸钠等，可进一步提高分散性，促使有机硅改性聚酰亚胺粉末及环氧树脂以及助剂等均匀分散，有效发挥各成分的性能。在本发明中，有机膨润土作为防沉剂，可用于提高防沉性能，可增进仿木复合漆与被涂覆物体之间的附着性，同时具有抗侵蚀的性能。此外，硅藻土及云母粉等具有体轻、质柔等一系列优良特性，用硅藻土等作为附着剂的仿木复合漆表面涂饰后，纹理与木纹色泽相近，可使实木效果更加逼真。

在本发明中，选用彩砂作为颜料，可以是天然彩砂、烧结彩砂、永久燃烧彩砂等，尤其选择芙蓉红彩砂、青灰彩砂、雪花白彩砂、樱桃红彩砂中的一种或几种，仿木效果极其优异。

本发明的有益效果：本发明的仿木复合漆，可直接一次性喷涂于水泥墙体或钢板上，无需多层涂刷，即可获得仿木效果，使用方便，制备方法简单，且本发明的仿木复合漆的仿木效果好、不开裂、不掉漆、耐候性、绝缘性及阻燃性均优异。

具体实施方式

列举实施例对本发明进行更加具体的说明，但本发明不受这些实施例的任何限制，在本发明的技术构思内，本领域的技术人员可以进行多种变形。

制备例

按照下述步骤(1)-(4)制备有机硅改性聚酰亚胺粉末，其中，各原料、配比、反应条件见表1所示。

(1)将二酐溶于溶剂中，制得质量浓度为5-10％的二酐溶液，向溶液中滴加质量浓度为5-10％的相同溶剂的二胺溶液，其中二酐与二胺的摩尔比为1.0-1.1:1，得到聚酰胺酸溶液；

(2)反应结束后加入聚酰胺酸溶液质量的2-5％的氨基烷氧基硅烷，使其反应充分；

(3)将步骤(2)的产物通过溶液浇铸、流涎，或者溶液挤出等方式制备成5-80μm厚度的氨基烷氧基改性聚酰亚胺薄膜；

(4)将薄膜剪切粉粹至400-500目的粉末。

表1

实施例1

将双酚A型环氧树脂(E-03型)100kg、有机硅改性聚酰亚胺粉末Z-1 150kg溶于溶剂(碳酸二甲酯：乙醇体积比1:1)400kg中，在200℃下混匀5小时；

将作为助剂的各成分(焦磷酸钠64kg、磷酸三钠64kg、有机膨润土96kg、硅藻土64kg、芙蓉红彩砂32kg、青灰彩砂18kg、雪花白彩砂12kg)在70℃下将所有助剂混匀后加入到上述的溶剂混合物中，制得本发明的仿木复合漆。

实施例2

将双酚F型环氧树脂(EP-4901E)150kg、有机硅改性聚酰亚胺粉末Z-2 150kg溶于溶剂(乙醇：正丁醇体积比1:2)600kg中，在200℃下混匀5小时；

将作为助剂的各成分(焦磷酸钠18kg、偏硅酸钠18kg、有机膨润土27kg、云母粉18kg、樱桃红彩砂9kg、青灰彩砂6kg、雪花白彩砂4kg)在70℃下将所有助剂混匀后加入到上述的溶剂混合物中，制得本发明的仿木复合漆。

实施例3

将双酚S型环氧树脂120kg、有机硅改性聚酰亚胺粉末Z-3 120kg溶于溶剂(碳酸二甲酯：正丁醇体积比2:1)500kg中，在200℃下混匀5小时；

将作为助剂的各成分(焦磷酸钠54kg、焦磷酸钙36kg、有机膨润土72kg、滑石粉54kg、樱桃红彩砂15kg、青灰彩砂15kg、雪花白彩砂14kg)在70℃下将所有助剂混匀后加入到上述的溶剂混合物中，制得本发明的仿木复合漆。

实施例4

将双酚A型环氧树脂(E-06型)150kg、有机硅改性聚酰亚胺粉末Z-4 100kg溶于溶剂(正丁醇：乙醇体积比1:1)550kg中，在200℃下混匀5小时；

将作为助剂的各成分(焦磷酸钙36kg、偏硅酸钠36kg、有机膨润土48kg、硅藻土24kg、滑石粉12kg、芙蓉红彩砂26kg、青灰彩砂18kg)在70℃下将所有助剂混匀后加入到上述的溶剂混合物中，制得本发明的仿木复合漆。

实施例5

将缩水甘油酯型环氧树脂150kg、有机硅改性聚酰亚胺粉末Z-5 150kg溶于溶剂(碳酸二甲酯：乙醇体积比1:1)400kg中，在200℃下混匀5小时；

将作为助剂的各成分(偏硅酸钠54kg、偏硅酸钠54kg、有机膨润土72kg、硅藻土34kg、滑石粉20kg、芙蓉红彩砂28kg、青灰彩砂22kg、雪花白彩砂16kg)在70℃下将所有助剂混匀后加入到上述的溶剂混合物中，制得本发明的仿木复合漆。

比较例1

作为比较1，在制备仿木复合漆时使用了聚酰亚胺粉末Z-6(见制备例6、未对聚酰亚胺进行氨基烷氧基硅烷改性)，其他全部与实施例1相同。

比较例2

作为比较1，在制备仿木复合漆时使用了聚酰亚胺粉末Z-6(见制备例6、未对聚酰亚胺进行氨基烷氧基硅烷改性)，其他全部与实施例2相同。

测试例

将本发明的仿木复合漆喷涂于钢板上，进行下述性能测试。具体地，施工前清洁钢板表面灰尘，然后将本发明的仿木复合漆喷涂于钢板上，喷涂粘度施工50秒/25℃。基本性能参数如表1所示，涂膜性能参数如表2所示。

表1

由表1可知，本发明的仿木复合漆外观及固含量等基本性能均符合相关标准，由未进行改性的聚酰亚胺粉末制得的仿木复合漆均匀性及仿木效果略差，推测可能是聚酰亚胺分子较大，在溶剂中混合时易发生团聚，与其他各成分尤其是彩砂的相融性略差。

表2

※1抗老化性能测试：将喷涂于钢板上的漆膜在紫外灯下连续照射600小时，取出后若无老化、硬化、开裂和收缩现象，判定测试结果为“合格”，若出现老化、硬化、开裂和收缩现象中的任一种，记为“不合格”。

※2阻燃性测试：将本发明的仿木复合漆以与上述相同条件喷涂在PET膜上，待漆膜风干后，以酒精灯点燃PET，同时记录下PET的自熄时间。

由表2可知，本发明的仿木复合漆的漆膜性能均较好，但是由未经改性的聚酰亚胺粉末制得的仿木复合漆在附着力、阻燃性尤其绝缘性方面较差，推测是由于未经改性的聚酰亚胺粉末在溶剂中混合时易发生团聚，未能与其他各成分良好融合，从而各成分未能充分发挥各自最优异的性能。

综上可知，本发明的仿木复合漆，在具有优异的仿木效果的同时，兼具了不开裂、不掉漆以及耐候性、绝缘性及阻燃性好的优异性能。

Claims (6)

1.一种仿木复合漆，其特征在于，以重量百分比计，包括10-15％环氧树脂、10-15％有机硅改性聚酰亚胺粉末、40-60％溶剂、其余为助剂；

所述有机硅改性聚酰亚胺粉末具体由下述方法制得：(1)将二酐溶于溶剂中，制得质量浓度为5-10％的二酐溶液，向溶液中滴加质量浓度为5-10％的相同溶剂的二胺溶液，其中二酐与二胺的摩尔比为1.0-1.1:1，得到聚酰胺酸溶液；(2)反应结束后加入聚酰胺酸溶液重量的2-5％的氨基烷氧基硅烷，使其反应充分；(3)将步骤(2)的产物通过溶液浇铸、流涎，或者溶液挤出的方式制备成5-80μm厚度的有机硅改性聚酰亚胺薄膜；(4)将薄膜剪切粉碎至400-500目的粉末；

所述二胺为对苯二胺、间苯二胺、联苯胺、对苯二甲胺、4,4’-二氨基二苯基醚、3,4’-二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基甲烷中的一种；所述二酐为均苯四酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、2,3’,3,4’-联苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐；步骤(1)中所述溶剂为二甲基亚砜、二乙基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、二甲苯酚、卤代苯酚、儿茶酚、六甲基磷酰胺或r-丁内酯中的一种或两种；

所述氨基烷氧基硅烷为3-氨丙基(二乙氧基)甲基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、(3-氨丙基)三甲氧基硅烷、(3-氨丙基)三(三甲硅烷氧基)硅烷、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷和3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的仿木复合漆，其特征是，所述仿木复合漆中的溶剂为碳酸二甲酯、乙醇、正丁醇中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的仿木复合漆，其特征是，作为助剂，以重量份计，包括4-6份分散剂、3-4份防沉剂、2-3份附着剂、2-3份颜料。

4.根据权利要求3所述的仿木复合漆，其特征是，所述分散剂为焦磷酸钠、焦磷酸钙、磷酸三钠、偏硅酸钠中的一种或几种；防沉剂为有机膨润土；所述附着剂为硅藻土、云母粉、滑石粉中的一种或几种。

5.根据权利要求3所述的仿木复合漆，其特征是，所述颜料为芙蓉红彩砂、青灰彩砂、雪花白彩砂、樱桃红彩砂中的一种或几种。

6.一种如权利要求1-5中任意一项所述仿木复合漆的制备方法，其特征是，将环氧树脂、有机硅改性聚酰亚胺粉末与溶剂混合，在150-200℃下混匀3-5小时；将所有助剂在50-70℃下混匀后加入到溶剂混合物中。