CN109181387A - 一种高强度耐老化木器漆的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强度耐老化木器漆的制备方法,属于涂料制备技术领域。本发明将单宁酸与葡萄糖混合后加入玉米淀粉超声振荡制得混合浆液,三者通过共价键、分子间作用力有机结合,随后加入偏铝酸钠调节pH值生成氢氧化铝,提高木器漆的耐老化性能;本发明将单宁酸与蛋白质混合反应,生成鞣制保护膜包覆于糖分分子和氧化铝分子上,鞣制膜层具有良好的力学性能和致密性能,从而提高木器漆的疏水性、耐老化性,还引入橙皮精油,并对橙皮精油进行酶解,将精油中的酯基、苯基以及其它疏水基团引入木器漆中,使木器漆中各分子粘结程度增强,从而使木器漆内部空间结构更加致密,力学性能得到进一步提高,具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度耐老化木器漆的制备方法,属于涂料制备技术领域。
背景技术
木器漆是指用于木制品上的一类树脂漆,有聚酯、聚氨酯漆等,可分为水性和油性。按光泽可分为高光、半哑光、哑光。按用途可分为家具漆、地板漆等。人类生产和使用油漆的历史可以上溯到石器时代。从已发现的大量考古资料证实,在距今7000年前的原始社会,人类就已使用野兽的油脂、树汁与天然颜料等配制原始的涂饰物质,用羽毛、树枝等进行绘画,以达到装饰的目的。
目前,国内外家具制造企业常用的漆种有:硝基木器漆、酸固化木器漆、不饱和树脂木器漆、聚氨酯木器漆、光固化木器漆、水性木器漆。其中,聚氨酯木器漆、硝基木器漆目前使用较为广泛,约占市场总量的八成以上。使用性能方面,聚氨酯木器漆漆膜饱满,硬度相对较高,但漆膜固化后其溶剂挥发不充分,引起挥发物挥发周期长,对居室环境有一定影响;硝基木器漆虽溶剂挥发速度较快,但漆膜不够饱满,硬度较低,另外,其施工的固体含量低,大量有机溶剂挥发到大气中,环保性能极差;目前只有光固化木器漆和水性木器漆是行业公认的环保涂料。由于水性木器漆硬度不高、材料成本较高、施工周期长,因此目前在行业内光固化木器漆成为环保木器漆的首选,而且光固化木器漆经光照后立即固化,施工效率是常见的聚氨酯、不饱和树脂、硝基类木器漆的数十倍。但是,现有的光固化喷涂木器漆底漆喷涂异形部件时无法实现连续作业,面漆表干性能和消光性能远远低于聚氨酯木器漆,导致漆膜表面质量不高。
目前市场上的木器漆大多为油性漆,但油性漆存在污染性和对有机溶剂的需求量大等问题。与油性木器漆相比,水性木器漆具有无毒无味、无污染等的特点,因此在环保问题倍受关注的今天,水性木器漆的发展和成熟是一种必然的的趋势。目前普通木器漆存在力学性能不佳,导致木器漆易破损、不耐磨,同时针对木器漆耐老化性能、耐水性能不佳的缺陷。因此,发明高强度耐老化木器漆对涂料制备技术领域具有积极意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题:针对目前木器漆力学性能不佳,导致木器漆易破损、不耐磨,同时针对木器漆耐老化性能、耐水性能不佳的缺陷,提供了一种高强度耐老化木器漆的制备方法。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
一种高强度耐老化木器漆的制备方法,其特征在于具体制备步骤为:
(1)按重量份数计,称取3~5份单宁酸、1~2份葡萄糖、40~42份蒸馏水和0.5~0.8份氯化钙投入烧杯中,用搅拌器混合搅拌制得混合溶液,向烧杯中投入混合溶液质量10~15%的玉米淀粉,将烧杯置于超声振荡仪中振荡制得混合浆液;
(2)将上述混合浆液与偏铝酸钠按质量比20:1投入三口烧瓶中,进行磁力搅拌,搅拌后向三口烧瓶中滴加氢氧化钠溶液,调节pH值至8~9,继续搅拌制得改性浆液;
(3)将上述改性浆液进行抽滤得到滤饼,用蒸馏水清洗滤饼3~5次,清洗后置于烘箱中干燥,制得反应产物,按重量份数计,称取5~7份反应产物、1~2份胶原蛋白和20~24份蒸馏水投入反应釜中,混合搅拌制得混合分散液;
(4)向上述反应釜中加入混合分散液质量7~9%的3-氨丙基三乙氧基硅烷,混合搅拌得到混合乳液,将混合乳液与橙皮精油按质量比10:1投入玻璃皿中搅拌混合均匀,向玻璃皿中加入5~10g的纤维素酶,将玻璃皿置于发酵罐中,密封罐口静置,将玻璃皿放入紫外线消毒灯下辐射杀菌20~30min,制得混合胶液;
(5)将7~9份上述混合胶液、1~2份乙二醇单丁醚、2.0~2.5份聚氧乙烯烷基醚和17~20份丙烯酸乙酯投入高速分散机中混合分散,出料即得高强度耐老化木器漆。
步骤(1)中所述的搅拌器的转速为800~1000r/min,混合搅拌时间为20~30min,超声振荡仪的频率为30~32kHz,振荡时间为3~5h。
步骤(2)中所述的磁力搅拌转速为1200~1300r/min,磁力搅拌时间为30~40min,氢氧化钠溶液的质量分数为10~15%,继续搅拌时间为20~30min。
步骤(3)中所述的烘箱中的温度为70~80℃,干燥时间为12~14h,反应釜中的温度为45~50℃,搅拌转速为500~550r/min,混合搅拌时间为100~110min。
步骤(4)中所述的反应釜中搅拌转速为300~320r/min,混合搅拌时间为40~50min,发酵罐中的温度为25~30℃,静置时间为7~9天。
步骤(5)中所述的高速分散机中的搅拌转速为1300~1400r/min,混合分散时间为30~40min。
本发明的有益技术效果是:
(1)本发明首先将单宁酸、葡萄糖与水混合制得混合溶液,再向混合溶液中加入玉米淀粉制得混合浆液,随后将混合浆液与偏铝酸钠混合,并滴加氢氧化钠溶液调节pH值制得改性浆液,将改性浆液进行抽滤得到滤饼,将滤饼干燥后与胶原蛋白溶液混合反应制得混合分散液,然后把混合分散液与有机硅烷、橙皮精油混合并投入纤维素酶酶解制得混合胶液,最后将混合胶液与其它有机助剂高速混合即得高强度耐老化木器漆,本发明将单宁酸与葡萄糖混合后加入玉米淀粉超声振荡制得混合浆液,三者通过共价键、分子间作用力有机结合,随后加入偏铝酸钠调节pH值生成氢氧化铝,氢氧化铝不稳定再次分解生成氧化铝,同时铝离子通过螯合作用吸附于糖的分子链上,氧化铝以及铝离子的引入使木器漆的力学性能得到提高,使木器漆更加耐磨,同时铝离子位于糖分分子的分子链外侧,保护糖分分子,提高木器漆的耐老化性能;
(2)本发明将单宁酸与蛋白质混合反应,生成鞣制保护膜包覆于糖分分子和氧化铝分子上,鞣制膜层具有良好的力学性能和致密性能,从而提高木器漆的疏水性、耐老化性,还引入橙皮精油,并对橙皮精油进行酶解,将精油中的酯基、苯基以及其它疏水基团引入木器漆中,有利于提高木器漆的疏水耐水性能,并利用这些基团加强与其它分子的粘结程度,使木器漆中各分子粘结程度增强,从而使木器漆内部空间结构更加致密,力学性能得到进一步提高,具有广阔的应用前景。
具体实施方式
按重量份数计,称取3~5份单宁酸、1~2份葡萄糖、40~42份蒸馏水和0.5~0.8份氯化钙投入烧杯中,用搅拌器以800~1000r/min的转速混合搅拌20~30min,制得混合溶液,向烧杯中投入混合溶液质量10~15%的玉米淀粉,将烧杯置于超声振荡仪中以30~32kHz的频率振荡3~5h制得混合浆液;将上述混合浆液与偏铝酸钠按质量比20:1投入三口烧瓶中,在转速为1200~1300r/min的条件下磁力搅拌30~40min,搅拌后向三口烧瓶中滴加质量分数为10~15%的氢氧化钠溶液,调节pH值至8~9,继续搅拌20~30min,制得改性浆液;将上述改性浆液进行抽滤得到滤饼,用蒸馏水清洗滤饼3~5次,清洗后置于烘箱中,在温度为70~80℃的条件下干燥12~14h,制得反应产物,按重量份数计,称取5~7份反应产物、1~2份胶原蛋白和20~24份蒸馏水投入反应釜中,在温度为45~50℃、搅拌转速为500~550r/min的条件下混合搅拌100~110min制得混合分散液;向上述反应釜中加入混合分散液质量7~9%的3-氨丙基三乙氧基硅烷,在转速为300~320r/min的条件下混合搅拌40~50min得到混合乳液,将混合乳液与橙皮精油按质量比10:1投入玻璃皿中搅拌混合均匀,向玻璃皿中加入5~10g的纤维素酶,将玻璃皿置于发酵罐中,密封罐口,在温度为25~30℃的条件下静置7~9天,将玻璃皿放入紫外线消毒灯下辐射杀菌20~30min,制得混合胶液;将7~9份上述混合胶液、1~2份乙二醇单丁醚、2.0~2.5份聚氧乙烯烷基醚和17~20份丙烯酸乙酯投入高速分散机中,在搅拌转速为1300~1400r/min的条件下混合分散30~40min,出料即得高强度耐老化木器漆。
实例1
按重量份数计,称取3份单宁酸、1份葡萄糖、40份蒸馏水和0.5份氯化钙投入烧杯中,用搅拌器以800r/min的转速混合搅拌20min,制得混合溶液,向烧杯中投入混合溶液质量10%的玉米淀粉,将烧杯置于超声振荡仪中以30kHz的频率振荡3h制得混合浆液;将上述混合浆液与偏铝酸钠按质量比20:1投入三口烧瓶中,在转速为1200r/min的条件下磁力搅拌30min,搅拌后向三口烧瓶中滴加质量分数为10%的氢氧化钠溶液,调节pH值至8,继续搅拌20min,制得改性浆液;将上述改性浆液进行抽滤得到滤饼,用蒸馏水清洗滤饼3次,清洗后置于烘箱中,在温度为70℃的条件下干燥12h,制得反应产物,按重量份数计,称取5份反应产物、1份胶原蛋白和20份蒸馏水投入反应釜中,在温度为45℃、搅拌转速为500r/min的条件下混合搅拌100min制得混合分散液;向上述反应釜中加入混合分散液质量7%的3-氨丙基三乙氧基硅烷,在转速为300r/min的条件下混合搅拌40min得到混合乳液,将混合乳液与橙皮精油按质量比10:1投入玻璃皿中搅拌混合均匀,向玻璃皿中加入5g的纤维素酶,将玻璃皿置于发酵罐中,密封罐口,在温度为25℃的条件下静置7天,将玻璃皿放入紫外线消毒灯下辐射杀菌20min,制得混合胶液;将7份上述混合胶液、1份乙二醇单丁醚、2.0份聚氧乙烯烷基醚和17份丙烯酸乙酯投入高速分散机中,在搅拌转速为1300r/min的条件下混合分散30min,出料即得高强度耐老化木器漆。
实例2
按重量份数计,称取4份单宁酸、1份葡萄糖、41份蒸馏水和0.7份氯化钙投入烧杯中,用搅拌器以900r/min的转速混合搅拌25min,制得混合溶液,向烧杯中投入混合溶液质量12%的玉米淀粉,将烧杯置于超声振荡仪中以31kHz的频率振荡4h制得混合浆液;将上述混合浆液与偏铝酸钠按质量比20:1投入三口烧瓶中,在转速为1250r/min的条件下磁力搅拌35min,搅拌后向三口烧瓶中滴加质量分数为12%的氢氧化钠溶液,调节pH值至8,继续搅拌25min,制得改性浆液;将上述改性浆液进行抽滤得到滤饼,用蒸馏水清洗滤饼4次,清洗后置于烘箱中,在温度为75℃的条件下干燥13h,制得反应产物,按重量份数计,称取6份反应产物、1份胶原蛋白和22份蒸馏水投入反应釜中,在温度为45℃、搅拌转速为520r/min的条件下混合搅拌105min制得混合分散液;向上述反应釜中加入混合分散液质量8%的3-氨丙基三乙氧基硅烷,在转速为310r/min的条件下混合搅拌45min得到混合乳液,将混合乳液与橙皮精油按质量比10:1投入玻璃皿中搅拌混合均匀,向玻璃皿中加入7g的纤维素酶,将玻璃皿置于发酵罐中,密封罐口,在温度为27℃的条件下静置8天,将玻璃皿放入紫外线消毒灯下辐射杀菌25min,制得混合胶液;将8份上述混合胶液、1份乙二醇单丁醚、2.2份聚氧乙烯烷基醚和19份丙烯酸乙酯投入高速分散机中,在搅拌转速为1350r/min的条件下混合分散35min,出料即得高强度耐老化木器漆。
实例3
按重量份数计,称取5份单宁酸、2份葡萄糖、42份蒸馏水和0.8份氯化钙投入烧杯中,用搅拌器以1000r/min的转速混合搅拌30min,制得混合溶液,向烧杯中投入混合溶液质量15%的玉米淀粉,将烧杯置于超声振荡仪中以32kHz的频率振荡5h制得混合浆液;将上述混合浆液与偏铝酸钠按质量比20:1投入三口烧瓶中,在转速为1300r/min的条件下磁力搅拌40min,搅拌后向三口烧瓶中滴加质量分数为15%的氢氧化钠溶液,调节pH值至9,继续搅拌30min,制得改性浆液;将上述改性浆液进行抽滤得到滤饼,用蒸馏水清洗滤饼5次,清洗后置于烘箱中,在温度为80℃的条件下干燥14h,制得反应产物,按重量份数计,称取7份反应产物、2份胶原蛋白和24份蒸馏水投入反应釜中,在温度为50℃、搅拌转速为550r/min的条件下混合搅拌110min制得混合分散液;向上述反应釜中加入混合分散液质量9%的3-氨丙基三乙氧基硅烷,在转速为320r/min的条件下混合搅拌50min得到混合乳液,将混合乳液与橙皮精油按质量比10:1投入玻璃皿中搅拌混合均匀,向玻璃皿中加入10g的纤维素酶,将玻璃皿置于发酵罐中,密封罐口,在温度为30℃的条件下静置9天,将玻璃皿放入紫外线消毒灯下辐射杀菌30min,制得混合胶液;将9份上述混合胶液、2份乙二醇单丁醚、2.5份聚氧乙烯烷基醚和20份丙烯酸乙酯投入高速分散机中,在搅拌转速为1400r/min的条件下混合分散40min,出料即得高强度耐老化木器漆。
对比例
以北京某公司生产的高强度耐老化木器漆作为对比例 对本发明制得的高强度耐老化木器漆和对比例中的高强度耐老化木器漆进行性能检测,检测结果如表1所示:
测试方法:
抗冲击性测试采用GB1732-79《漆膜耐冲击测定法》进行检测。
硬度测试用铅笔的硬度来表示。
附着力的评级可以参考以下标准:
0级:切割边缘完全平滑无一格脱落;
1级:在切口交叉处有少许涂层脱落,但交叉切割面积受影响不能明显大于5%;
2级:在切口交叉处和或沿切口边缘有涂层脱落,受影响的交叉切割面积明显大于5%,但不能明显大于15%;
3级:涂层沿切割边缘部分或全部以大碎片脱落和或在格子不同部位上部分或全部剥落受影响的交叉切割面积明显大于15%,但不能明显大于35%;
4级:涂层沿切割边缘大碎片剥落和或一些方格部分或全部出现脱落,受影响的交叉切割面积明显大于35%,但不能明显大于65%;
5级:剥落的程度超过4级。
磨料粒径测试采用磨料粒度机械仪表进行检测,磨料粒径越大耐磨性能越高。
磨耗测试:采用磨耗仪(JM-IV型,上海现代环境工程技术研究所),使用旋转磨擦橡胶轮法(GB/T15102-1994附录A),分别以经规定研磨转数研磨后涂层质量损耗(失重法)的平均值表示与评价耐磨性。
吸水率测试采用吸水率实验法进行性能检测,并观察表面漆膜变化情况。
耐老化性测试按GB/T9755-2001 5.12的标准进行检测。
黄变指数测试方法按黄变级数ΔYi的说法测试,按黄变指数分为:
0级:无变色, ΔYi≤1.5;
1级:很轻微变色, 1.6<ΔYi≤3.0;
2级:轻微变色, 3.1<ΔYi≤6.0;
3级:明显变色, 6.1<ΔYi≤9.0;
4级:较大变色, 9.1<ΔYi≤12.0;
5级:严重变色, 12.0<ΔYi。
表1木器漆性能测定结果
根据上述检测数据中可知本发明制得的高强度耐老化木器漆附着力好,耐磨粒径大,磨耗低,耐磨性好,不易破损,吸水率低,泡水大于7天,漆膜无变化,耐水性好,耐老化性能好,黄变指数低,具有广阔的应用前景。
Claims (6)
1.一种高强度耐老化木器漆的制备方法,其特征在于具体制备步骤为:
(1)按重量份数计,称取3~5份单宁酸、1~2份葡萄糖、40~42份蒸馏水和0.5~0.8份氯化钙投入烧杯中,用搅拌器混合搅拌制得混合溶液,向烧杯中投入混合溶液质量10~15%的玉米淀粉,将烧杯置于超声振荡仪中振荡制得混合浆液;
(2)将上述混合浆液与偏铝酸钠按质量比20:1投入三口烧瓶中,进行磁力搅拌,搅拌后向三口烧瓶中滴加氢氧化钠溶液,调节pH值至8~9,继续搅拌制得改性浆液;
(3)将上述改性浆液进行抽滤得到滤饼,用蒸馏水清洗滤饼3~5次,清洗后置于烘箱中干燥,制得反应产物,按重量份数计,称取5~7份反应产物、1~2份胶原蛋白和20~24份蒸馏水投入反应釜中,混合搅拌制得混合分散液;
(4)向上述反应釜中加入混合分散液质量7~9%的3-氨丙基三乙氧基硅烷,混合搅拌得到混合乳液,将混合乳液与橙皮精油按质量比10:1投入玻璃皿中搅拌混合均匀,向玻璃皿中加入5~10g的纤维素酶,将玻璃皿置于发酵罐中,密封罐口静置,将玻璃皿放入紫外线消毒灯下辐射杀菌20~30min,制得混合胶液;
(5)将7~9份上述混合胶液、1~2份乙二醇单丁醚、2.0~2.5份聚氧乙烯烷基醚和17~20份丙烯酸乙酯投入高速分散机中混合分散,出料即得高强度耐老化木器漆。
2.根据权利要求1所述的一种高强度耐老化木器漆的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的搅拌器的转速为800~1000r/min,混合搅拌时间为20~30min,超声振荡仪的频率为30~32kHz,振荡时间为3~5h。
3.根据权利要求1所述的一种高强度耐老化木器漆的制备方法,其特征在于:步骤(2)中所述的磁力搅拌转速为1200~1300r/min,磁力搅拌时间为30~40min,氢氧化钠溶液的质量分数为10~15%,继续搅拌时间为20~30min。
4.根据权利要求1所述的一种高强度耐老化木器漆的制备方法,其特征在于:步骤(3)中所述的烘箱中的温度为70~80℃,干燥时间为12~14h,反应釜中的温度为45~50℃,搅拌转速为500~550r/min,混合搅拌时间为100~110min。
5.根据权利要求1所述的一种高强度耐老化木器漆的制备方法,其特征在于:步骤(4)中所述的反应釜中搅拌转速为300~320r/min,混合搅拌时间为40~50min,发酵罐中的温度为25~30℃,静置时间为7~9天。
6.根据权利要求1所述的一种高强度耐老化木器漆的制备方法,其特征在于:步骤(5)中所述的高速分散机中的搅拌转速为1300~1400r/min,混合分散时间为30~40min。
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