CN109280441A - 一种竹制品表面用阻燃耐磨涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种竹制品表面用阻燃耐磨涂料，其原料包括：硅丙乳液、水性聚氨酯乳液、醇酸树脂、糠醇树脂、氮羟甲基树脂、含硼阻燃剂、磷酸二氢铵、埃洛石纳米管、石墨烯、纳米竹炭、蛭石、纳米氧化锌、纳米二氧化硅、聚醚醚酮、3‑碘‑2‑丙炔基丁基氨基甲酸酯、壳聚糖、植物精油、氨基硅油、成膜助剂、助剂、水。本发明提出的竹制品表面用阻燃耐磨涂料，其与竹材的粘结力强，阻燃性、耐磨性和防霉性能优异。

Description

一种竹制品表面用阻燃耐磨涂料
技术领域
本发明涉及竹材技术领域，尤其涉及一种竹制品表面用阻燃耐磨涂料。
背景技术
竹子作为重要的森林资源之一，具有坚韧、抗压、抗拉等特点，而且还有生长快、产量大、来源广泛、价格低廉的优点，目前已被广泛用于制作家具、地板、工艺品等。但是竹材在加工、贮存、运输和使用过程中易发生霉变腐朽。现有方法中往往在竹制品表面涂覆涂料来提供防护措施，然而现有的涂料耐磨性不是很理想、阻燃性能欠佳，限制了其应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种竹制品表面用阻燃耐磨涂料，其与竹材的粘结力强，阻燃性、耐磨性和防霉性能优异。
本发明提出的一种竹制品表面用阻燃耐磨涂料，其原料按重量份包括：硅丙乳液60-75份、水性聚氨酯乳液10-20份、醇酸树脂5-10份、糠醇树脂5-10份、氮羟甲基树脂3-8份、含硼阻燃剂3-5.5份、磷酸二氢铵2-4.8份、埃洛石纳米管0.5-2.3份、石墨烯0.3-1.5份、纳米竹炭2-3.2份、蛭石1-3.8份、纳米氧化锌3-8份、纳米二氧化硅0.5-3.2份、聚醚醚酮3-5份、3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯0.1-1份、壳聚糖0.2-0.55份、植物精油0.1-0.8份、氨基硅油1-2份、成膜助剂1-5份、助剂0.2-0.7份、水50-85份。
优选地，所述硅丙乳液的固含量为42-50wt％；所述水性聚氨酯乳液的固含量为37-45wt％。
优选地，所述含硼阻燃剂按照以下工艺进行制备：将三聚氯氰、2-噻吩硼酸、碳酸钾溶液和钯催化剂混合均匀，在氮气的保护下升温至70-80℃，反应100-150min，过滤、蒸馏，经层析柱分离得到物料A；将物料A与丙酮混合，调节体系的pH值为5-6，在0-3℃下加入对叔丁基苯酚和厚朴酚，反应100-250min，静置、洗涤、干燥得到物料B；在氮气的保护下，将四氢呋喃与二异丙基胺混合，降温至-70℃～-80℃后加入丁基锂，搅拌10-20min，加入物料B的四氢呋喃溶液，搅拌30-50min，加入硼酸三异丙酯，在-70℃～-80℃下反应3-5h，升温至室温后搅拌3-7h，蒸馏后加入盐酸搅拌30-50min，过滤、洗涤、干燥得到所述含硼阻燃剂。
优选地，三聚氯氰、2-噻吩硼酸的摩尔比为1：1-2；物料A、对叔丁基苯酚、厚朴酚的摩尔比为1：0.5-1：0.5-1；二异丙基胺、丁基锂、物料B、硼酸三异丙酯的摩尔比为3-6：3-5：0.5-1.2：5-6。
优选地，所述埃洛石纳米管的平均粒径为45-65nm。
优选地，所述蛭石为乙烯基三乙氧基硅烷改性的蛭石。
优选地，所述植物精油为樟树精油、牛至精油、柠檬草精油、艾蒿精油中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述成膜助剂为二丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇丁醚、二乙二醇单乙醚的混合物，且二丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇丁醚、二乙二醇单乙醚的体积比为1-3：2-5：3-11。
优选地，所述助剂为润湿剂、消泡剂、分散剂、流平剂、增稠剂、附着力促进剂中的一种或者多种的混合物。
本发明所述竹制品表面用阻燃耐磨涂料，其原料中，以硅丙乳液为原料，同时加入了水性聚氨酯乳液、醇酸树脂进行配合，发挥协同作用，成膜性好，在竹制品的表面形成了致密的保护层，能隔绝空气、水分，起到了抑制霉菌生长的作用，同时赋予涂料优异的强度、耐磨性和柔韧性；糠醇树脂、氮羟甲基树脂加入体系中配合，减少了干燥漆膜挤压时产生的黏附现象，进一步增强了漆膜的耐磨性能；在含硼阻燃剂的制备过程中，首先以三聚氯氰、2-噻吩硼酸为原料，在钯催化剂的作用下，控制反应条件，使三聚氯氰、2-噻吩硼酸发生了反应，将噻吩引入到了三聚氯氰分子中得到了物料A；物料A与对叔丁基苯酚和厚朴酚混合后，对叔丁基苯酚和厚朴酚中的羟基进一步与物料A中剩余的氯发生了取代反应，将对叔丁基苯酚和厚朴酚引入到了分子中，得到了物料B，之后将物料B在二异丙基胺、丁基锂、硼酸三异丙酯的作用下进行了反应，得到了含硼阻燃剂，将其加入体系中，一方面，与磷酸二氢铵、埃洛石纳米管、石墨烯配合后，改变了涂料的热解过程，在其燃烧的过程中，能形成致密、坚固的无机膜以及B-O-C碳层，起到了隔热、隔氧和抑制可燃气体逸出的作用，同时产生了大量不燃性气体，稀释了空气中氧气的浓度，降低了热释放速率和发烟速率，降低了热释放总量和发烟总量，显著提高了涂料的阻燃性和抑烟性，一方面，其分子中引入了厚朴酚结构，与纳米氧化锌、3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯、壳聚糖、植物精油配合，具有协同作用，能攻击细菌的细胞，致使细胞内的有机物分解，起到了杀菌和抑菌的作用，赋予涂料优异的防霉性能，另一方面，因分子中引入了苯环结构，热稳定性和疏水性提高，与纳米竹炭和氨基树脂配合，赋予涂料一定的疏水性，改善了水性聚氨酯的加入引起的耐水性不好的缺陷；聚醚醚酮作为填料加入体系中，与埃洛石纳米管、石墨烯、纳米竹炭、蛭石、纳米氧化锌、纳米二氧化硅配合，提高了涂料的强度和耐老化性能，同时赋予涂料优异的耐磨性和耐化学稳定性；埃洛石纳米管具有管状结构，加入体系中，能与硅丙乳液、水性聚氨酯乳液交织在一起，均匀的分散在体系中，同时埃洛石纳米管表面含有大量的活性基团，对3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯具有吸附作用，提高了3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯与基体的作用力，改善了3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯的抗流失性，赋予涂料优异的防霉和防水性。
本发明所述竹制品表面用阻燃耐磨涂料其氧指数达到42.5％以上，对多种霉菌及蓝变菌的侵染具有防治效力，且防治效力均达到了100％。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种竹制品表面用阻燃耐磨涂料，其原料按重量份包括：硅丙乳液75份、水性聚氨酯乳液10份、醇酸树脂10份、糠醇树脂5份、氮羟甲基树脂8份、含硼阻燃剂3份、磷酸二氢铵4.8份、埃洛石纳米管0.5份、石墨烯1.5份、纳米竹炭2份、蛭石3.8份、纳米氧化锌3份、纳米二氧化硅3.2份、聚醚醚酮3份、3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯1份、壳聚糖0.2份、植物精油0.8份、氨基硅油1份、成膜助剂5份、助剂0.2份、水85份。
实施例2
本发明提出的一种竹制品表面用阻燃耐磨涂料，其原料按重量份包括：硅丙乳液60份、水性聚氨酯乳液20份、醇酸树脂5份、糠醇树脂10份、氮羟甲基树脂3份、含硼阻燃剂5.5份、磷酸二氢铵2份、埃洛石纳米管2.3份、石墨烯0.3份、纳米竹炭3.2份、蛭石1份、纳米氧化锌8份、纳米二氧化硅0.5份、聚醚醚酮5份、3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯0.1份、壳聚糖0.55份、植物精油0.1份、氨基硅油2份、成膜助剂1份、助剂0.7份、水50份。
实施例3
本发明提出的一种竹制品表面用阻燃耐磨涂料，其原料按重量份包括：硅丙乳液72份、水性聚氨酯乳液13份、醇酸树脂9份、糠醇树脂7份、氮羟甲基树脂7份、含硼阻燃剂3.8份、磷酸二氢铵4.5份、埃洛石纳米管1份、石墨烯1.3份、纳米竹炭2.5份、蛭石3.5份、纳米氧化锌4份、纳米二氧化硅3份、聚醚醚酮3.6份、3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯0.8份、壳聚糖0.26份、植物精油0.7份、氨基硅油1.3份、成膜助剂4.2份、助剂0.3份、水82份；
其中，所述硅丙乳液的固含量为50wt％；所述水性聚氨酯乳液的固含量为37wt％；
所述含硼阻燃剂按照以下工艺进行制备：将三聚氯氰、2-噻吩硼酸、碳酸钾溶液和钯催化剂混合均匀，在氮气的保护下升温至80℃，反应100min，过滤、蒸馏，经层析柱分离得到物料A；将物料A与丙酮混合，调节体系的pH值为6，在0℃下加入对叔丁基苯酚和厚朴酚，反应250min，静置、洗涤、干燥得到物料B；在氮气的保护下，将四氢呋喃与二异丙基胺混合，降温至-70℃后加入丁基锂，搅拌20min，加入物料B的四氢呋喃溶液，搅拌30min，加入硼酸三异丙酯，在-80℃下反应3h，升温至室温后搅拌7h，蒸馏后加入盐酸搅拌30min，过滤、洗涤、干燥得到所述含硼阻燃剂；其中，三聚氯氰、2-噻吩硼酸的摩尔比为1：2；物料A、对叔丁基苯酚、厚朴酚的摩尔比为1：0.5：0.5；二异丙基胺、丁基锂、物料B、硼酸三异丙酯的摩尔比为6：3：1.2：5；
所述埃洛石纳米管的平均粒径为65nm；
所述蛭石为乙烯基三乙氧基硅烷改性的蛭石；
所述植物精油为樟树精油；
所述成膜助剂为二丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇丁醚、二乙二醇单乙醚的混合物，且二丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇丁醚、二乙二醇单乙醚的体积比为3：2：11；
所述助剂为润湿剂。
实施例4
本发明提出的一种竹制品表面用阻燃耐磨涂料，其原料按重量份包括：硅丙乳液63份、水性聚氨酯乳液18份、醇酸树脂7份、糠醇树脂9份、氮羟甲基树脂4份、含硼阻燃剂5份、磷酸二氢铵2.6份、埃洛石纳米管2份、石墨烯0.6份、纳米竹炭3份、蛭石1.5份、纳米氧化锌7份、纳米二氧化硅1份、聚醚醚酮4.6份、3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯0.3份、壳聚糖0.5份、植物精油0.3份、氨基硅油1.8份、成膜助剂2份、助剂0.6份、水56份；
其中，所述硅丙乳液的固含量为42wt％；所述水性聚氨酯乳液的固含量为45wt％；
所述含硼阻燃剂按照以下工艺进行制备：将三聚氯氰、2-噻吩硼酸、碳酸钾溶液和钯催化剂混合均匀，在氮气的保护下升温至70℃，反应150min，过滤、蒸馏，经层析柱分离得到物料A；将物料A与丙酮混合，调节体系的pH值为5，在3℃下加入对叔丁基苯酚和厚朴酚，反应100min，静置、洗涤、干燥得到物料B；在氮气的保护下，将四氢呋喃与二异丙基胺混合，降温至-80℃后加入丁基锂，搅拌10min，加入物料B的四氢呋喃溶液，搅拌50min，加入硼酸三异丙酯，在-70℃下反应5h，升温至室温后搅拌3h，蒸馏后加入盐酸搅拌50min，过滤、洗涤、干燥得到所述含硼阻燃剂；其中，三聚氯氰、2-噻吩硼酸的摩尔比为1：1；物料A、对叔丁基苯酚、厚朴酚的摩尔比为1：1：1；二异丙基胺、丁基锂、物料B、硼酸三异丙酯的摩尔比为3：5：0.5：6；
所述埃洛石纳米管的平均粒径为45nm；
所述蛭石为乙烯基三乙氧基硅烷改性的蛭石；
所述植物精油为牛至精油、艾蒿精油的混合物；
所述成膜助剂为二丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇丁醚、二乙二醇单乙醚的混合物，且二丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇丁醚、二乙二醇单乙醚的体积比为1：5：3；
所述助剂为消泡剂、流平剂的混合物。
实施例5
本发明提出的一种竹制品表面用阻燃耐磨涂料，其原料按重量份包括：硅丙乳液70份、水性聚氨酯乳液15份、醇酸树脂8份、糠醇树脂7份、氮羟甲基树脂6份、含硼阻燃剂4份、磷酸二氢铵3.9份、埃洛石纳米管2份、石墨烯1.3份、纳米竹炭2.7份、蛭石3份、纳米氧化锌5.2份、纳米二氧化硅2份、聚醚醚酮4份、3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯0.6份、壳聚糖0.38份、植物精油0.5份、氨基硅油1.5份、成膜助剂3.3份、助剂0.5份、水70份；
其中，所述硅丙乳液的固含量为48wt％；所述水性聚氨酯乳液的固含量为40wt％；
所述含硼阻燃剂按照以下工艺进行制备：将三聚氯氰、2-噻吩硼酸、碳酸钾溶液和钯催化剂混合均匀，在氮气的保护下升温至75℃，反应120min，过滤、蒸馏，经层析柱分离得到物料A；将物料A与丙酮混合，调节体系的pH值为5，在2℃下加入对叔丁基苯酚和厚朴酚，反应200min，静置、洗涤、干燥得到物料B；在氮气的保护下，将四氢呋喃与二异丙基胺混合，降温至-75℃后加入丁基锂，搅拌15min，加入物料B的四氢呋喃溶液，搅拌40min，加入硼酸三异丙酯，在-76℃下反应4h，升温至室温后搅拌6h，蒸馏后加入盐酸搅拌40min，过滤、洗涤、干燥得到所述含硼阻燃剂；其中，三聚氯氰、2-噻吩硼酸的摩尔比为1：1.5；物料A、对叔丁基苯酚、厚朴酚的摩尔比为1：0.7：0.8；二异丙基胺、丁基锂、物料B、硼酸三异丙酯的摩尔比为5：4：1：5.7；
所述埃洛石纳米管的平均粒径为60nm；
所述蛭石为乙烯基三乙氧基硅烷改性的蛭石；
所述植物精油为樟树精油、牛至精油、柠檬草精油、艾蒿精油的混合物，且樟树精油、牛至精油、柠檬草精油、艾蒿精油的体积比为1：1：1：1；
所述成膜助剂为二丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇丁醚、二乙二醇单乙醚的混合物，且二丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇丁醚、二乙二醇单乙醚的体积比为2：3：7；
所述助剂为润湿剂、消泡剂、分散剂、流平剂、增稠剂、附着力促进剂的混合物。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种竹制品表面用阻燃耐磨涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：硅丙乳液60-75份、水性聚氨酯乳液10-20份、醇酸树脂5-10份、糠醇树脂5-10份、氮羟甲基树脂3-8份、含硼阻燃剂3-5.5份、磷酸二氢铵2-4.8份、埃洛石纳米管0.5-2.3份、石墨烯0.3-1.5份、纳米竹炭2-3.2份、蛭石1-3.8份、纳米氧化锌3-8份、纳米二氧化硅0.5-3.2份、聚醚醚酮3-5份、3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯0.1-1份、壳聚糖0.2-0.55份、植物精油0.1-0.8份、氨基硅油1-2份、成膜助剂1-5份、助剂0.2-0.7份、水50-85份。
2.根据权利要求1所述竹制品表面用阻燃耐磨涂料，其特征在于，所述硅丙乳液的固含量为42-50wt％；所述水性聚氨酯乳液的固含量为37-45wt％。
3.根据权利要求1或2所述竹制品表面用阻燃耐磨涂料，其特征在于，所述含硼阻燃剂按照以下工艺进行制备：将三聚氯氰、2-噻吩硼酸、碳酸钾溶液和钯催化剂混合均匀，在氮气的保护下升温至70-80℃，反应100-150min，过滤、蒸馏，经层析柱分离得到物料A；将物料A与丙酮混合，调节体系的pH值为5-6，在0-3℃下加入对叔丁基苯酚和厚朴酚，反应100-250min，静置、洗涤、干燥得到物料B；在氮气的保护下，将四氢呋喃与二异丙基胺混合，降温至-70℃～-80℃后加入丁基锂，搅拌10-20min，加入物料B的四氢呋喃溶液，搅拌30-50min，加入硼酸三异丙酯，在-70℃～-80℃下反应3-5h，升温至室温后搅拌3-7h，蒸馏后加入盐酸搅拌30-50min，过滤、洗涤、干燥得到所述含硼阻燃剂。
4.根据权利要求3所述竹制品表面用阻燃耐磨涂料，其特征在于，三聚氯氰、2-噻吩硼酸的摩尔比为1：1-2；物料A、对叔丁基苯酚、厚朴酚的摩尔比为1：0.5-1：0.5-1；二异丙基胺、丁基锂、物料B、硼酸三异丙酯的摩尔比为3-6：3-5：0.5-1.2：5-6。
5.根据权利要求1-4中任一项所述竹制品表面用阻燃耐磨涂料，其特征在于，所述埃洛石纳米管的平均粒径为45-65nm。
6.根据权利要求1-5中任一项所述竹制品表面用阻燃耐磨涂料，其特征在于，所述蛭石为乙烯基三乙氧基硅烷改性的蛭石。
7.根据权利要求1-6中任一项所述竹制品表面用阻燃耐磨涂料，其特征在于，所述植物精油为樟树精油、牛至精油、柠檬草精油、艾蒿精油中的一种或者多种的混合物。
8.根据权利要求1-7中任一项所述竹制品表面用阻燃耐磨涂料，其特征在于，所述成膜助剂为二丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇丁醚、二乙二醇单乙醚的混合物，且二丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇丁醚、二乙二醇单乙醚的体积比为1-3：2-5：3-11。
9.根据权利要求1-8中任一项所述竹制品表面用阻燃耐磨涂料，其特征在于，所述助剂为润湿剂、消泡剂、分散剂、流平剂、增稠剂、附着力促进剂中的一种或者多种的混合物。
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