CN109337526A - 炭化材用uv木器涂料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炭化材用UV木器涂料及其制造方法，该UV木器涂料以环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、四乙基溴化铵、环己烷羧酸钴、甲壳素粉末、足量无水乙醇、二氧化钛粉末、脂肪醇聚氧乙烯醚、GST改性环氧粘碳胶、从山羊角中提取的功能成份、封闭型异氰酸酯、消泡剂为原料，以去离子水为介质，70℃‑85℃下充分反应获得；其中功能成份的制备过程包括浸润、切粒、焖煮、净化、浓缩。本发明具有专适用于炭化木材表面、紫外光固化的、不伤木质、高附着力、高耐磨、高渗透、自憎水的技术效果。

Description

炭化材用UV木器涂料及其制造方法

技术领域

本发明涉及木器涂料领域，尤其涉及一种炭化材用UV木器涂料及其制造方法。

背景技术

炭化木素有物理“防腐木”之称，也称为热处理木。由于它具有区别于普通木材的优越性能，且更为环保，从而深受用户青睐。炭化木是在不含任何化学剂条件下应用高温对木材进行同质炭化处理，使木材表面具有深棕色的美观效果，并拥有防腐及抗生物侵袭的作用，其含水率低、不易吸水、材质稳定、不变形、完全脱脂不溢脂、隔热性能好、施工简单、涂刷方便、无特殊气味，是理想的室内及桑拿浴室材料，成为卫浴装饰新的流行趋势；其防腐烂，抗虫蛀、抗变形开裂，耐高温性能好。

随着时代的发展，为使木器家具更加轻便、耐用、防虫、防腐，炭化木材的应用量逐步增大，虽然其本体性能优秀，但常规技术中没有与之配套的涂料，有机涂料环保危害性大，破坏了炭化材的核心竞争力，水性涂料则由于炭化材的亲水基大部分在炭化过程中失去，无法有力附着在炭化材表面，这极大地影响了炭化材的推广应用。

UV涂料即紫外光固化涂料，随着技术水平的提高，对UV油墨工艺产生的环境质量、卫生方面的影响提出了更高的要求，同时对油墨光固化效果及印制品的耐久度和可靠性要求也越来越高。目前市场上销售的胶印UV涂料由于光固化效率低、成型强度差，因而并不具备高机械性能和耐磨性；另外现有技术中的油墨光固化时由于非极性材料的原因，导致与以木质为主的板料表面结合力差(易与木质颗粒内的有机胶互溶、不易渗入，因而容易导致表面滑移)。由于目前市售的及专利技术中的UV油墨是单组份油墨，灵活性差且质量控制困难，这就导致生产门槛高、质量控制难、且自固化能力有限。现有技术包括专利技术中的UV油墨一般较为追求其防水性能，但油墨本身的化学稳定性、固化成型效率和机械性能(如抗划伤、耐磨、自润滑)能力差。

因此市场上需要一种专适用于炭化木材表面、紫外光固化的、不伤木质、高附着力、高耐磨、高渗透、自憎水的木器涂料。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种专适用于炭化木材表面、紫外光固化的、不伤木质、高附着力、高耐磨、高渗透、自憎水的炭化材用UV木器涂料。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种炭化材用UV木器涂料的制造方法，包括以下步骤：

1)原材料准备

①原材料准备：按重量份准备环氧丙烯酸树脂35份-38份、聚氨酯丙烯酸树脂28份-30份、四乙基溴化铵1份-1.2份、环己烷羧酸钴0.3份-0.5份、甲壳素粉末8份-10份、足量无水乙醇、二氧化钛粉末0.2份-0.3份、脂肪醇聚氧乙烯醚1份-2份、GST改性环氧粘碳胶5份-8份、山羊角30份-35份、封闭型异氰酸酯2份-3份、消泡剂0.2份-0.3份；

②辅材准备：准备足量去离子水、足量噬纤维菌菌剂、足量胶原活化酶水剂、按重量份准备硅铝酸盐12份-15份、溶质质量分数20％的稀盐酸溶液50份-60份、溶质质量分数20％的氢氧化钠溶液50份-60份；

2)功能成份提取

①将阶段1)步骤①准备的山羊角浸浴在由阶段1)步骤②准备的去离子水制成的冰水混合物内，搅拌均匀后持续加冰保持温度稳定，保持6天-8天，清洗干净并除去水液和血质后获得浸润无血角质；

②将步骤①获得的浸润无血角质机械切碎成粒径2mm-5mm的碎粒，获得待处理角质；

③将步骤②获得的待处理角质与其重量2倍-3倍的去离子水混合均匀后置于密闭的、蒸汽压0.35MPa-0.4MPa的环境内焖煮，焖煮温度120℃-125℃，保温2.5h-3h，然后滤除溶液，保留固含物，获得预制功能成份；

④重复步骤③3次-5次，将获得的预制功能成份混合均匀，获得粗制功能成份；

⑤将步骤④获得的粗制功能成份完全蒸离水份，即获得所需功能成份；

3)UV涂料主体制备

①将阶段1)步骤①准备的聚氨酯丙烯酸树脂、环己烷羧酸钴和阶段1)步骤②准备的硅铝酸盐混合均匀后注入阶段1)步骤②准备的稀盐酸溶液中，升温至80℃-95℃，反应30min-38min，然后降温至60℃-70℃，再保温至混合溶液体积降为原混合液体积的15％-18％，获得组份A；

②将阶段1)步骤①准备的环氧丙烯酸树脂、四乙基溴化铵混合后溶入混合物质量3倍-5倍的无水乙醇中，获得乙醇溶液；

③在步骤②获得的乙醇溶液中注入阶段1)步骤②准备的氢氧化钠溶液，升温至60℃-70℃，保温至混合溶液体积降为原混合液体积的20％-25％，获得组份B；

④将组份A、组份B和阶段1)步骤①准备的甲壳素粉末混合后采用机械搅拌装置以250rpm-300rpm的速率搅拌3min-5min，然后静置2min-3min，获得流体态混合物，该流体态混合物即为所需UV主体

4)终制UV木器涂料

①将阶段2)获得的功能成份、阶段3)获得的UV主体与阶段1)步骤①准备的二氧化钛粉末、脂肪醇聚氧乙烯醚、GST改性环氧粘碳胶、封闭型异氰酸酯、消泡剂混合并搅拌均匀后添加混合物质量30％-35％的去离子水，在70℃-85℃下充分反应，即获得所需炭化材用UV木器涂料。

采用上述方法制造的炭化材用UV木器涂料，该UV木器涂料以按重量份计环氧丙烯酸树脂35份-38份、聚氨酯丙烯酸树脂28份-30份、四乙基溴化铵1份-1.2份、环己烷羧酸钴0.3份-0.5份、甲壳素粉末8份-10份、足量无水乙醇、二氧化钛粉末0.2份-0.3份、脂肪醇聚氧乙烯醚1份-2份、GST改性环氧粘碳胶5份-8份、从山羊角30份-35份中提取的功能成份、封闭型异氰酸酯2份-3份、消泡剂0.2份-0.3份为原料，以去离子水为介质，70℃-85℃下充分反应获得；其中功能成份的制备过程包括浸润、切粒、焖煮、净化、浓缩。

与现有技术相比较，由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：(1)随着时代的发展，为使木器家具更加轻便、耐用、防虫、防腐，炭化木材的应用量逐步增大，虽然其本体性能优秀，但常规技术中没有与之配套的涂料，常规的有机涂料环保危害性大，破坏了炭化材的核心竞争力，水性涂料则由于炭化材的亲水基大部分在炭化过程中失去，无法有力附着在炭化材表面，这极大地影响了炭化材的推广应用，本发明通过特制胶粘性较大的UV主体、使用GST改性环氧粘碳胶(一种与裸碳质材料亲和的专用胶，一般用于碳纤维布的粘结)和脂肪醇聚氧乙烯醚(表面活性剂，能起到很好的促渗作用)三者综合作用，增加胶粘强度、增加胶粘亲和力、增加渗透率，有效地克服了环保危害性大、涂料无法与炭化材有效结合的现有技术难点，同时这三种成份都不会对炭化材本质造成伤害或污染环境，是一种适用于现代环保要求的解决方案。(2)本发明的重要功能成份——山羊角提取物主要是不溶于水、盐液、稀酸或稀碱的角蛋白和不溶于水、碱和酸的胍类物质，这一方面充分利用了常规技术中没有应用的废弃物(羊角不同于鹿角和牛角，由于其内成份的原因基本无药用价值，不能如同鹿角、牛角一样入药，也由于其形状尺寸受限，无法加工为工艺品或生活用品如牛角梳等物件，因此一般也是作为废弃物直接扔弃的)，另一方面角蛋白对涂料进行填充，可明显提高涂料的抗冲击能力和成膜率，而对漆膜的抗张强度、撕裂强度和染料的吸收率不产生明显影响，而胍类物质具有抗菌消炎的作用，可以明显提升本发明的使用寿命和起到一定的抑菌作用，另外，这两种功能成份都是非极性液体的增粘剂，能明显提升本发明涂料的运动粘度，提升成膜效率、成膜强度和表面结合力。本发明结构的另一项重要功能成份是甲壳素粉末，甲壳素粉末本身不溶于碱及常规有机溶剂,也不溶于水，它具有三个优点：一是可以作为黏合剂增加本发明涂料的强度和硬度；二是具有良好的生物相容性、无生物毒性、价格低廉、容易改质、机械强度高；三是具有抗氧化的能力和天然抑菌功效，广谱抗菌率非常高。因而本发明在在物理结构方面，以均匀散布盘旋状的甲壳素粉末为硬质点，以高温下硅铝酸盐与水、环己烷羧酸钴、聚氨酯丙烯酸树脂在高温下反应生成的胶质为增粘剂连接韧带，以两种不饱合树脂(聚氨酯丙烯酸树脂、环氧丙烯酸树脂，由于一种是环状结构，一种是链状结构，且使用质量相近，因此交联更易发生且交联更充分，固化后机械性能和稳定性更好)在环己烷羧酸钴、四乙基溴化铵的催化和交联作用下获得的筋肉基体形成的整体，大大提升了本发明的整体结构稳定性。(3)不同于常规技术中的玻璃纤维与PMMA等有机树脂结合全靠树脂本身的内结合力固定，本发明的高胶粘性基体、GST改性环氧粘碳胶等均为高运动粘度的胶粘性物质，能有效增加基体树脂的内结合力，使本发明内结合力更强，强度、表面硬度更高。(4)本发明的所有成份均环保，对人无害，适用范围广，另一方面方便使用时调配，使用方便、经济性好。(5)由于本发明的自粘连强度在添加了三种胶质(主体、角胶与GST改性环氧粘碳胶)的情况下高于现有技术中的常规涂料，本发明还有足够的粘度余量添加与本发明丙烯酸基树脂完全不相溶的功能成份：明显提升本发明强度与抗菌性能的二氧化钛，直接提升了本发明的耐磨性，并提升了本发明涂料的装饰性(半透明的多类胶质和弥散存在的不透明二氧化钛和活性碳)与手感(多种胶质固化的类琥珀般手感及硬质和和润滑物带来的摩挲手感)。因此本发明具有专适用于炭化木材表面、紫外光固化的、不伤木质、高附着力、高耐磨、高渗透、自憎水的特性，有着优良的综合性能。

具体实施方式

实施例1：

一种炭化材用UV木器涂料，该UV木器涂料以按重量份计环氧丙烯酸树脂38Kg、聚氨酯丙烯酸树脂28Kg、四乙基溴化铵1Kg、环己烷羧酸钴0.3Kg、甲壳素粉末8Kg、足量无水乙醇、二氧化钛粉末0.3Kg、脂肪醇聚氧乙烯醚2Kg、GST改性环氧粘碳胶8Kg、从山羊角35Kg中提取的功能成份、封闭型异氰酸酯3Kg、消泡剂0.3Kg为原料，以去离子水为介质，70℃-75℃下充分反应获得；其中功能成份的制备过程包括浸润、切粒、焖煮、净化、浓缩。

上述炭化材用UV木器涂料的制造方法，包括以下步骤：

1)原材料准备

①原材料准备：按重量份准备环氧丙烯酸树脂38Kg、聚氨酯丙烯酸树脂28Kg、四乙基溴化铵1Kg、环己烷羧酸钴0.3Kg、甲壳素粉末8Kg、足量无水乙醇、二氧化钛粉末0.3Kg、脂肪醇聚氧乙烯醚2Kg、GST改性环氧粘碳胶8Kg、从山羊角35Kg中提取的功能成份、封闭型异氰酸酯3Kg、消泡剂0.3Kg；

②辅材准备：准备足量去离子水、足量噬纤维菌菌剂、足量胶原活化酶水剂、按重量份准备硅铝酸盐12Kg、溶质质量分数20％的稀盐酸溶液50Kg、溶质质量分数20％的氢氧化钠溶液50Kg；

2)功能成份提取

①将阶段1)步骤①准备的山羊角浸浴在由阶段1)步骤②准备的去离子水制成的冰水混合物内，搅拌均匀后持续加冰保持温度稳定，保持6天，清洗干净并除去水液和血质后获得浸润无血角质；

②将步骤①获得的浸润无血角质机械切碎成粒径2mm-5mm的碎粒，获得待处理角质；

③将步骤②获得的待处理角质与其重量2倍的去离子水混合均匀后置于密闭的、蒸汽压0.35MPa-0.4MPa的环境内焖煮，焖煮温度120℃-125℃，保温2.5h，然后滤除溶液，保留固含物，获得预制功能成份；

④重复步骤③3次，将获得的预制功能成份混合均匀，获得粗制功能成份；

⑤将步骤④获得的粗制功能成份完全蒸离水份，即获得所需功能成份；

3)UV涂料主体制备

①将阶段1)步骤①准备的聚氨酯丙烯酸树脂、环己烷羧酸钴和阶段1)步骤②准备的硅铝酸盐混合均匀后注入阶段1)步骤②准备的稀盐酸溶液中，升温至80℃，反应30min，然后降温至60℃，再保温至混合溶液体积降为原混合液体积的15％，获得组份A；

②将阶段1)步骤①准备的环氧丙烯酸树脂、四乙基溴化铵混合后溶入混合物质量3倍的无水乙醇中，获得乙醇溶液；

③在步骤②获得的乙醇溶液中注入阶段1)步骤②准备的氢氧化钠溶液，升温至60℃，保温至混合溶液体积降为原混合液体积的20％，获得组份B；

④将组份A、组份B和阶段1)步骤①准备的甲壳素粉末混合后采用机械搅拌装置以250rpm的速率搅拌3min，然后静置2min，获得流体态混合物，该流体态混合物即为所需UV主体

4)终制UV木器涂料

①将阶段2)获得的功能成份、阶段3)获得的UV主体与阶段1)步骤①准备的二氧化钛粉末、脂肪醇聚氧乙烯醚、GST改性环氧粘碳胶、封闭型异氰酸酯、消泡剂混合并搅拌均匀后添加混合物质量30％-35％的去离子水，在70℃-75℃下充分反应，即获得所需炭化材用UV木器涂料。

实施例2

整体与实施例1一致，差异之处在于：

一种炭化材用UV木器涂料，该UV木器涂料以按重量份计环氧丙烯酸树脂35Kg、聚氨酯丙烯酸树脂30Kg、四乙基溴化铵1.2Kg、环己烷羧酸钴0.5Kg、甲壳素粉末10Kg、足量无水乙醇、二氧化钛粉末0.2Kg、脂肪醇聚氧乙烯醚1Kg、GST改性环氧粘碳胶5Kg、从山羊角30Kg中提取的功能成份、封闭型异氰酸酯2Kg、消泡剂0.2Kg为原料，以去离子水为介质，80℃-85℃下充分反应获得；其中功能成份的制备过程包括浸润、切粒、焖煮、净化、浓缩。

上述炭化材用UV木器涂料的制造方法，包括以下步骤：

1)原材料准备

①原材料准备：按重量份准备环氧丙烯酸树脂35Kg、聚氨酯丙烯酸树脂30Kg、四乙基溴化铵1.2Kg、环己烷羧酸钴0.5Kg、甲壳素粉末10Kg、足量无水乙醇、二氧化钛粉末0.2Kg、脂肪醇聚氧乙烯醚1Kg、GST改性环氧粘碳胶5Kg、从山羊角30Kg中提取的功能成份、封闭型异氰酸酯2Kg、消泡剂0.2Kg；

②辅材准备：准备足量去离子水、足量噬纤维菌菌剂、足量胶原活化酶水剂、按重量份准备硅铝酸盐15Kg、溶质质量分数20％的稀盐酸溶液60Kg、溶质质量分数20％的氢氧化钠溶液60Kg；

2)功能成份提取

①将阶段1)步骤①准备的山羊角浸浴在由阶段1)步骤②准备的去离子水制成的冰水混合物内，搅拌均匀后持续加冰保持温度稳定，保持8天，清洗干净并除去水液和血质后获得浸润无血角质；

③将步骤②获得的待处理角质与其重量2倍-3倍的去离子水混合均匀后置于密闭的、蒸汽压0.35MPa-0.4MPa的环境内焖煮，焖煮温度120℃-125℃，保温3h，然后滤除溶液，保留固含物，获得预制功能成份；

④重复步骤③5次，将获得的预制功能成份混合均匀，获得粗制功能成份；

3)UV涂料主体制备

①将阶段1)步骤①准备的聚氨酯丙烯酸树脂、环己烷羧酸钴和阶段1)步骤②准备的硅铝酸盐混合均匀后注入阶段1)步骤②准备的稀盐酸溶液中，升温至95℃，反应38min，然后降温至70℃，再保温至混合溶液体积降为原混合液体积的18％，获得组份A；

②将阶段1)步骤①准备的环氧丙烯酸树脂、四乙基溴化铵混合后溶入混合物质量5倍的无水乙醇中，获得乙醇溶液；

③在步骤②获得的乙醇溶液中注入阶段1)步骤②准备的氢氧化钠溶液，升温至70℃，保温至混合溶液体积降为原混合液体积的25％，获得组份B；

④将组份A、组份B和阶段1)步骤①准备的甲壳素粉末混合后采用机械搅拌装置以300rpm的速率搅拌5min，然后静置3min，获得流体态混合物，该流体态混合物即为所需UV主体

4)终制UV木器涂料

①将阶段2)获得的功能成份、阶段3)获得的UV主体与阶段1)步骤①准备的二氧化钛粉末、脂肪醇聚氧乙烯醚、GST改性环氧粘碳胶、封闭型异氰酸酯、消泡剂混合并搅拌均匀后添加混合物质量35％的去离子水，在80℃-85℃下充分反应，即获得所需炭化材用UV木器涂料。

对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种炭化材用UV木器涂料的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

1)原材料准备

①原材料准备：按重量份准备环氧丙烯酸树脂35份-38份、聚氨酯丙烯酸树脂28份-30份、四乙基溴化铵1份-1.2份、环己烷羧酸钴0.3份-0.5份、甲壳素粉末8份-10份、足量无水乙醇、二氧化钛粉末0.2份-0.3份、脂肪醇聚氧乙烯醚1份-2份、GST改性环氧粘碳胶5份-8份、山羊角30份-35份、封闭型异氰酸酯2份-3份、消泡剂0.2份-0.3份；

②辅材准备：准备足量去离子水、足量噬纤维菌菌剂、足量胶原活化酶水剂、按重量份准备硅铝酸盐12份-15份、溶质质量分数20％的稀盐酸溶液50份-60份、溶质质量分数20％的氢氧化钠溶液50份-60份；

2)功能成份提取

①将阶段1)步骤①准备的山羊角浸浴在由阶段1)步骤②准备的去离子水制成的冰水混合物内，搅拌均匀后持续加冰保持温度稳定，保持6天-8天，清洗干净并除去水液和血质后获得浸润无血角质；

②将步骤①获得的浸润无血角质机械切碎成粒径2mm-5mm的碎粒，获得待处理角质；

③将步骤②获得的待处理角质与其重量2倍-3倍的去离子水混合均匀后置于密闭的、蒸汽压0.35MPa-0.4MPa的环境内焖煮，焖煮温度120℃-125℃，保温2.5h-3h，然后滤除溶液，保留固含物，获得预制功能成份；

④重复步骤③3次-5次，将获得的预制功能成份混合均匀，获得粗制功能成份；

⑤将步骤④获得的粗制功能成份完全蒸离水份，即获得所需功能成份；

3)UV涂料主体制备

①将阶段1)步骤①准备的聚氨酯丙烯酸树脂、环己烷羧酸钴和阶段1)步骤②准备的硅铝酸盐混合均匀后注入阶段1)步骤②准备的稀盐酸溶液中，升温至80℃-95℃，反应30min-38min，然后降温至60℃-70℃，再保温至混合溶液体积降为原混合液体积的15％-18％，获得组份A；

②将阶段1)步骤①准备的环氧丙烯酸树脂、四乙基溴化铵混合后溶入混合物质量3倍-5倍的无水乙醇中，获得乙醇溶液；

③在步骤②获得的乙醇溶液中注入阶段1)步骤②准备的氢氧化钠溶液，升温至60℃-70℃，保温至混合溶液体积降为原混合液体积的20％-25％，获得组份B；

④将组份A、组份B和阶段1)步骤①准备的钠钙硅酸盐玻璃纤维混合后采用机械搅拌装置以250rpm-300rpm的速率搅拌3min-5min，然后静置2min-3min，获得流体态混合物，该流体态混合物即为所需UV主体

4)终制UV木器涂料

①将阶段2)获得的功能成份、阶段3)获得的UV主体与阶段1)步骤①准备的二氧化钛粉末、脂肪醇聚氧乙烯醚、GST改性环氧粘碳胶、封闭型异氰酸酯、消泡剂混合并搅拌均匀后添加混合物质量30％-35％的去离子水，在70℃-85℃下充分反应，即获得所需炭化材用UV木器涂料。

2.一种炭化材用UV木器涂料，其特征在于：该UV木器涂料以按重量份计环氧丙烯酸树脂35份-38份、聚氨酯丙烯酸树脂28份-30份、四乙基溴化铵1份-1.2份、环己烷羧酸钴0.3份-0.5份、甲壳素粉末8份-10份、足量无水乙醇、二氧化钛粉末0.2份-0.3份、脂肪醇聚氧乙烯醚1份-2份、GST改性环氧粘碳胶5份-8份、从山羊角30份-35份中提取的功能成份、封闭型异氰酸酯2份-3份、消泡剂0.2份-0.3份为原料，以去离子水为介质，70℃-85℃下充分反应获得；其中功能成份的制备过程包括浸润、切粒、焖煮、净化、浓缩。