CN109535693A - 一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料及制备方法。将碳黑、氧化铁黄混合均匀得到的混合物作为颜料，研磨分散均匀，得到复合颜料；利用硅烷形成二氧化硅气凝胶的过程将檀木香精、复合颜料负载，并利用糊化淀粉，使其与硫酸钙晶须、木质纤维缠绕促进在聚氨酯中形成木纹。该方法通过二氧化硅气凝胶负载无机颜料和檀木香精与晶须、木质纤维缠绕，实现了无机颜料在基体中的均匀分散，并且得到木纹，可缓释檀木香味，赋予了材料类似原木的清香，体验上更接近原木材料。

Description

一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料及制备方法

技术领域

本发明涉及仿木材料领域，具体涉及聚氨酯仿木材料的制备，特别是涉及一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料及制备方法。

背景技术

随着社会的发展，木材在建筑以及装饰业中的应用越来越广泛，木材需求量也随之升高，但地球的木材资源有限且木材生长周期长，为了再保证市场需求的同时，能够保护环境，减少树木的砍伐，营造一个良好的生态环境，仿木作为一种新型的建筑装饰材料应运而生。仿木是一种工艺技术，运用这种工艺技术可以生产制作出外观似实木的各种产品，也可以当作施工方案进行现场施工，比如房屋外墙要仿木装饰就得进行现场施工。仿木材料旨在代替真木，节约森林资源。

用于仿木材料的树脂，常见的树脂有聚氯乙烯，聚酯，聚氨酯，聚苯乙烯，ABS等，其中高密度的硬质聚氨酯因其具有木材的特性以及较高的刚性和机械强度，因而又被称为PU仿木。在建筑装饰方面，仿木纹能够很好地代替原木起到装饰作用，且仿木纹的耐腐蚀性能更佳，结构强度远远优于原木，强度比天然木材高，密度可比天然木材低，可刨，锯，钉，钻，耐酸碱性和防腐性能优良，另外在制造聚氨酯仿木材料时一般需要添加阻燃剂，材料具有阻燃性能，还有防虫蛀，因此而聚氨酯仿木材料广受人们喜爱。

中国发明专利申请号201510981111.X公开了一种可降解聚氨酯仿木材料及其制备方法。可降解聚氨酯仿木材料由A组份和B组份制成，其中：A组份：聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、聚醚多元醇C、泡沫稳定剂、化学发泡剂、催化剂，B组份：多亚甲基多苯基异氰酸酯。该发明通过采用可降解的生物基聚醚多元醇进行相互搭配，同时选取环保的水作为化学发泡剂，制备得到环保、可降解的聚氨酯仿木制品。

中国发明专利申请号201710125548.2公开了一种聚氨酯仿木材料及其生产工艺，该聚氨酯仿木材料包括A组分和B组分，按照重量份计，A组分包括：聚醚多元醇 100份、水 4~12份、催化剂 1~2份、阻燃多元醇 15~30份、阻燃剂 0.5份、无机添加物 4~6份、泡沫稳定剂 1~3份、光稳定剂 1~2份，B组分包括：多苯基多亚甲基多异氰酸酯 45~50份和MDI 50~60份。

中国发明专利申请号201510834920.8公开了一种低密度、高表面强度聚氨酯全水仿木材料及其制备方法，由A组份和B组份制成，以重量份数计，A组份由以下原料制成：聚醚多元醇A 35~50份、聚醚多元醇B 20~25份、聚醚多元醇C 25~30份、聚醚多元醇D 5~10份、泡沫稳定剂2.0~3.0份、化学发泡剂1.0~1.2份、催化剂1.2~4.5份；B组份为多亚甲基多苯基异氰酸酯。其制备方法是先将聚醚多元醇加入反应釜中搅拌，再加入泡沫稳定剂、化学发泡剂和催化剂，得到A组份，然后将A组份与B组份混合进行反应，得到聚氨酯全水仿木材料。

中国发明专利申请号201210186202.0公开了一种增强型聚氨酯仿木材料的制造方法，其组分包括有纳米纤维素、多异氰酸酯、聚醚多元醇及助剂，各组分按照一定配比混合后通过“一步成型法”制备工艺合成增强型聚氨酯仿木材料。

根据上述，现有方案中用于制备聚氨酯仿木纹材料的方法，需采用无机颜料，但其与聚氨酯基体相容性较差，另外所制得的仿木纹材料缺乏原木材料的清香，塑料气味浓厚，影响体验感。

发明内容

针对目前应用较广的仿木纹聚氨酯复合材料，存在仿木清香不足，仿木纹效果差等技术问题，本发明提出一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料及制备方法，从而赋予仿木纹聚氨酯材料类似原木的清香，气味持久，并且具有优异的仿木纹效果。

本发明涉及的具体技术方案如下：

一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将碳黑、氧化铁黄混合均匀得到的混合物作为颜料，研磨分散均匀，得到复合颜料；

（2）将硅烷与乙醇、水混合，加入柠檬酸调节溶液的pH值为2-3，然后加入氨水维持pH至为7-8，得溶胶，加入檀木香精、复合颜料，静置后，制得湿凝胶，冷冻干燥，粉碎得到负载颜料和香料的二氧化硅气凝胶颗粒；

（3）将步骤（2）制得的二氧化硅气凝胶颗粒与聚醚多元醇、糊化淀粉、水、硫酸钙晶须、木质纤维、铝酸酯偶联剂加入高速混合机分散均匀作为A组分；以多异氰酸酯作为B组分；将A组分、B组分混合后立即搅拌均匀送入板材模具，在0.08-0.1MPa压力和60℃条件下养护24h，得到一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料。

步骤（1）中，碳黑3-5重量份、氧化铁黄5-15重量份。

步骤（2）中，硅烷10~30重量份、乙醇10-15重量份、水15-20重量份、檀木香精3-5重量份、复合颜料2-5重量份。

步骤（2）所述硅烷为甲基三乙氧基硅烷或甲基三甲氧基硅烷。

步骤（3）所述A组分由负载颜料和香料的二氧化硅气凝胶颗粒10-20重量份、聚醚多元醇30-50重量份、糊化淀粉2-3重量份、水1-1.5重量份、硫酸钙晶须5-8重量份、木质纤维2-6重量份、铝酸酯偶联剂1-2重量份组成。

步骤（3）所述聚醚多元醇是以双酚A与乙二醇作为起始剂与氧化烯烃通过加成反应制备得到的羟值为200-300mgKOH/g的聚醚多元醇。

步骤（3）所述多异氰酸酯为NCO含量30-35wt％的异氰酸酯组分。

步骤（3）所述A组分60-80重量份、B组分40~50重量份。

气凝胶是由胶体粒子相互聚结构成纳米多孔网络结构，并在孔隙中充满气态分散介质的一种高分散固态材料。本发明通过将无机颜料和檀木香精负载于二氧化硅气凝胶中，具有一定的初级孔道结构，可缓释檀木香味，赋予仿木纹聚氨酯材料类似原木的清香，改善使用感受，体验上更接近原木材料。并且负载颜料后在糊化淀粉预粘接固定作用下与硫酸钙晶须、木质纤维缠绕成为复合纤维，使得颜料宏观以纤维形态分布，从而增加仿木纹性。

本发明还提供一种上述制备方法制备得到的缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料。将碳黑、氧化铁黄混合均匀得到的混合物作为颜料，研磨分散均匀，得到复合颜料；利用硅烷形成二氧化硅气凝胶的过程将檀木香精、复合颜料负载，并利用糊化淀粉，使其与硫酸钙晶须、木质纤维缠绕促进在聚氨酯中形成木纹。该方法通过二氧化硅气凝胶负载无机颜料和檀木香精与晶须、木质纤维缠绕，实现了无机颜料在基体中的均匀分散，并且得到木纹，可缓释檀木香味，赋予了材料类似原木的清香，体验上更接近原木材料。

本发明提供了一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：

1、提出以二氧化硅气凝胶为无机颜料和檀木香精的载体制备缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料的方法。

2、通过檀木香精负载于二氧化硅气凝胶作为原料，制得的聚氨酯仿木材料可缓释檀木香味，赋予了材料类似原木的清香，体验上更接近原木材料，体验感好。

3、通过二氧化硅气凝胶负载无机颜料，并利用糊化淀粉进行预粘接，使颜料以纤维状分布，增加仿木纹效果，而且助力聚氨酯强度。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。

实施例1

制备过程为：

（1）将碳黑-5重量份、氧化铁黄5重量份混合均匀，研磨分散均匀，得到复合颜料；

（2）将甲基三乙氧基硅烷30重量份与乙醇10重量份、水15重量份混合，加入柠檬酸调节溶液的pH值为2，然后加入氨水维持pH至为8，得溶胶，加入檀木香精5重量份、复合颜料5重量份，静置后，制得湿凝胶，冷冻干燥，粉碎得到负载颜料和香料的二氧化硅气凝胶颗粒；

（3）将步骤（2）制得的负载颜料和香料的二氧化硅气凝胶颗粒20重量份、聚醚多元醇50重量份、糊化淀粉3重量份、水1重量份、硫酸钙晶须5重量份、木质纤维2重量份、铝酸酯偶联剂1重量份加入高速混合机分散均匀作为A组分；以NCO含量30wt％的异氰酸酯作为B组分；将A组分80重量份、B组分40重量份混合后立即搅拌均匀送入板材模具，在0.08MPa压力和60℃条件下养护24h，得到一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料。其中聚醚多元醇是以双酚A与乙二醇作为起始剂与氧化烯烃通过加成反应制备得到的羟值为200mgKOH/g的聚醚多元醇。

实施例2

制备过程为：

（1）将碳黑3重量份、氧化铁黄15重量份混合均匀，研磨分散均匀，得到复合颜料；

（2）将甲基三甲氧基硅烷15重量份与乙醇15重量份、水15重量份混合，加入柠檬酸调节溶液的pH值为3，然后加入氨水维持pH至为8，得溶胶，加入檀木香精5重量份、复合颜料5重量份，静置后，制得湿凝胶，冷冻干燥，粉碎得到负载颜料和香料的二氧化硅气凝胶颗粒；

（3）将步骤（2）制得的负载颜料和香料的二氧化硅气凝胶颗粒20重量份、聚醚多元醇50重量份、糊化淀粉2重量份、水1重量份、硫酸钙晶须5重量份、木质纤维2重量份、铝酸酯偶75重量份、B组分40重量份混合后立即搅拌均匀送入板材模具，在0.1MPa压力和60℃条件下养护24h，得到一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料。其中聚醚多元醇是以双酚A与乙二醇作为起始剂与氧化烯烃通过加成反应制备得到的羟值为220mgKOH/g的聚醚多元醇。

实施例3

制备过程为：

（1）将碳黑5重量份、氧化铁黄15重量份混合均匀，研磨分散均匀，得到复合颜料；

（2）将甲基三乙氧基硅烷30重量份与乙醇10重量份、水15重量份混合，加入柠檬酸调节溶液的pH值为3，然后加入氨水维持pH至为8，得溶胶，加入檀木香精5重量份、复合颜料2重量份，静置后，制得湿凝胶，冷冻干燥，粉碎得到负载颜料和香料的二氧化硅气凝胶颗粒；

（3）将步骤（2）制得的负载颜料和香料的二氧化硅气凝胶颗粒20重量份、聚醚多元醇45重量份、糊化淀粉3重量份、水1重量份、硫酸钙晶须5重量份、木质纤维4重量份、铝酸酯偶联剂1重量份加入高速混合机分散均匀作为A组分；以NCO含量30wt％的异氰酸酯作为B组分；将A组分80重量份、B组分45重量份混合后立即搅拌均匀送入板材模具，在0.08MPa压力和60℃条件下养护24h，得到一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料。其中聚醚多元醇是以双酚A与乙二醇作为起始剂与氧化烯烃通过加成反应制备得到的羟值为300mgKOH/g的聚醚多元醇。

实施例4

制备过程为：

（1）将碳黑3重量份、氧化铁黄10重量份混合均匀，研磨分散均匀，得到复合颜料；

（2）将甲基三乙氧基硅烷25重量份与乙醇10重量份、水15重量份混合，加入柠檬酸调节溶液的pH值为2-3，然后加入氨水维持pH至为8，得溶胶，加入檀木香精5重量份、复合颜料2重量份，静置后，制得湿凝胶，冷冻干燥，粉碎得到负载颜料和香料的二氧化硅气凝胶颗粒；

（3）将步骤（2）制得的负载颜料和香料的二氧化硅气凝胶颗粒20重量份、聚醚多元醇50重量份、糊化淀粉2重量份、水1重量份、硫酸钙晶须5重量份、木质纤维2重量份、铝酸酯偶联剂1重量份加入高速混合机分散均匀作为A组分；以NCO含量30wt％的异氰酸酯作为B组分；将A组分75重量份、B组分40重量份混合后立即搅拌均匀送入板材模具，在0.08MPa压力和60℃条件下养护24h，得到一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料。其中聚醚多元醇是以双酚A与乙二醇作为起始剂与氧化烯烃通过加成反应制备得到的羟值为200-300mgKOH/g的聚醚多元醇。

对比例1

制备过程为：

（1）将碳黑3重量份、氧化铁黄10重量份混合均匀，研磨分散均匀，得到复合颜料；

（2）将甲基三乙氧基硅烷25重量份与乙醇10重量份、水15重量份混合，加入柠檬酸调节溶液的pH值为2-3，然后加入氨水维持pH至为8，得溶胶，加入檀木香精5重量份、复合颜料2重量份，静置后，制得湿凝胶，冷冻干燥，粉碎得到负载颜料和香料的二氧化硅气凝胶颗粒；

（3）将步骤（2）制得的负载颜料和香料的二氧化硅气凝胶颗粒20重量份、聚醚多元醇50重量份、水1重量份、铝酸酯偶联剂1重量份加入高速混合机分散均匀作为A组分；以NCO含量30wt％的异氰酸酯作为B组分；将A组分75重量份、B组分40重量份混合后立即搅拌均匀送入板材模具，在0.08MPa压力和60℃条件下养护24h，得到一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料。其中聚醚多元醇是以双酚A与乙二醇作为起始剂与氧化烯烃通过加成反应制备得到的羟值为200-300mgKOH/g的聚醚多元醇。

对比例1未采用糊化淀粉、硫酸钙晶须、木质纤维，未能形成纤维分散的颜料，影响仿木纹效果。

对比例2

制备过程为：

（1）将碳黑3重量份、氧化铁黄10重量份混合均匀，研磨分散均匀，得到复合颜料；

（2）将檀木香精5重量份、复合颜料2重量份复合；

（3）将步骤（2）制得的复合物8重量份、聚醚多元醇50重量份、糊化淀粉2重量份、水1重量份、硫酸钙晶须5重量份、木质纤维2重量份、铝酸酯偶联剂1重量份加入高速混合机分散均匀作为A组分；以NCO含量30wt％的异氰酸酯作为B组分；将A组分75重量份、B组分40重量份混合后立即搅拌均匀送入板材模具，在0.08MPa压力和60℃条件下养护24h，得到一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料。其中聚醚多元醇是以双酚A与乙二醇作为起始剂与氧化烯烃通过加成反应制备得到的羟值为200-300mgKOH/g的聚醚多元醇。

对比例2未采用二氧化硅气凝胶网络檀木香精和复合颜料，使得檀木香精缓释性变差，影响持久性。

将实施例1-4、对比例1-2得到的缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料在测试条件为恒温100℃，加热放置24h通过嗅觉感受仿木纹材料的香气；利用对比观感分析仿木纹效果。如表1所示。

表1：

Claims (9)

1.一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将碳黑、氧化铁黄混合均匀得到的混合物作为颜料，研磨分散均匀，得到复合颜料；

（2）将硅烷与乙醇、水混合，加入柠檬酸调节溶液的pH值为2-3，然后加入氨水维持pH至为7-8，得溶胶，加入檀木香精、复合颜料，静置后，制得湿凝胶，冷冻干燥，粉碎得到负载颜料和香料的二氧化硅气凝胶颗粒；

（3）将步骤（2）制得的二氧化硅气凝胶颗粒与聚醚多元醇、糊化淀粉、水、硫酸钙晶须、木质纤维、铝酸酯偶联剂加入高速混合机分散均匀作为A组分；以多异氰酸酯作为B组分；将A组分、B组分混合后立即搅拌均匀送入板材模具，在0.08-0.1MPa压力和60℃条件下养护24h，得到一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料。

2.根据权利要求1所述一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，碳黑3-5重量份、氧化铁黄5-15重量份。

3.根据权利要求1所述一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，硅烷10~30重量份、乙醇10-15重量份、水15-20重量份、檀木香精3-5重量份、复合颜料2-5重量份。

4.根据权利要求1所述一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述硅烷为甲基三乙氧基硅烷或甲基三甲氧基硅烷。

5.根据权利要求1所述一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述A组分由负载颜料和香料的二氧化硅气凝胶颗粒10-20重量份、聚醚多元醇30-50重量份、糊化淀粉2-3重量份、水1-1.5重量份、硫酸钙晶须5-8重量份、木质纤维2-6重量份、铝酸酯偶联剂1-2重量份组成。

6.根据权利要求1所述一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述聚醚多元醇是以双酚A与乙二醇作为起始剂与氧化烯烃通过加成反应制备得到的羟值为200-300mgKOH/g的聚醚多元醇。

7.根据权利要求1所述一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述多异氰酸酯为NCO含量30-35wt％的异氰酸酯组分。

8.根据权利要求1所述一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述A组分60-80重量份、B组分40~50重量份。

9.权利要求1~8任一项所述制备方法制备得到的一种缓释檀木香型聚氨酯仿木纹材料。