CN110408066A - 环保防潮高耐磨饰面材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保防潮高耐磨饰面材料及其制备方法和应用，该饰面材料包括PP膜，PP膜具有经等离子体处理形成的粗糙面，且粗糙面上具有由纳米氧化铝和气相纳米二氧化硅形成的疏水耐磨层。由于纳米氧化铝和气相纳米二氧化硅表面富含羟基，在酸性条件下，含氟硅烷偶联剂中的硅羟基会与纳米颗粒表面的羟基进行缩基，同时硅羟基与硅羟基之间还会进行自缩基，硅烷偶联剂和纳米颗粒还分别与PP表面的活化基团进行反应，最终在PP膜表面接枝聚合形成一层致密的AL2O3/SiO2膜，在赋予PP膜优异的防潮性能的同时，纳米氧化铝能够提高PP膜的耐酸碱性和耐摩擦性，而气相纳米二氧化硅则可以提高PP膜的抗老化性。

Description

环保防潮高耐磨饰面材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于木制品饰面技术领域，具体涉及一种环保防潮高耐磨饰面材料及其制备方法和应用。
背景技术
木制品表面饰面通常包含装饰薄木、三聚氰胺纸、浸渍胶膜纸、聚氯乙烯(PVC)膜、聚丙烯(PP)膜和聚酯(PET)薄膜等装饰材料，其中塑料薄膜类(如PVC、PP、PET等)和装饰纸类(如三聚氰胺装饰纸、浸渍胶膜纸等)均能将木制品制成具有天然木材视感乃至纹理的表面效果，其中，装饰纸类更多地被用于对木制品的平面部位进行饰面，而塑料薄膜类则能够对门套线、装饰线条、橱柜等柜体板封边等异形部位进行表面包覆与装饰。
在塑料薄膜类装饰材料中，不含氯化物、可降解且各方面性能良好的PP膜十分符合环保需求，是木制品表面饰面的趋势所在。但PP膜本身的功能较为单一，使得制成的木制品成品无法满足特定条件下的需求。比如，在利用PP膜对刨花板进行饰面时，由于普通刨花板防潮性能差，易于吸湿膨胀，而PP膜本身的防潮性能也不佳，这就会影响最终饰面刨花板的综合性能。
为了解决上述问题，公告号为CN 107400290A的中国发明专利申请公开了一种纳米增强的PP膜，该PP膜由混合90％的混合PP、5-9％的添加剂以及余量的有机纳米材料经熔融共混法反应制备而成，其中，该有机纳米材料为表面经过接枝改性处理的纳米氮化硅、纳米碳化硅、纳米碳酸钙中的一种或两种，利用该有机纳米材料赋予PP膜一定的硬度、耐磨性和抗老化性能。
然而该纳米增强PP膜在防潮性能上的优势不足，其耐水溅性测试结果表明，板材吸水后重量增加达到15％；防潮性能有待进一步提高。
发明内容
本申请的发明目的是提供一种环保防潮高耐磨饰面材料及其制备方法和应用。
为实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：
一种环保防潮高耐磨饰面材料，包括PP膜，所述的PP膜具有经等离子体处理形成的粗糙面，且该粗糙面上具有由纳米氧化铝和气相纳米二氧化硅形成的疏水耐磨层。
本发明先对PP膜作等离子体处理，经等离子体处理后，PP膜表面被刻蚀，获得一定的粗糙度，形成粗糙面，有利于疏水耐磨层紧密吸附在PP膜表面；同时等离子体处理使PP膜的粗糙面获得大量的活性基团，这些活性基团能够与纳米氧化铝和气相纳米二氧化硅表面的羟基进行接枝反应，进一步提高PP膜与疏水耐磨层的连接强度。
由于纳米氧化铝和气相纳米二氧化硅表面富含羟基，在酸性条件下，含氟硅烷偶联剂中的硅羟基会与纳米颗粒表面的羟基发生反应，同时硅羟基与硅羟基之间还会发生反应，，硅烷偶联剂和纳米颗粒还分别与PP表面的活化基团进行反应，最终在PP膜表面接枝聚合形成一层致密的AL2O3/SiO2膜，在赋予PP膜优异的防潮性能的同时，纳米氧化铝能够提高PP膜的耐酸碱性和耐摩擦性，而气相纳米二氧化硅则可以提高PP膜的抗老化性。
本发明还提供了一种用于形成所述的疏水耐磨层的疏水剂，按重量份计，该疏水剂的原料组成包括：纳米氧化铝1-5份，纳米二氧化硅1-5份，十二烷基苯磺酸钠0.1-0.3份，含氟硅烷偶联剂4-6份，酸1-5份，异丙醇250份和去离子水50份。其中，异丙醇作为溶剂，十二烷基苯磺作为表面活性剂，起到分散纳米颗粒的作用。
在上述的疏水剂中，所述的含氟硅烷偶联剂为十三氟辛基三乙氧基硅烷。
本发明还提供了所述的疏水剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1)按预设的重量份，在容器中加入异丙醇和去离子水，搅拌1-3h；
2)按预设的重量份，将纳米氧化铝、纳米二氧化硅和十二烷基苯磺酸钠加入到步骤1)获得的溶液中，搅拌均匀后加入酸，将pH调节至弱酸性；
3)按预设的重量份，将含氟硅烷偶联剂加入到步骤2)获得的混悬液中，搅拌2-4h，获得所述的疏水剂。
所述的环保防潮高耐磨饰面材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按上述的疏水剂的制备方法制备疏水剂；
(2)对PP膜作等离子体表面处理；
作为优选，步骤(2)中，所述的等离子体表面处理是将PP膜置于氩等离子体中，在低气氛压力50Pa下处理120s。
(3)将步骤(1)获得的疏水剂均匀喷洒在步骤(2)获得的PP膜表面，并置于60-100℃下干燥20-40min，继续将疏水剂喷涂在PP膜表面，并置于60-100℃下干燥5-15min；
作为优选，步骤(3)中，将疏水剂均匀喷洒在PP膜表面，并置于80℃下干燥30min，继续将疏水剂喷涂在PP膜表面，并置于80℃下干燥10min。
作为优选，步骤(3)中，所述的疏水剂的一次喷洒量为50-250g/m2。
(4)重复步骤(3)至少三次，获得所述的环保防潮高耐磨饰面材料。
重复喷洒是为了获得更好的超疏水表面。
本发明还提供了所述的环保防潮高耐磨饰面材料在制备环保防潮高耐磨饰面刨花板中的应用。
所述的应用包括以下步骤：
(a)将基材作砂光处理后加热至30-35℃；
(b)将PUR热熔胶施于步骤(a)获得的基材表面，在30-40℃、0.4-0.5MPa下，将如权利要求1所述的环保防潮高耐磨饰面材料压贴于基材表面，经裁膜、下板和养生后，获得所述的环保防潮高耐磨饰面刨花板。
作为优选，步骤(b)中，将PUR热熔胶于120-145℃下预先热熔后施于基材表面。
由此获得的环保防潮高耐磨饰面刨花板具有超疏水性，因为防潮性能优异；同时还具有高耐磨、耐酸碱及耐老化性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
(1)本发明先对PP膜作等离子体处理，经等离子体处理后，PP膜表面被刻蚀，获得一定的粗糙度，形成粗糙面，有利于疏水耐磨层紧密吸附在PP膜表面；同时等离子体处理使PP膜的粗糙面获得大量的活性基团，这些活性基团能够与纳米氧化铝和气相纳米二氧化硅表面的羟基进行接枝反应，进一步提高PP膜与疏水耐磨层的连接强度。
(2)由于纳米氧化铝和气相纳米二氧化硅表面富含羟基，在酸性条件下，含氟硅烷偶联剂中的硅羟基会与纳米颗粒表面的羟基进行缩基，同时硅羟基与硅羟基之间还会进行自缩基，硅烷偶联剂和纳米颗粒还分别与PP表面的活化基团进行反应，最终在PP膜表面接枝聚合形成一层致密的AL2O3/SiO2膜，在赋予PP膜优异的防潮性能的同时，纳米氧化铝能够提高PP膜的耐酸碱性和耐摩擦性，而气相纳米二氧化硅则可以提高PP膜的抗老化性。
具体实施方式
下面列举具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细说明。
实施例1
本实施例一种环保防潮高耐磨饰面材料，其制备方法包括以下步骤：
(1)制备疏水剂；
具体包括：
1)在500mL烧杯中加入250mL异丙醇和50mL去离子水，磁力搅拌2h；
2)称取5g纳米氧化铝、5g纳米二氧化硅和0.2g十二烷基苯磺酸钠加入到步骤1)获得的溶液中，搅拌均匀后加入5g冰醋酸，将pH调节至弱酸性；
3)称取5g十三氟辛基三乙氧基硅烷加入到步骤2)获得的混悬液中，磁力搅拌3h，获得本实施例的疏水剂；
(2)对PP膜作等离子体表面处理；
具体地，将PP膜置于Ar等离子体中，在低气氛压力50Pa下处理120s，获得表面活化的PP膜；
(3)将步骤(1)获得的疏水剂均匀喷洒在步骤(2)获得的PP膜表面，并置于80℃下干燥30min，继续将疏水剂喷涂在PP膜表面，并置于80℃下干燥10min；
疏水剂的一次喷洒量均为150g/m2；
(4)重复步骤(3)三次，获得本实施例的环保防潮高耐磨饰面材料。
实施例2
本实施例一种环保防潮高耐磨饰面材料，其制备方法包括以下步骤：
(1)制备疏水剂；
具体包括：
1)在500mL烧杯中加入250mL异丙醇和50mL去离子水，磁力搅拌1.5h；
2)称取1g纳米氧化铝、1g纳米二氧化硅和0.2g十二烷基苯磺酸钠加入到步骤1)获得的溶液中，搅拌均匀后加入5g冰醋酸，将pH调节至弱酸性；
3)称取6g十三氟辛基三乙氧基硅烷加入到步骤2)获得的混悬液中，磁力搅拌3h，获得本实施例的疏水剂；
(2)对PP膜作等离子体表面处理；
具体地，将PP膜置于Ar等离子体中，在低气氛压力50Pa下处理120s，获得表面活化的PP膜；
(3)将步骤(1)获得的疏水剂均匀喷洒在步骤(2)获得的PP膜表面，并置于60℃下干燥40min，继续将疏水剂喷涂在PP膜表面，并置于100℃下干燥5min；
疏水剂的一次喷洒量均为250g/m2；
(4)重复步骤(3)三次，获得本实施例的环保防潮高耐磨饰面材料。
实施例3
本实施例一种环保防潮高耐磨饰面材料，其制备方法包括以下步骤：
(1)制备疏水剂；
具体包括：
1)在500mL烧杯中加入250mL异丙醇和50mL去离子水，磁力搅拌2.5h；
2)称取1g纳米氧化铝、1g纳米二氧化硅和0.1g十二烷基苯磺酸钠加入到步骤1)获得的溶液中，搅拌均匀后加入3g冰醋酸，将pH调节至弱酸性；
3)称取4g十三氟辛基三乙氧基硅烷加入到步骤2)获得的混悬液中，磁力搅拌2h，获得本实施例的疏水剂；
(2)对PP膜作等离子体表面处理；
具体地，将PP膜置于Ar等离子体中，在低气氛压力50Pa下处理120s，获得表面活化的PP膜；
(3)将步骤(1)获得的疏水剂均匀喷洒在步骤(2)获得的PP膜表面，并置于100℃下干燥20min，继续将疏水剂喷涂在PP膜表面，并置于60℃下干燥15min；
疏水剂的一次喷洒量均为50g/m2；
(4)重复步骤(3)三次，获得本实施例的环保防潮高耐磨饰面材料。
对比例1
(1)制备疏水剂；
具体包括：
1)在500mL烧杯中加入250mL异丙醇和50mL去离子水，磁力搅拌2h；
2)称取5g冰醋酸加入到步骤1)获得的溶液中，搅拌均匀，将pH调节至弱酸性；
3)称取5g十三氟辛基三乙氧基硅烷加入到步骤2)获得的溶液中，磁力搅拌3h，获得本对比例的疏水剂；
(2)对PP膜作等离子体表面处理；
具体地，将PP膜置于Ar等离子体中，在低气氛压力50Pa下处理120s，获得表面活化的PP膜；
(3)将步骤(1)获得的疏水剂均匀喷洒在步骤(2)获得的PP膜表面，并置于80℃下干燥30min，继续将疏水剂喷涂在PP膜表面，并置于80℃下干燥10min；
疏水剂的一次喷洒量均为150g/m2；
(4)重复步骤(3)三次，获得本对比例的环保防潮高耐磨饰面材料。
对比例2
(1)制备疏水剂；
具体包括：
1)在500mL烧杯中加入250mL异丙醇和50mL去离子水，磁力搅拌2h；
2)称取5g纳米氧化铝和0.2g十二烷基苯磺酸钠加入到步骤1)获得的溶液中，搅拌均匀后加入5g冰醋酸，将pH调节至弱酸性；
3)称取5g十三氟辛基三乙氧基硅烷加入到步骤2)获得的溶液中，磁力搅拌3h，获得本对比例的疏水剂；
(2)对PP膜作等离子体表面处理；
具体地，将PP膜置于Ar等离子体中，在低气氛压力50Pa下处理120s，获得表面活化的PP膜；
(3)将步骤(1)获得的疏水剂均匀喷洒在步骤(2)获得的PP膜表面，并置于80℃下干燥30min，继续将疏水剂喷涂在PP膜表面，并置于80℃下干燥10min；
疏水剂的一次喷洒量均为150g/m2；
(4)重复步骤(3)三次，获得本对比例的环保防潮高耐磨饰面材料。
对比例3
(1)制备疏水剂；
具体包括：
1)在500mL烧杯中加入250mL异丙醇和50mL去离子水，磁力搅拌2h；
2)称取5g纳米二氧化硅和0.2g十二烷基苯磺酸钠加入到步骤1)获得的溶液中，搅拌均匀后加入5g冰醋酸，将pH调节至弱酸性；
3)称取5g十三氟辛基三乙氧基硅烷加入到步骤2)获得的溶液中，磁力搅拌3h，获得本对比例的疏水剂；
(2)对PP膜作等离子体表面处理；
具体地，将PP膜置于Ar等离子体中，在低气氛压力50Pa下处理120s，获得表面活化的PP膜；
(3)将步骤(1)获得的疏水剂均匀喷洒在步骤(2)获得的PP膜表面，并置于80℃下干燥30min，继续将疏水剂喷涂在PP膜表面，并置于80℃下干燥10min；
疏水剂的一次喷洒量均为150g/m2；
(4)重复步骤(3)三次，获得本对比例的环保防潮高耐磨饰面材料。
利用如实施例1-3、对比例1-3获得的环保防潮高耐磨饰面材料对刨花板进行饰面，以制备环保防潮高耐磨饰面刨花板，制备方法包括：
(a)将基材作砂光处理后加热至30℃；
(b)将PUR热熔胶于120℃下预先热熔后施于步骤(a)获得的基材表面，在35℃、0.4MPa下，将各环保防潮高耐磨饰面材料压贴于基材表面，经裁膜、下板和养生2h后，获得环保防潮高耐磨饰面刨花板。
同时，再利用普通PP膜，根据上述相同的方法制作饰面刨花板，作为空白对照。
根据GB/T 17657-2013对各饰面刨花板的表面耐磨性进行测试，使用接触角测量仪JC2000对各饰面刨花板的表面接触角进行测试，根据GB 18580-2017对各饰面刨花板的甲醛释放量进行测试，根据GB 18580-2017对各饰面刨花板的吸湿性能进行测试，测试结果见表1。
表1

Claims (10)

1.一种环保防潮高耐磨饰面材料，包括PP膜，其特征在于，所述的PP膜具有经等离子体处理形成的粗糙面，且该粗糙面上具有由纳米氧化铝和气相纳米二氧化硅形成的疏水耐磨层。
2.一种疏水剂，其特征在于，按重量份计，原料组成包括：纳米氧化铝1-5份，纳米二氧化硅1-5份，十二烷基苯磺酸钠0.1-0.3份，含氟硅烷偶联剂4-6份，酸1-5份，异丙醇250份和去离子水50份。
3.如权利要求2所述的疏水剂，其特征在于，所述的含氟硅烷偶联剂为十三氟辛基三乙氧基硅烷。
4.如权利要求2或3所述的疏水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按预设的重量份，在容器中加入异丙醇和去离子水，搅拌1-3h；
2)按预设的重量份，将纳米氧化铝、纳米二氧化硅和十二烷基苯磺酸钠加入到步骤1)获得的溶液中，搅拌均匀后加入酸，将pH调节至弱酸性；
3)按预设的重量份，将含氟硅烷偶联剂加入到步骤2)获得的混悬液中，搅拌2-4h，获得所述的疏水剂。
5.如权利要求1所述的环保防潮高耐磨饰面材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按如权利要求3所述的疏水剂的制备方法制备疏水剂；
(2)对PP膜作等离子体表面处理；
(3)将步骤(1)获得的疏水剂均匀喷洒在步骤(2)获得的PP膜表面，并置于60-100℃下干燥20-40min，继续将疏水剂喷涂在PP膜表面，并置于60-100℃下干燥5-15min；
(4)重复步骤(3)至少三次，获得所述的环保防潮高耐磨饰面材料。
6.如权利要求5所述的环保防潮高耐磨饰面材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的等离子体表面处理是将PP膜置于氩等离子体中，在低气氛压力50Pa下处理120s。
7.如权利要求5所述的环保防潮高耐磨饰面材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，将疏水剂均匀喷洒在PP膜表面，并置于80℃下干燥30min，继续将疏水剂喷涂在PP膜表面，并置于80℃下干燥10min。
8.如权利要求5所述的环保防潮高耐磨饰面材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的疏水剂的一次喷洒量为50-250g/m2。
9.如权利要求1所述的环保防潮高耐磨饰面材料在制备环保防潮高耐磨饰面刨花板中的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：
(a)将基材作砂光处理后加热至30-35℃；
(b)将PUR热熔胶施于步骤(a)获得的基材表面，在30-40℃、0.4-0.5MPa下，将如权利要求1所述的环保防潮高耐磨饰面材料压贴于基材表面，经裁膜、下板和养生后，获得所述的环保防潮高耐磨饰面刨花板。
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