CN111363396A - 一种柳木工艺品表面硅烷-氧化铝耐磨涂层 - Google Patents

一种柳木工艺品表面硅烷-氧化铝耐磨涂层 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柳木工艺品表面硅烷‑氧化铝耐磨涂层；涉及工艺品技术领域，通过乙烯基三甲氧基硅烷处理氧化铝与2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸/环氧树脂溶液混合，得到复合液；所述复合液在催化剂的作用下，经过2‑甲基‑2‑丙烯酸‑2‑异氰酸基乙酯修饰处理后，得到复合料；将所述复合料经过涂刷到柳木工艺品表面；将经过涂刷后的柳木工艺品置于干燥室内进行干燥，柳木工艺品表面形成耐磨涂层；本发明在柳木工艺品表面形成的耐磨涂层具有更低的摩擦系数，表面本发明中形成的涂层具有更好的耐磨性能。

Description

一种柳木工艺品表面硅烷-氧化铝耐磨涂层
技术领域
本发明属于工艺品技术领域，特别是一种柳木工艺品表面硅烷-氧化铝耐磨涂层。
背景技术
木质工艺品造型和花样品种繁多，美观大方，质量轻，可任意摆放或悬挂，而且成本较低，因此越来越受到消费者的喜爱，但是由于工艺品木质材料原因，极易吸水变形、受潮发霉、滋生细菌，严重影响消费者的使用感受，限制了木质工艺品的发展。
因此，现有技术中对木质工艺品表面进行各种防护处理，来提高其表面性能，其中，在木质工艺品表面进行涂覆涂料是较为常用的处理方法之一，例如：CN 109536021 A，本发明公开了一种木材表面涂料及制备方法。按重量组分计包括：亚麻油：55-65份，环烷酸稀土：0.8-1.5份，聚乙烯醇：2-7份，硅油：1-6份，硅酸钠：1.2-2.5份，氢氧化钠：2-6份，活性炭：12-20份，十二烷基磺酸钠：1-5份，甲乙酮肟：0.5-2份，硅灰：50-60份。本发明具有环保，耐水性好和增强材料表面硬度；然而，其主要采用亚麻油作为粘结剂，其耐磨性能较差，长时间后，容易磨损，导致其涂层快速脱落，进而无法继续对木质工艺品进行良好的防护。
发明内容
本发明的目的是提供一种柳木工艺品表面硅烷-氧化铝耐磨涂层，以解决现有技术中的不足。
本发明采用的技术方案如下：
一种柳木工艺品表面硅烷-氧化铝耐磨涂层，通过乙烯基三甲氧基硅烷处理氧化铝与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/环氧树脂溶液混合，得到复合液；
所述复合液在催化剂的作用下，经过2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯修饰处理后，得到复合料；
将所述复合料经过涂刷到柳木工艺品表面；
将经过涂刷后的柳木工艺品置于干燥室内进行干燥，柳木工艺品表面形成耐磨涂层。
所述乙烯基三甲氧基硅烷处理氧化铝制备方法为：
首先，将纳米氧化铝粒子均匀分散到乙醇溶液中，然后再添加乙烯基三甲氧基硅烷，加热至50-55℃，搅拌20min，然后再添加石墨烯，继续搅拌1小时，然后进行抽滤，清水洗涤，烘干至恒重，即得。
所述纳米氧化铝粒子平均粒径为100nm；
所述乙醇溶液质量分数为20%；
所述纳米氧化铝粒子与乙醇溶液混合比例为80g：400-450mL。
所述乙烯基三甲氧基硅烷与纳米氧化铝粒子质量比为1.2-1.6:40；
所述石墨烯平均粒径为80nm；
所述石墨烯与氧化铝粒子质量比为1:15-20。
所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/环氧树脂溶液制备方法为：将环氧树脂溶于水中，配制成质量分数为60%的环氧树脂溶液，然后再将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸添加到环氧树脂溶液中，搅拌均匀，即得；
所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与环氧树脂质量比为1:30-40。
所述2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯修饰处理为；
将复合液与2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯混合添加到反应釜中，然后再加入催化剂，通过惰性气体，排出反应釜内空气，加热至80-90，搅拌反应3小时，即可。
所述催化剂为二月桂酸二丁基锡；
所述二月桂酸二丁基锡添加量为复合液质量分数0.5%；
所述惰性气体为氮气；
所述复合液与2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯混合比例为300g：1g。
所述干燥室内干燥温度为40-42℃。
有益效果：本发明在柳木工艺品表面形成的耐磨涂层具有更低的摩擦系数，表面本发明中形成的涂层具有更好的耐磨性能；通过2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/环氧树脂的结合作用，能够极大的提高涂层的稳定性和致密性，能够更好的使得高分子聚合物与氧化铝粒子相结合，同时，能够有效的降低氧化铝粒子的聚集性，本发明通过含有磺酸基团的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS），通过其包含的活泼双键,能够易于与环氧树脂分子发生结合反应，通过其有大的支链,能够形成较为稳定的网络结构，使涂层聚合物主链的耐磨性得到较大的提高，同时，能够与柳木工艺品表面发生结合反应,并且，能够大幅度的提高了涂层的附着力;磺酸基团增加高分子聚合物的水溶性和水化性能，能够更好的促进高分子聚合物与无机填料之间的分散均匀性，提高涂层表面硬度和耐磨性；本发明通过采用2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯能够起到显著的修饰作用，摩擦系数是指两表面之间的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力的比值，根据相关理论表明，在涂层表面未被磨穿的条件下，摩擦系数越小，耐磨性能越高，经过2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯修饰处理后形成的耐磨涂层较为明显的特点是表面摩擦系数明显降低。
具体实施方式
一种柳木工艺品表面硅烷-氧化铝耐磨涂层，通过乙烯基三甲氧基硅烷处理氧化铝与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/环氧树脂溶液混合，得到复合液；
通过2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/环氧树脂的结合作用，能够极大的提高涂层的稳定性和致密性，能够更好的使得高分子聚合物与氧化铝粒子相结合，同时，能够有效的降低氧化铝粒子的聚集性，本发明通过含有磺酸基团的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS），通过其包含的活泼双键,能够易于与环氧树脂分子发生结合反应，通过其有大的支链,能够形成较为稳定的网络结构，使涂层聚合物主链的耐磨性得到较大的提高，同时，能够与柳木工艺品表面发生结合反应,并且，能够大幅度的提高了涂层的附着力;磺酸基团增加高分子聚合物的水溶性和水化性能，能够更好的促进高分子聚合物与无机填料之间的分散均匀性，提高涂层表面硬度和耐磨性；
所述复合液在催化剂的作用下，经过2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯修饰处理后，得到复合料；
将所述复合料经过涂刷到柳木工艺品表面；
将经过涂刷后的柳木工艺品置于干燥室内进行干燥，柳木工艺品表面形成耐磨涂层；
其中，形成的耐磨涂层厚度为20-30μm。
所述乙烯基三甲氧基硅烷处理氧化铝制备方法为：
首先，将纳米氧化铝粒子均匀分散到乙醇溶液中，然后再添加乙烯基三甲氧基硅烷，加热至50-55℃，搅拌20min，然后再添加石墨烯，继续搅拌1小时，然后进行抽滤，清水洗涤，烘干至恒重，即得；
乙烯基三甲氧基硅烷技术指标：
外观：无色透明液体，色号≤20；
比重：0.9718g/mL（25℃）；
折射率：n20/D1.3915-1.3935;
沸点：123℃；
含量：≥99.0%。
所述纳米氧化铝粒子平均粒径为100nm；
所述乙醇溶液质量分数为20%；
所述纳米氧化铝粒子与乙醇溶液混合比例为80g：400-450mL。
所述乙烯基三甲氧基硅烷与纳米氧化铝粒子质量比为1.2-1.6:40；
所述石墨烯平均粒径为80nm；
所述石墨烯与氧化铝粒子质量比为1:15-20。
所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/环氧树脂溶液制备方法为：将环氧树脂溶于水中，配制成质量分数为60%的环氧树脂溶液，然后再将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸添加到环氧树脂溶液中，搅拌均匀，即得；
所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与环氧树脂质量比为1:30-40。
所述2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯修饰处理为；
将复合液与2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯混合添加到反应釜中，然后再加入催化剂，通过惰性气体，排出反应釜内空气，加热至80-90，搅拌反应3小时，即可；
本发明通过采用2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯能够起到显著的修饰作用，摩擦系数是指两表面之间的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力的比值，根据相关理论表明，在涂层表面未被磨穿的条件下，摩擦系数越小，耐磨性能越高，经过2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯修饰处理后形成的耐磨涂层较为明显的特点是表面摩擦系数明显降低。
所述所述催化剂为二月桂酸二丁基锡；
所述二月桂酸二丁基锡添加量为复合液质量分数0.5%；
所述惰性气体为氮气；
所述复合液与2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯混合比例为300g：1g。
所述干燥室内干燥温度为40-42℃。
下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种柳木工艺品表面硅烷-氧化铝耐磨涂层，通过乙烯基三甲氧基硅烷处理氧化铝与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/环氧树脂溶液混合，得到复合液；
所述复合液在催化剂的作用下，经过2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯修饰处理后，得到复合料，乙烯基三甲氧基硅烷处理氧化铝制备方法为：
首先，将纳米氧化铝粒子均匀分散到乙醇溶液中，然后再添加乙烯基三甲氧基硅烷，加热至50℃，搅拌20min，然后再添加石墨烯，继续搅拌1小时，然后进行抽滤，清水洗涤，烘干至恒重，即得。所述纳米氧化铝粒子平均粒径为100nm；所述乙醇溶液质量分数为20%；所述纳米氧化铝粒子与乙醇溶液混合比例为80g：400mL。所述乙烯基三甲氧基硅烷与纳米氧化铝粒子质量比为1.2:40；所述石墨烯平均粒径为80nm；所述石墨烯与氧化铝粒子质量比为1:15。所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/环氧树脂溶液制备方法为：将环氧树脂溶于水中，配制成质量分数为60%的环氧树脂溶液，然后再将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸添加到环氧树脂溶液中，搅拌均匀，即得；所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与环氧树脂质量比为1:30；2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯修饰处理为；
将复合液与2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯混合添加到反应釜中，然后再加入催化剂，通过惰性气体，排出反应釜内空气，加热至80，搅拌反应3小时，即可。催化剂为二月桂酸二丁基锡；二月桂酸二丁基锡添加量为复合液质量分数0.5%；惰性气体为氮气；复合液与2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯混合比例为300g：1g；将所述复合料经过涂刷到柳木工艺品表面；
将经过涂刷后的柳木工艺品置于干燥室内进行干燥，柳木工艺品表面形成耐磨涂层，干燥室内干燥温度为40℃。
剥离强度: 按照 GB－7122－1996 标准对实施例1与对比例1（CN 109536021 A）涂层进行测定：
表1
剥离强度MPa
实施例1 7.56
对比例1 5.11
由表1可以看出，实施例涂层的剥离强度更高，表面涂层在柳木工艺品表面的附着力更高，更不易脱落，使用寿命得到大幅度的提高。
实施例2
一种柳木工艺品表面硅烷-氧化铝耐磨涂层，通过乙烯基三甲氧基硅烷处理氧化铝与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/环氧树脂溶液混合，得到复合液；
所述复合液在催化剂的作用下，经过2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯修饰处理后，得到复合料，乙烯基三甲氧基硅烷处理氧化铝制备方法为：
首先，将纳米氧化铝粒子均匀分散到乙醇溶液中，然后再添加乙烯基三甲氧基硅烷，加热至55℃，搅拌20min，然后再添加石墨烯，继续搅拌1小时，然后进行抽滤，清水洗涤，烘干至恒重，即得。所述纳米氧化铝粒子平均粒径为100nm；所述乙醇溶液质量分数为20%；所述纳米氧化铝粒子与乙醇溶液混合比例为80g：450mL。所述乙烯基三甲氧基硅烷与纳米氧化铝粒子质量比为1.6:40；所述石墨烯平均粒径为80nm；所述石墨烯与氧化铝粒子质量比为1:20。所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/环氧树脂溶液制备方法为：将环氧树脂溶于水中，配制成质量分数为60%的环氧树脂溶液，然后再将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸添加到环氧树脂溶液中，搅拌均匀，即得；所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与环氧树脂质量比为1:40；2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯修饰处理为；
将复合液与2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯混合添加到反应釜中，然后再加入催化剂，通过惰性气体，排出反应釜内空气，加热至90，搅拌反应3小时，即可。催化剂为二月桂酸二丁基锡；二月桂酸二丁基锡添加量为复合液质量分数0.5%；惰性气体为氮气；复合液与2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯混合比例为300g：1g；将所述复合料经过涂刷到柳木工艺品表面；
将经过涂刷后的柳木工艺品置于干燥室内进行干燥，柳木工艺品表面形成耐磨涂层，干燥室内干燥温度为42℃。
剥离强度: 按照 GB－7122－1996 标准对实施例2涂层进行测定：
表2
剥离强度MPa
实施例2 7.25
；
实施例3
一种柳木工艺品表面硅烷-氧化铝耐磨涂层，通过乙烯基三甲氧基硅烷处理氧化铝与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/环氧树脂溶液混合，得到复合液；
所述复合液在催化剂的作用下，经过2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯修饰处理后，得到复合料，乙烯基三甲氧基硅烷处理氧化铝制备方法为：
首先，将纳米氧化铝粒子均匀分散到乙醇溶液中，然后再添加乙烯基三甲氧基硅烷，加热至52℃，搅拌20min，然后再添加石墨烯，继续搅拌1小时，然后进行抽滤，清水洗涤，烘干至恒重，即得。所述纳米氧化铝粒子平均粒径为100nm；所述乙醇溶液质量分数为20%；所述纳米氧化铝粒子与乙醇溶液混合比例为80g：410mL。所述乙烯基三甲氧基硅烷与纳米氧化铝粒子质量比为1.4:40；所述石墨烯平均粒径为80nm；所述石墨烯与氧化铝粒子质量比为1:16。所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/环氧树脂溶液制备方法为：将环氧树脂溶于水中，配制成质量分数为60%的环氧树脂溶液，然后再将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸添加到环氧树脂溶液中，搅拌均匀，即得；所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与环氧树脂质量比为1:33；2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯修饰处理为；
将复合液与2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯混合添加到反应釜中，然后再加入催化剂，通过惰性气体，排出反应釜内空气，加热至82，搅拌反应3小时，即可。催化剂为二月桂酸二丁基锡；二月桂酸二丁基锡添加量为复合液质量分数0.5%；惰性气体为氮气；复合液与2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯混合比例为300g：1g；将所述复合料经过涂刷到柳木工艺品表面；
将经过涂刷后的柳木工艺品置于干燥室内进行干燥，柳木工艺品表面形成耐磨涂层，干燥室内干燥温度为41℃。
剥离强度: 按照 GB－7122－1996 标准对实施例2涂层进行测定：
表3
剥离强度MPa
实施例3 7.97
；
实施例4
一种柳木工艺品表面硅烷-氧化铝耐磨涂层，通过乙烯基三甲氧基硅烷处理氧化铝与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/环氧树脂溶液混合，得到复合液；
所述复合液在催化剂的作用下，经过2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯修饰处理后，得到复合料，乙烯基三甲氧基硅烷处理氧化铝制备方法为：
首先，将纳米氧化铝粒子均匀分散到乙醇溶液中，然后再添加乙烯基三甲氧基硅烷，加热至53℃，搅拌20min，然后再添加石墨烯，继续搅拌1小时，然后进行抽滤，清水洗涤，烘干至恒重，即得。所述纳米氧化铝粒子平均粒径为100nm；所述乙醇溶液质量分数为20%；所述纳米氧化铝粒子与乙醇溶液混合比例为80g：430mL。所述乙烯基三甲氧基硅烷与纳米氧化铝粒子质量比为1.5:40；所述石墨烯平均粒径为80nm；所述石墨烯与氧化铝粒子质量比为1:18。所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/环氧树脂溶液制备方法为：将环氧树脂溶于水中，配制成质量分数为60%的环氧树脂溶液，然后再将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸添加到环氧树脂溶液中，搅拌均匀，即得；所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与环氧树脂质量比为1:35；2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯修饰处理为；
将复合液与2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯混合添加到反应釜中，然后再加入催化剂，通过惰性气体，排出反应釜内空气，加热至85，搅拌反应3小时，即可。催化剂为二月桂酸二丁基锡；二月桂酸二丁基锡添加量为复合液质量分数0.5%；惰性气体为氮气；复合液与2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯混合比例为300g：1g；将所述复合料经过涂刷到柳木工艺品表面；
将经过涂刷后的柳木工艺品置于干燥室内进行干燥，柳木工艺品表面形成耐磨涂层，干燥室内干燥温度为41.5℃。
剥离强度: 按照 GB－7122－1996 标准对实施例4涂层进行测定：
表4
剥离强度MPa
实施例4 7.81
；
采用Center for Tribology UMT-3型多功能摩擦测试仪在室温和大气环境下对试样涂层进行摩擦学测试，对摩球选用直径3mm的Al2O3，摩擦形式设置为往复式运动，频率为2Hz，磨痕长度为5mm，载荷为20N，每组10个，取平均值：
表5
平均摩擦系数
实施例1 0.137
实施例2 0.133
实施例3 0.122
实施例4 0.115
对比例1 0.353
对比例1：CN 109536021 A；
由表1可以看出本发明在柳木工艺品表面形成的耐磨涂层具有更低的摩擦系数，表面本发明中形成的涂层具有更好的耐磨性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种柳木工艺品表面硅烷-氧化铝耐磨涂层，其特征在于：通过乙烯基三甲氧基硅烷处理氧化铝与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/环氧树脂溶液混合，得到复合液；
所述复合液在催化剂的作用下，经过2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯修饰处理后，得到复合料；
将所述复合料经过涂刷到柳木工艺品表面；
将经过涂刷后的柳木工艺品置于干燥室内进行干燥，柳木工艺品表面形成耐磨涂层。
2.根据权利要求1所述的一种柳木工艺品表面硅烷-氧化铝耐磨涂层，其特征在于：所述乙烯基三甲氧基硅烷处理氧化铝制备方法为：
首先，将纳米氧化铝粒子均匀分散到乙醇溶液中，然后再添加乙烯基三甲氧基硅烷，加热至50-55℃，搅拌20min，然后再添加石墨烯，继续搅拌1小时，然后进行抽滤，清水洗涤，烘干至恒重，即得。
3.根据权利要求2所述的一种柳木工艺品表面硅烷-氧化铝耐磨涂层，其特征在于：所述纳米氧化铝粒子平均粒径为100nm；
所述乙醇溶液质量分数为20%；
所述纳米氧化铝粒子与乙醇溶液混合比例为80g：400-450mL。
4.根据权利要求2所述的一种柳木工艺品表面硅烷-氧化铝耐磨涂层，其特征在于：所述乙烯基三甲氧基硅烷与纳米氧化铝粒子质量比为1.2-1.6:40；
所述石墨烯平均粒径为80nm；
所述石墨烯与氧化铝粒子质量比为1:15-20。
5.根据权利要求1所述的一种柳木工艺品表面硅烷-氧化铝耐磨涂层，其特征在于：所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/环氧树脂溶液制备方法为：将环氧树脂溶于水中，配制成质量分数为60%的环氧树脂溶液，然后再将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸添加到环氧树脂溶液中，搅拌均匀，即得；
所述2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸与环氧树脂质量比为1:30-40。
6.根据权利要求1所述的一种柳木工艺品表面硅烷-氧化铝耐磨涂层，其特征在于：所述2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯修饰处理为；
将复合液与2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯混合添加到反应釜中，然后再加入催化剂，通过惰性气体，排出反应釜内空气，加热至80-90，搅拌反应3小时，即可。
7.根据权利要求1或6所述的一种柳木工艺品表面硅烷-氧化铝耐磨涂层，其特征在于：所述所述催化剂为二月桂酸二丁基锡；
所述二月桂酸二丁基锡添加量为复合液质量分数0.5%；
所述惰性气体为氮气；
所述复合液与2-甲基-2-丙烯酸-2-异氰酸基乙酯混合比例为300g：1g。
8.根据权利要求1所述的一种柳木工艺品表面硅烷-氧化铝耐磨涂层，其特征在于：所述干燥室内干燥温度为40-42℃。
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