CN113789105A - 一种木制家具用抗静电涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种木制家具用抗静电涂料及其制备方法，属于涂料制备技术领域，包括以下重量百分比的原料：环氧树脂22.02‑25.61％、丙二醇单丁醚0.3％、流平剂2％、荧光增白剂1.25％、安息香0.35％、钛白粉22.27％、铁黄0.15％、消泡剂0.4％、抗静电剂0.5％、固化剂0.4‑0.6％，余量为聚酯树脂，将抗静电剂加入涂料中，氧化锡锑纳米粉体在涂层内部形成导电网络，其表面的亲水基团在涂层表面吸附环境中的微量水分，借助于水是高介电常数的液体而形成导电层，降低涂层的表面电阻，并且抗静电剂的加入不会对涂料的颜色造成很大影响，因此，本发明的涂料相较于现有的抗静电涂料具有较高的应用价值。

Description

一种木制家具用抗静电涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料制备技术领域，具体地，涉及一种木制家具用抗静电涂料及其制备方法。
背景技术
木制家具主要采用实木类材料制作、实木单板或薄木贴面、涂饰处理的木家具。实木类材料包括原木、实木锯材及指接材、集成材等材料，然而这些涂饰原料不能有效去除木制家具表面形成的静电作用，若不进行抗静电处理，木制家具表面静电电荷集聚，容易吸附空气中的灰尘、病菌等细小物质，不利于其在室内中的应用。
中国专利CN104804169B公布了一种石墨烯改性聚氨酯导电性涂料的制备，其步骤为：部分还原氧化石墨烯，使其保留部分羟基；并通过羟基与异氰酸根反应改性异氰酸酯，将其作为制备水性聚氨酯的原料与低聚物二元醇、亲水剂、扩链剂合成导电型水性聚氨酯，由于部分还原的氧化石墨烯有良好的导电性和分散性，可以提高涂料的导电性能、力学性能、老化性能和耐水性能；但氧化石墨烯一般为黑色物质，颜色较深，将其作为填料加入涂料中，很难对涂料进行调色，特别在于装饰领域，因此，提供一种抗静电性能好、并且容易调色的木制家具用涂料是目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种木制家具用抗静电涂料及其制备方法，以解决背景技术中所提及的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种木制家具用抗静电涂料，包括以下重量百分比的原料：环氧树脂22.02-25.61％、丙二醇单丁醚0.3％、流平剂2％、荧光增白剂1.25％、安息香0.35％、钛白粉22.27％、铁黄0.15％、消泡剂0.4％、抗静电剂0.5％、固化剂0.4-0.6％，余量为聚酯树脂；
该木制家具用抗静电涂料由以下步骤制成：
将配方中环氧树脂、丙二醇单丁醚、流平剂、荧光增白剂、安息香、钛白粉、铁黄、消泡剂、抗静电剂、固化剂和聚酯树脂加入高速混合搅拌器中，在65-75℃下充分混合45-60min，冷却至室温后，转移至双螺杆熔融挤出机中挤出，压片，粉碎，过150目筛，得木制家具用抗静电涂料。
进一步地，抗静电剂由以下步骤制成：
步骤S1、将SnCl4·5H2O和SbCl3溶于乙醇溶液中，搅拌混合10min后，滴加含有碳酸氢铵、醋酸和无水乙醇的混合液a，滴加结束后，控制反应温度10-15℃，搅拌反应30-60min，反应结束后陈化4h，将反应产物过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液中检测不到氯离子，然后于75℃下干燥2h，经500-550℃高温煅烧2.5h，粉碎，得到氧化锡锑纳米粉体，其中SnCl4·5H2O、SbCl3、乙醇和混合液a的用量比为10.1-10.4g：0.4-0.5g：90mL：40mL，混合液a由碳酸氢铵、醋酸和无水乙醇按照16.2-16.6g：2-4mL：40mL混合而成；
步骤S2、将氧化锡锑纳米粉体和去离子水置于三口烧瓶中，超声分散1h后，加入质量分数50％的乙醇溶液和KH-550，升温至50-55℃，搅拌反应4-6h，反应结束后，转速1000-1500r/min条件下离心20min，沉淀用无水乙醇和去离子水洗涤3-5次后，于60℃烘箱中干燥至恒重，得到改性纳米粉体，其中氧化锡锑纳米粉体、去离子水、乙醇溶液和KH-550的用量比为3.2-3.6g：200mL：100mL：15.6-17.2g；
步骤S3、将2-氨基-5-磺基苯甲酸、2,2-二羟甲基丁酸、三乙胺和四氢呋喃于三口烧瓶中磁力搅拌，在0℃条件下加入改性纳米粉体，随后加入4-二甲氨基吡啶和N,N’-二环己基碳二亚胺，升温至25℃，反应3-5h后，过滤，滤饼用饱和碳酸氢钠溶液洗涤3-5次，最后于80℃下干燥至恒重，得到抗静电剂，其中2-氨基-5-磺基苯甲酸、2,2-二羟甲基丁酸、三乙胺、四氢呋喃、改性纳米粉体、4-二甲氨基吡啶和N,N’-二环己基碳二亚胺的用量比为1.3-1.5g：0.8-1.1g：1-2mL：80-100mL：5.8-6.1g：0.4-0.8g：0.7-1.2g。
进一步地，环氧树脂为双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂中的一种或两种按照任意比例混合。
进一步地，消泡剂为有机硅消泡剂。
进一步地，固化剂为异氰酸酯、脲醛树脂和二甲基咪唑按照重量比为1：1：1混合得到。固化剂中的异氰酸酯和脲醛树脂实现快速固化的效果，二甲基咪唑则起到催化的作用，从而实现能够在低温条件下快速固化。
进一步地，流平剂为有机硅改性丙烯酸酯聚合物或者聚乙烯醇缩丁醛，流平剂在提供良好流平性的同时，不会产生雾影也不降低表面硬度，有时还会提高表面硬度。
本发明的有益效果：
本发明以环氧树脂和聚酯树脂为主要原料，添加其他助剂，通过混合、挤出、压片、粉碎，得到一种木制家具用涂料，能够有效防止木制家具表面的电荷聚集，提高其抗静电性能，最为突出的是，本发明以SnCl4·5H2O和SbCl3为原料，醋酸为助溶剂，碳酸氢铵为中和剂，通过共沉淀法制备氧化锡锑纳米粉体，进而通过含有端-NH2的KH-550为改性剂对氧化锡锑纳米粉体改性处理，再利用-NH2和-COOH在4-二甲氨基吡啶和N,N’-二环己基碳二亚胺作用下发生酰胺反应，使改性纳米粉体表面接枝2-氨基-5-磺基苯甲酸、2,2-二羟甲基丁酸分子，得到抗静电剂，氧化锡锑纳米粉体具有类似金属的良好导电性能，其本征电导率最高可达到104S·cm-1，并且还具有大于80％的可见光透过率，通过化学手段处理使其表面含有-NH2、-OH、-HSO3，这些基团具有亲水作用，将抗静电剂加入涂料中，氧化锡锑纳米粉体在涂层内部形成导电网络，提高涂层的抗静电性能，亲水基团在涂层表面吸附环境中的微量水分，借助于水是高介电常数的液体而形成导电层，降低涂层的表面电阻，并且抗静电剂的加入不会对涂料的颜色造成很大的影响，因此，本发明通过导电网络和亲水基团共同作用，发挥涂料的抗静电性能，相较于现有的抗静电涂料具有较高的应用价值。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种抗静电剂，由以下步骤制成：
步骤S1、将10.1g SnCl4·5H2O和0.4g SbCl3溶于90mL乙醇溶液中，搅拌混合10min后，滴加含有40mL混合液a，滴加结束后，控制反应温度10℃，搅拌反应30min，反应结束后陈化4h，将反应产物过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液中检测不到氯离子，然后于75℃下干燥2h，经500℃高温煅烧2.5h，粉碎，得到氧化锡锑纳米粉体，混合液a由碳酸氢铵、醋酸和无水乙醇按照16.2g：2mL：40mL混合而成；
步骤S2、将3.2g氧化锡锑纳米粉体和200mL去离子水置于三口烧瓶中，超声分散1h后，加入100mL质量分数50％的乙醇溶液和15.6g KH-550，升温至50℃，搅拌反应4h，反应结束后，转速1000r/min条件下离心20min，沉淀用无水乙醇和去离子水洗涤3次后，于60℃烘箱中干燥至恒重，得到改性纳米粉体；
步骤S3、将1.3g 2-氨基-5-磺基苯甲酸、0.8g 2,2-二羟甲基丁酸、1mL三乙胺和80mL四氢呋喃于三口烧瓶中磁力搅拌，在0℃条件下加入5.8g改性纳米粉体，随后加入0.4g4-二甲氨基吡啶和0.7g N,N’-二环己基碳二亚胺，升温至25℃，反应3h后，过滤，滤饼用饱和碳酸氢钠溶液洗涤3次，最后于80℃下干燥至恒重，得到抗静电剂。
实施例2
本实施例提供一种抗静电剂，由以下步骤制成：
步骤S1、将10.2g SnCl4·5H2O和0.4g SbCl3溶于90mL乙醇溶液中，搅拌混合10min后，滴加含有40mL混合液a，滴加结束后，控制反应温度12℃，搅拌反应40min，反应结束后陈化4h，将反应产物过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液中检测不到氯离子，然后于75℃下干燥2h，经520℃高温煅烧2.5h，粉碎，得到氧化锡锑纳米粉体，混合液a由碳酸氢铵、醋酸和无水乙醇按照16.4g：3mL：40mL混合而成；
步骤S2、将3.4g氧化锡锑纳米粉体和200mL去离子水置于三口烧瓶中，超声分散1h后，加入100mL质量分数50％的乙醇溶液和16.2g KH-550，升温至53℃，搅拌反应5h，反应结束后，转速1200r/min条件下离心20min，沉淀用无水乙醇和去离子水洗涤4次后，于60℃烘箱中干燥至恒重，得到改性纳米粉体；
步骤S3、将1.4g 2-氨基-5-磺基苯甲酸、0.9g 2,2-二羟甲基丁酸、1.5mL三乙胺和90mL四氢呋喃于三口烧瓶中磁力搅拌，在0℃条件下加入5.9g改性纳米粉体，随后加入0.6g4-二甲氨基吡啶和0.9g N,N’-二环己基碳二亚胺，升温至25℃，反应4h后，过滤，滤饼用饱和碳酸氢钠溶液洗涤4次，最后于80℃下干燥至恒重，得到抗静电剂。
实施例3
本实施例提供一种抗静电剂，由以下步骤制成：
步骤S1、将10.4g SnCl4·5H2O和0.5g SbCl 3溶于90mL乙醇溶液中，搅拌混合10min后，滴加含有40mL混合液a，滴加结束后，控制反应温度15℃，搅拌反应60min，反应结束后陈化4h，将反应产物过滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液中检测不到氯离子，然后于75℃下干燥2h，经550℃高温煅烧2.5h，粉碎，得到氧化锡锑纳米粉体，混合液a由碳酸氢铵、醋酸和无水乙醇按照16.6g：4mL：40mL混合而成；
步骤S2、将3.6g氧化锡锑纳米粉体和200mL去离子水置于三口烧瓶中，超声分散1h后，加入100mL质量分数50％的乙醇溶液和17.2g KH-550，升温至55℃，搅拌反应6h，反应结束后，转速1500r/min条件下离心20min，沉淀用无水乙醇和去离子水洗涤5次后，于60℃烘箱中干燥至恒重，得到改性纳米粉体；
步骤S3、将1.5g 2-氨基-5-磺基苯甲酸、1.1g 2,2-二羟甲基丁酸、2mL三乙胺和100mL四氢呋喃于三口烧瓶中磁力搅拌，在0℃条件下加入6.1g改性纳米粉体，随后加入0.8g 4-二甲氨基吡啶和1.2g N,N’-二环己基碳二亚胺，升温至25℃，反应5h后，过滤，滤饼用饱和碳酸氢钠溶液洗涤5次，最后于80℃下干燥至恒重，得到抗静电剂。
实施例4
一种木制家具用抗静电涂料，包括以下重量百分比的原料：环氧树脂22.02％、丙二醇单丁醚0.3％、流平剂2％、荧光增白剂1.25％、安息香0.35％、钛白粉22.27％、铁黄0.15％、消泡剂0.4％、实施例1的抗静电剂0.5％、固化剂0.4％，余量为聚酯树脂；
该木制家具用抗静电涂料由以下步骤制成：
将配方中各重量百分比的环氧树脂、丙二醇单丁醚、流平剂、荧光增白剂、安息香、钛白粉、铁黄、消泡剂、抗静电剂、固化剂和聚酯树脂加入高速混合搅拌器中，在65℃下充分混合45min，冷却至室温后，转移至双螺杆熔融挤出机中挤出，压片，粉碎，过150目筛，得木制家具用抗静电涂料。
其中，环氧树脂为双酚A型环氧树脂，消泡剂为有机硅消泡剂，固化剂为异氰酸酯、脲醛树脂和二甲基咪唑按照重量比为1：1：1混合得到，流平剂聚乙烯醇缩丁醛。
实施例5
一种木制家具用抗静电涂料，包括以下重量百分比的原料：环氧树脂23.1％、丙二醇单丁醚0.3％、流平剂2％、荧光增白剂1.25％、安息香0.35％、钛白粉22.27％、铁黄0.15％、消泡剂0.4％、实施例2的抗静电剂0.5％、固化剂0.5％，余量为聚酯树脂；
该木制家具用抗静电涂料由以下步骤制成：
将配方中各重量百分比的环氧树脂、丙二醇单丁醚、流平剂、荧光增白剂、安息香、钛白粉、铁黄、消泡剂、抗静电剂、固化剂和聚酯树脂加入高速混合搅拌器中，在68℃下充分混合49min，冷却至室温后，转移至双螺杆熔融挤出机中挤出，压片，粉碎，过150目筛，得木制家具用抗静电涂料。
其中，环氧树脂为双酚A型环氧树脂，消泡剂为有机硅消泡剂，固化剂为异氰酸酯、脲醛树脂和二甲基咪唑按照重量比为1：1：1混合得到，流平剂聚乙烯醇缩丁醛。
实施例6
一种木制家具用抗静电涂料，包括以下重量百分比的原料：环氧树脂25.61％、丙二醇单丁醚0.3％、流平剂2％、荧光增白剂1.25％、安息香0.35％、钛白粉22.27％、铁黄0.15％、消泡剂0.4％、实施例3的抗静电剂0.5％、固化剂0.6％，余量为聚酯树脂；
该木制家具用抗静电涂料由以下步骤制成：
将配方中各重量百分比的环氧树脂、丙二醇单丁醚、流平剂、荧光增白剂、安息香、钛白粉、铁黄、消泡剂、抗静电剂、固化剂和聚酯树脂加入高速混合搅拌器中，在75℃下充分混合60min，冷却至室温后，转移至双螺杆熔融挤出机中挤出，压片，粉碎，过150目筛，得木制家具用抗静电涂料。
其中，环氧树脂为双酚A型环氧树脂，消泡剂为有机硅消泡剂，固化剂为异氰酸酯、脲醛树脂和二甲基咪唑按照重量比为1：1：1混合得到，流平剂聚乙烯醇缩丁醛。
对比例1
将实施例4中的抗静电剂去除，其余原料及制备过程不变。
对比例2
将实施例5中的抗静电剂替换成济南瑞林化工有限公司出售的M550抗静电剂，其余原料及制备过程不变。
对比例3
本对比例为深圳市宝安区石岩美涂乐涂料厂出售的PU木器家具漆。
将上述的实施例4-6和对比例1-3的涂料采用棒涂法进行涂覆在清洗后的钢板基板上，控制涂覆厚度为15μm，温度为60℃进行烘干1h，从而钢板基板上获得各组涂料涂层，完成涂覆工作。
附着力：按照GB/T1720-1988的规定，使用划格法进行测试；
硬度：按照GB/T6739-2006色漆和铅笔法测定漆膜硬度；
表面电阻率：按照SJ/T11294-2003的规定进行检测。
测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0003265885870000081
Figure BDA0003265885870000091
由表1可以看出，相较于对比例1-3，实施例4-6的涂料的附着力更大，硬度高，表面电阻小，因此，本发明制备的涂料具有较高的抗静电性能，在木制家具材料上具有很大的应用价值。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种木制家具用抗静电涂料，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：环氧树脂22.02-25.61％、丙二醇单丁醚0.3％、流平剂2％、荧光增白剂1.25％、安息香0.35％、钛白粉22.27％、铁黄0.15％、消泡剂0.4％、抗静电剂0.5％、固化剂0.4-0.6％，余量为聚酯树脂；
其中，抗静电剂由以下步骤制成：
将2-氨基-5-磺基苯甲酸、2,2-二羟甲基丁酸、三乙胺和四氢呋喃混合，0℃下加入改性纳米粉体，随后加入4-二甲氨基吡啶和N,N’-二环己基碳二亚胺，升温至25℃，反应3-5h，过滤，滤饼洗涤、干燥，得到抗静电剂。
2.根据权利要求1所述的一种木制家具用抗静电涂料，其特征在于，2-氨基-5-磺基苯甲酸、2,2-二羟甲基丁酸、三乙胺、四氢呋喃、改性纳米粉体、4-二甲氨基吡啶和N,N’-二环己基碳二亚胺的用量比为1.3-1.5g：0.8-1.1g：1-2mL：80-100mL：5.8-6.1g：0.4-0.8g：0.7-1.2g。
3.根据权利要求1所述的一种木制家具用抗静电涂料，其特征在于，改性纳米粉体由以下步骤制成：
将氧化锡锑纳米粉体和去离子水超声分散，加入乙醇溶液和KH-550，升温至50-55℃，搅拌反应4-6h，离心经沉淀洗涤、干燥，得到改性纳米粉体。
4.根据权利要求3所述的一种木制家具用抗静电涂料，其特征在于，氧化锡锑纳米粉体、去离子水、乙醇溶液和KH-550的用量比为3.2-3.6g：200mL：100mL：15.6-17.2g。
5.根据权利要求3所述的一种木制家具用抗静电涂料，其特征在于，氧化锡锑纳米粉体由以下步骤制成：
将SnCl4·5H2O和SbCl3溶于乙醇溶液中，滴加混合液a，滴加结束后，控制反应温度10-15℃，搅拌反应30-60min，陈化4h，过滤，滤饼洗涤、干燥后，在500-550℃下煅烧2.5h，粉碎，得到氧化锡锑纳米粉体。
6.根据权利要求5所述的一种木制家具用抗静电涂料，其特征在于，SnCl4·5H2O、SbCl3、乙醇和混合液a的用量比为10.1-10.4g：0.4-0.5g：90mL：40mL，混合液a由碳酸氢铵、醋酸和无水乙醇按照16.2-16.6g：2-4mL：40mL混合而成。
7.根据权利要求1所述的一种木制家具用抗静电涂料，其特征在于，固化剂为异氰酸酯、脲醛树脂和二甲基咪唑按照重量比为1：1：1混合而成。
8.根据权利要求1所述的一种木制家具用抗静电涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将配方中原料加入混合搅拌器中，在65-75℃下混合45-60min，冷却至室温后，转移至双螺杆熔融挤出机中挤出，压片，粉碎，过150目筛，得木制家具用抗静电涂料。
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