[發明專利]一種木材表面納米纖維素復合水性聚氨酯漆膜的制備方法

無效

• 申請號: 201310294232.8
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103320003A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 劉志明;李艷妍;劉國超
• 申請（專利權）人: 東北林業大學;劉志明
• 主分類號: C09D175/08
• 分類號: C09D175/08;C09D7/12;C08G18/66;C08G18/32;C08G18/10;D21C5/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及一種木材表面漆膜的制備方法。

背景技術

在木材表面涂上一層漆膜會對木材起到保護和延長木材使用壽命的作用。溶劑型聚氨酯中含有大量的有機溶劑，有機溶劑有毒，且嚴重污染環境，尤其是在雙組分聚氨酯中溶劑殘留量很高，且具有高毒性。

水性聚氨酯是指在制備聚氨酯過程中主要以水作為反應溶劑來代替有機溶劑。通過外觀形貌來區分，水性聚氨酯大致可分為3類：聚氨酯分散液、聚氨酯水溶液、聚氨酯乳液。區分在于水分散在聚氨酯大分子顆粒中的形態，沒有確切的限制，實際生活生產中所說的水溶性聚氨酯是指聚氨酯分散體或水性聚氨酯乳液。目前采用水性聚氨酯作為木材表面漆膜，存在漆膜強度低問題。

發明內容

本發明目的是解決采用溶劑型聚氨酯作為木材表面漆膜存在嚴重污染環境、毒性高的問題，采用水性聚氨酯作為木材表面漆膜存在漆膜強度低的問題，而提供一種木材表面納米纖維素復合水性聚氨酯漆膜的制備方法。

木材表面納米纖維素復合水性聚氨酯漆膜的制備方法，按以下步驟實現：

一、納米纖維素的制備：將1.00～3.00g竹漿在質量分數為30%～60%的硫酸溶液中預處理2～4h，抽濾洗滌至中性，然后將產物分散到400～500mL去離子水中，超聲分散5～10min后加入到膠體磨中研磨0.5～1h，再加入到高壓均質機中，在1000～1500Bar的壓力下均質10～20次，然后對產物進行細胞破碎5～15min，得到納米纖維素膠體溶液；

二、水性聚氨酯乳液的合成：將50～150mL丙酮加入到盛有10～30g聚乙二醇的燒杯中，待完全溶解后加入3.5g甲苯二異氰酸酯，滴入3～5滴二月桂酸二丁基錫，然后把溶液轉移至帶有回流冷凝管、機械攪拌器的三口瓶中，在70～90℃下反應1～1.5h，得到水性聚氨酯預聚體，將溫度降至60℃，向其中加入0.62g二乙烯三胺和0.22g一縮二乙二醇，反應2～4h，將溫度降至45℃，加入冰醋酸0.3g，反應0.5h，再將溫度降至20℃，加50～150mL蒸餾水，攪拌至乳化，然后轉移到旋轉蒸發儀中，蒸出丙酮，得到水性聚氨酯乳液；

三、木材表面納米纖維素復合水性聚氨酯漆膜的制備：將水性聚氨酯乳液與納米纖維素膠體溶液按體積比為4∶1混合，磁力攪拌得到混合物體系，然后將待處理木片放入混合物體系中浸泡20～26h，取出后室溫下晾干，即完成木材表面納米纖維素復合水性聚氨酯漆膜的制備。

本發明的優點在于：

1、通過預聚、擴鏈、中和、乳化和旋轉蒸發，制得穩定的水性聚氨酯乳液，接著經由物理共混法把高壓均質制得的納米纖維素引入到該乳液體系中。在木材表面涂覆納米纖維素復合水性聚氨酯漆膜。方法簡單，易操作，環境友好，安全無毒性。

2、紅松木片、涂有水性聚氨酯的紅松木片和本發明所得表面涂覆有納米纖維素復合水性聚氨酯漆膜的紅松木片，楊氏模量依次為71569MPa，45448MPa，60175MPa，由此可得出在涂覆水性聚氨酯漆膜后，木片的楊氏模量有所下降，而在表面涂覆有納米纖維素復合水性聚氨酯漆膜的紅松木片，楊氏模量增大了32%，說明納米纖維素的引入確實增強了水性聚氨酯漆膜的強度。

3、通過DTG圖可以看出，紅松木片的最大失重速率對應的溫度為382℃，而涂有水性聚氨酯的紅松木片和本發明所得表面涂覆有納米纖維素復合水性聚氨酯漆膜的紅松木片，最大失重速率對應的溫度為420℃，說明了在紅松木片表面涂上聚氨酯漆膜后，其熱穩定性明顯提高了。

附圖說明

圖1為實施例中所得表面涂覆有納米纖維素復合水性聚氨酯漆膜的紅松木片的傅里葉變換紅外譜圖；

圖2為實施例中樣品a的掃描電子顯微鏡圖；

圖3為實施例中樣品b的掃描電子顯微鏡圖；

圖4為實施例中樣品c的掃描電子顯微鏡圖；

圖5為實施例中樣品a、b和c的斷口圖；

圖6為實施例中樣品a、b和c的應力應變曲線圖；

圖7為實施例中樣品a、b和c的TG曲線圖；

圖8為實施例中樣品a、b和c的DTG曲線圖。

具體實施方式

本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。

具體實施方式一：本實施方式木材表面納米纖維素復合水性聚氨酯漆膜的制備方法，按以下步驟實現：