[發明專利]二維氧化石墨烯雜化零維無機納米粒子改性水性木器涂料的方法

有效

• 申請號: 201610114973.7
• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN105713519B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 董曉英;李永峰
• 申請（專利權）人: 山東農業大學
• 主分類號: C09D201/00
• 分類號: C09D201/00;C09D175/14;C09D133/00;C09D7/12
• 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

本發明涉及一種水性木器涂料的改性方法。

背景技術

木材具有易吸水膨脹變形、易遭菌蟲腐朽、易受紫外光照老化、易于燃燒降解等天然缺陷，故常在木材表面涂飾木器涂料以改良上述缺陷。然隨著人們環保意識的加強，具有高VOC釋放的有機油溶性涂料應用越來越受到制約，而低VOC釋放的環境友好型水性涂料越來越受到青睞，成為木器涂料發展的主流趨勢。但水性木器涂料的耐刮擦、耐磨、硬度、抗沖擊性等機械性能、耐紫外老化性能一般不及技術成熟的油性涂料，故須對其進行性能改良。

近年來，利用納米材料對水性木器涂料改性的專利見諸報道。如申請號為201210480069.X的發明專利所述的利用零維納米TiO₂、Al₂O₃、SiO₂、Ag復合水性樹脂乳液使水性木器涂料具有抗菌性能，但納米顆粒直接摻雜存在易團聚、與基體樹脂界面相容性差致相分離等問題，故無法有效增強水性涂料的力學強度，同時Ag的導入會使水性木器涂料具有明顯的色差，降低涂層的透光率和光澤度。申請號為201380049182.5的發明專利報道了水性涂料中加入一維納米纖維素晶體和表面活性劑的制備方法，但僅通過納米纖維素添加對涂層的耐刮擦、耐磨性和耐紫外老化性能改善無積極作用。申請號為201410006256.3的發明專利報道了利用一維納米纖維素和零維納米二氧化硅溶膠與水分散型樹脂復合制備超疏水木器涂料的方法，但納米纖維素負載納米二氧化硅先進行超疏水改性，使得其與水分散型樹脂的極性差異巨大，兩相親和性差、界面相容性差，超疏水改性的納米材料極易團聚，致使涂層的各項力學性能改善欠佳甚至下降。申請號為201510248010.1的發明專利報道了用石墨烯加入到水性聚氨酯丙烯酸酯中制備具有高耐光性木器涂料的方法，申請號為201510289998.6的發明專利報道了一種石墨烯/水性聚氨酯復合材料的制備方法，申請號為201410388577.4的發明專利報道了一種石墨烯提高水性涂料和膠黏劑耐光性的制備方法，但這些專利都是用經還原步驟制得的石墨烯對水性涂料進行改性，存在石墨烯制備/改性過程復雜、在涂料中分散性差、與樹脂基體界面結合力弱的問題，對水性涂料力學性能的改善有限。

總之，上述已公開的專利所陳述的零維無機納米粒子改性水性木器涂料時存在納米粒子分散性差致涂層力學性能、透光率改善欠佳的問題；一維有機納米纖維素多為棒狀的納米纖維素晶體，長徑比低，對涂層的抗沖擊韌性、耐刮擦性、耐磨性改善均有限，且無法改善涂層的耐候性；而一維納米纖維素與零維SiO₂、TiO₂等復合，所采用的方法也存在一維納米纖維素比表面積較二維納米材料小、其與聚合物基體親和性差、在聚合物基體中分散性差致涂料的力學性能改善欠佳的問題。盡管利用二維石墨烯可一定程度地改善水性涂料，但因還原法得到的石墨烯制備過程復雜、分散性差，對水性涂料的力學性能改善欠佳，也沒有殺菌、電磁屏蔽等附加功能。

發明內容

本發明目的是為了解決現有零維無機納米粒子和二維還原石墨烯在水性木器涂料中分散性差所導致的改性水性木器涂層力學性能差的問題，而提供一種二維氧化石墨烯雜化零維無機納米粒子改性水性木器涂料的方法。

本發明的一種二維氧化石墨烯雜化零維無機納米粒子改性水性木器涂料的方法按以下步驟進行：

一、氧化石墨烯水分散液的制備：①將石墨粉放入燒杯中，在冰水浴下以20g/min～30g/min的速度加入濃硫酸，然后加入硝酸鈉，攪拌4min～6min，然后繼續在冰水浴下加入高錳酸鉀，以900r/min～1100r/min的速度攪拌25min～35min，再以3℃/min～4℃/min的速度升溫至30℃～40℃，并在溫度為30℃～40℃的條件下攪拌反應1.5h～2.5h，得到混合液A；

所述的石墨粉的質量與濃硫酸的體積的比為1g：(25～35)mL；所述的石墨粉與硝酸鈉的質量比為1：(0.4～0.6)；所述的石墨粉與高錳酸鉀的質量比為1：(6～8)；