CN102085678B - 木材保护涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种木材保护涂料及其制备方法和应用。所述木材保护涂料包括以下组分：干性植物油、交联剂、渗透剂、抗氧化剂和防污阻燃剂。本发明木材保护涂料以天然植物油为基料组成，安全环保。通过氧化预聚和辐射聚合提高分子中双键的共轭关系，其合成时间短、能源消耗少、终点易于控制、产率高。本发明使用少量稀土催干剂为辐射聚合的交联剂，避免了终产物中含有色深、有毒的重金属物质，同时能够达到较好的干燥速率和保鲜效果。本发明木材保护涂料对木材具有保护、滋润、保养、增强天然纹理质感、防腐、防虫、阻燃和防紫外线等作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种多功能的木材保护涂料及其制备方法，本发明还涉及该木材保护涂料在木材滋润、保养、防腐、阻燃中的应用，属于木材保护涂料领域。
背景技术
现有的木材保护涂料主要依靠化工合成树脂成膜，同时使用大量的苯类、醇、酮类为有机溶剂，这些有机溶剂挥发后对人、动植物的健康均有不利影响。
公开号为CN101531869A的中国专利申请公开了一种木蜡油及其制备工艺，所述制备工艺为植物油、树脂、植物蜡、动物蜡等原料在290-300℃进行高温聚合后在用松节油进行稀释再过滤，该方法存在合成时间长、能源消耗多、终点不易于控制、产率低等缺陷，有待改进。中国专利公开号为CN101550316A的专利申请公开了一种环保木蜡油，该环保木蜡油使用钴干料、锰干料、锌干料等为催干剂，导致产物中含有色深、有毒的重金属物质，同时该专利申请在干燥速率及保鲜效果上也差强人意，有待改进。
发明内容
本发明首先所要解决的技术问题是克服现有的木材保护涂料所存在的不环保、成本高、对木材的保鲜性能差等缺陷，提供一种新的木材保护涂料；该木材保护涂料以天然植物油为基料组成，不会产生任何有害物质，能够充分与木材纤维结合，增强木材表面硬度，防止外来水和污渍，对木材起到保护、滋润、保养和增强天然纹理质感的作用，同时还使木材具有防腐、防虫、阻燃、防紫外线等综合性能。
本发明首先所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：
一种木材保护涂料，包括：干性植物油、交联剂、渗透剂、抗氧化剂和防污阻燃剂；
优选的，各组分的重量份是：干性植物油75-80份；交联剂0.5-1份；渗透剂1-5份；抗氧化剂0.5-1份；防污阻燃剂13-23份。
更优选的，各组分的重量份是：干性植物油80份；交联剂1份；渗透剂2份；抗氧化剂1份；防污阻燃剂：16份。
所述干性植物油优选自桐油、梓油或亚麻油中的任意一种或一种以上按任意重量比例所组成的混合物。
所述交联剂优选为环烷酸稀土或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；更优选的，由环烷酸稀土和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯按照以下重量配比组成：环烷酸稀土0.5-0.8份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.2-0.5份；最优选为：环烷酸稀土0.7份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.3份。
所述渗透剂优选为非离子型表面活性剂，更优选自十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠中的一种或一种以上按任意重量比例所组成的混合物。
所述抗氧化剂优选为甲乙酮肟或丁酮肟；
所述防污阻燃剂优选为纳米无机聚硅氧烷树脂或氟硅树脂。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种制备上述木材保护涂料的方法；
本发明所要解决的另一个技术问题是通过以下技术方案来实现的：
一种制备上述木材保护涂料的方法，包括以下步骤：
(1)、将干性植物油进行氧化聚合反应，得到产物1；
(2)、将产物1和交联剂混合后进行辐射聚合，得到产物2；
(3)、将产物2、渗透剂、抗氧化剂和防污阻燃剂混合均匀，即得。
优选的，步骤(1)中所述的氧化聚合反应包括：在充分搅拌条件下向盛放干性植物油的容器中通入空气，升温进行反应；其中，所述的升温反应是升至100-140℃，反应6-10h；更优选的，所述的升温反应是升至120℃，反应8h；
优选的，步骤(2)中所述的辐射聚合包括：将产物1和交联剂充分混合后放置于剂量率为336Gy/min的孔道中辐照2h，其中钴源强度为9.62×1014Bq；
本发明的主要优点如下：
(1)安全环保
与其他当代木材保护涂料主要依靠化工合成树脂成膜，同时使用了大量的苯类、醇、酮类为有机溶剂不同，本发明木材保护涂料由于使用天然植物油为主要原料，不含挥发性溶剂，对人、动植物的健康均有不利影响的气体，该木材保护涂料在制作和使用全过程均为健康环保。
(2)多功能性
本发明木材保护涂料完全渗入木材，不在实木表面成膜，能充分体现木材本身的自然纹理，满足了人们回归自然的审美要求。同时由于其不封闭木材纹孔可使木材能够自由呼吸，也得使木材内部的一些有益芳香物得以通过气孔缓慢释放，这尤其对于一些高档楠木、檀香木等珍贵材的保护与利用是非常有利的。
本发明木材保护涂料通过使用特定的渗透剂及交联工艺使木材表面保持干燥，易于擦洗，也是良好的绝缘材料。另外本发明木材保护涂料中植物油组分可以通过木材的纹孔进行湿度交换，从而消除湿度过高或过低导致木材局部含水量不均匀，使木材的稳定性得以保证。防污阻燃剂为硅氧烷树脂，其添加可以使本发明木材保护涂料具有防腐、防虫、阻燃、防紫外线的功能。
(3)易于施工
本发明木材保护涂料由于不隔断木材表面与空气、水分接触，能降低木材的膨胀与收缩，适用于潮湿环境下使用和施工。施工工艺较为简单，喷涂、手工刷涂均可，不需对施工人员进行专门培训，通常涂刷一至两次即可达到理想要求。表面干燥无膜，内外材质统一，有利于如砂光、贴和、据切等二次加工。与传统桐油及当代木蜡油等产品相比，本发明木材保护涂料涂刷干燥时间短，不出现沉淀物，保存期长，开盖后不会产生结皮现象。
本发明木材保护涂料以天然植物油为基料组成，通过氧化预聚和辐射聚合提高分子中双键的共轭关系，其合成时间短、能源消耗少、终点易于控制、产率高。本发明使用少量稀土催干剂为辐射聚合的交联剂，避免了终产物中含有色深、有毒的重金属物质，同时能够达到较好的干燥速率和保鲜效果。本发明木材保护涂料完全渗入木材但不封闭木材纹孔，对木材天然的纹理和芳香性挥发不产生影响，赋予该木材保护涂料对木材的保护、滋润、保养和增强天然纹理质感的作用，再通过添加抗氧化剂和防污阻燃剂，同时还使木材具有防腐、防虫、阻燃、防紫外线等综合性能。本发明施工工艺较为简单，对施工环境要求低，对二次加工不产生影响。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1木材保护涂料的制备
一、按以下重量配比进行原料备料：
干性植物油80份；交联剂：1份；渗透剂2份；抗氧化剂：1份；防污阻燃剂：16份；其中干性植物油选用桐油；交联剂选用环烷酸稀土；渗透剂选用十二烷基苯磺酸钠；抗氧化剂选用甲乙酮肟；防污阻燃剂为纳米无机聚硅氧烷树脂(购自北京喜嘉得新技术有限公司，商品型号为SG-2系列)。
二、制备方法
(1)、将桐油进行氧化预聚，即：通入空气将桐油升温至120℃搅拌反应8h；(2)、将步骤(1)制备的经过氧化预聚的桐油和环烷酸稀土充分混合后放置于剂量率为336Gy/min的孔道中辐照2h(钴源强度为9.62×1014Bq)；3)将步骤(2)经辐射后的组分与十二烷基苯磺酸钠、甲乙酮肟、纳米无机聚硅氧烷树脂均匀混合，即得。经检测，本实施例所制备的木材保护涂料的各项性能指标见表1。
表1
实施例2木材保护涂料的制备
一、按以下重量配比进行原料备料：
干性植物油80份；交联剂：1份；渗透剂2份；抗氧化剂：1份；防污阻燃剂：16份；其中干性植物油由40重量份的梓油和40重量份的亚麻油组成；其中交联剂由0.7重量份的环烷酸稀土和0.3重量份的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯组成；渗透剂为十二烷基硫酸钠；抗氧化剂为丁酮肟；防污阻燃剂为氟硅树脂(购自广东标美硅氟精细化工研究所有限公司，商品型号为R-24系列)；
二、制备方法
(1)将梓油和亚麻油按比例混合后进行氧化预聚，即：通入空气升温至120℃搅拌反应8h；(2)将步骤(1)制备的经过氧化预聚的植物油和交联剂充分混合后放置于剂量率为336Gy/min的孔道中辐照2h(钴源强度为9.62×1014Bq)；3)将步骤(2)经辐射后的组分与十二烷基硫酸钠、丁酮肟、氟硅树脂均匀混合，即得。经检测，本实施例所制备的木材保护涂料的各项性能指标见表2。
表2
实施例3木材保护涂料的制备
一、按以下重量配比进行原料备料：
干性植物油75份；交联剂：0.5份；渗透剂1份；抗氧化剂：0.5份；防污阻燃剂：23份；其中干性植物油由40重量份的桐油和35重量份的梓油组成；其中交联剂由0.5重量份的环烷酸稀土和0.5重量份的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯组成；渗透剂为十二烷基苯磺酸钠；抗氧化剂为丁酮肟；防污阻燃剂为氟硅树脂(购自广东标美硅氟精细化工研究所有限公司，商品型号为R-24系列)；
二、制备方法
(1)将梓油和亚麻油按比例混合后进行氧化预聚，即：通入空气升温至140℃搅拌反应6h；(2)将步骤(1)制备的经过氧化预聚的植物油和交联剂充分混合后放置于剂量率为336Gy/min的孔道中辐照2h(钴源强度为9.62×1014Bq)；3)将步骤(2)经辐射后的组分与十二烷基苯磺酸钠、丁酮肟、氟硅树脂均匀混合，即得。经检测，本实施例所制备的木材保护涂料的各项性能指标见表3。
表3
实施例4木材保护涂料的制备
一、按以下重量配比进行原料备料：
干性植物油80份；交联剂：1份；渗透剂5份；抗氧化剂：1份；防污阻燃剂：13份；其中干性植物油由20重量份的梓油和60重量份的亚麻油组成；其中交联剂由0.8重量份的环烷酸稀土和0.2重量份的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯组成；渗透剂为十二烷基硫酸钠；抗氧化剂为丁酮肟；防污阻燃剂为氟硅树脂(购自广东标美硅氟精细化工研究所有限公司，商品型号为R-24系列)；
二、制备方法
(1)将梓油和亚麻油按比例混合后进行氧化预聚，即：通入空气升温至100℃搅拌反应10h；(2)将步骤(1)制备的经过氧化预聚的植物油和交联剂充分混合后放置于剂量率为336Gy/min的孔道中辐照2h(钴源强度为9.62×1014Bq)；3)将步骤(2)经辐射后的组分与十二烷基硫酸钠、丁酮肟、氟硅树脂均匀混合，即得。经检测，本实施例所制备的木材保护涂料的各项性能指标见表4。
表4
试验例1本发明木材保护涂料的应用效果试验
一、供试样品：实施例1、2和4所制备的木材保护涂料；
二、试验方法及结果
将供试样品按照每平米40ml和80ml均匀施加到杨木板材上，对比添加前后板材产品各项性能指标，检测结果如表5所示。
表5
注：木材硬度检测方法参照GB/T 1941-1991.
由表5中可以看出，本发明的木材保鲜剂在施加实木表面后干燥时间短，干燥后对木材表面硬度和耐磨性上均有较大提高，因此对木材起到良好的保护作用，另外较好的抗吸水性可以减少木材从砍伐到后期加工期间由于水分变化造成的弯曲变形和开裂，有效的起到滋润和保养功能，另外添加的防损阻燃剂使得木材氧指数明显降低，降低木材由于气候干燥、大量堆放等原因引起的火灾。
试验例2本发明木材保护涂料的应用效果试验
一、供试样品：实施例3所制备的木材保护涂料；
二、试验方法及结果
将供试样品按照每平米40ml和80ml均匀施加到柞木板材上，对比添加前后板材产品各项性能指标，检测结果如表6所示。
表6
由表6中可以看出，本发明的木材保鲜剂在施加不同高、低档实木表面后干燥时间均较同样用量的油性或水性漆短，同时干燥后对木材表面硬度、耐磨性、抗吸水性上均有较大提高，因此对木材起到良好的保护滋养作用，另外还使木材具有一定的阻燃功能。
Claims (11)
1.一种木材保护涂料，其特征在于，包括以下组分：干性植物油、交联剂、渗透剂、抗氧化剂和防污阻燃剂；各组分的重量份是：干性植物油75－80份，交联剂0.5－1份，渗透剂1－5份，抗氧化剂0.5－1份，防污阻燃剂13－23份；
制备方法包括以下步骤：
（1）、将干性植物油进行氧化聚合反应，得到产物1；
（2）、将产物1和交联剂混合后进行辐射聚合，得到产物2；
（3）、将产物2、渗透剂、抗氧化剂和防污阻燃剂混合均匀，即得；
步骤（1）中所述的氧化聚合反应包括：在充分搅拌条件下向盛放干性植物油的容器中通入空气，升温进行反应；
所述的升温反应是升至100-140℃，反应6-10h；
所述步骤（2）中所述的辐射聚合包括：将产物1和交联剂充分混合后放置于剂量率为336Gy/min的孔道中辐照2h，其中钴源强度为9.62×1014Bq。
2.按照权利要求1所述的木材保护涂料，其特征在于，各组分的重量份是：干性植物油80份；交联剂1份；渗透剂2份；抗氧化剂1份；防污阻燃剂：16份。
3.按照权利要求1所述的木材保护涂料，其特征在于：所述干性植物油选自桐油、梓油或亚麻油中的任意一种或一种以上按任意重量比例所组成的混合物。
4.按照权利要求1所述的木材保护涂料，其特征在于：所述交联剂为环烷酸稀土或/和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。
5.按照权利要求4所述的木材保护涂料，其特征在于：所述交联剂由环烷酸稀土和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯按照以下重量配比组成：环烷酸稀土0.5－0.8份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.2－0.5份。
6.按照权利要求4所述的木材保护涂料，其特征在于：所述交联剂由环烷酸稀土和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯按照以下重量配比组成：环烷酸稀土0.7份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.3份。
7.按照权利要求1所述的木材保护涂料，其特征在于：所述渗透剂为非离子型表面活性剂。
8.按照权利要求7所述的木材保护涂料，其特征在于：所述非离子型表面活性剂选自十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠中的一种或一种以上按任意重量比例所组成的混合物。
9.按照权利要求1所述的木材保护涂料，其特征在于：所述抗氧化剂为甲乙酮肟或丁酮肟；所述防污阻燃剂为纳米无机聚硅氧烷树脂或氟硅树脂。
10.按照权利要求1所述的木材保护涂料，其特征在于：所述的升温反应是升至120℃，反应8h。
11.权利要求1-10任何一项所述木材保护涂料在木材保养、防腐或阻燃中的用途。
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