一种含有氧化物固体颗粒的石蜡乳液防水剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于人造板防水剂领域，具体涉及一种含有氧化物固体颗粒的石蜡乳液防水剂及其制备方法，其制备原料中包括氧化物固体颗粒和硅酸酯。本发明专利技术制备的防水剂中，由于固体颗粒的存在，表面活性剂用量低，既提高了乳液的化学稳定性与防水效果，又可以减少成本同时可减少蜡的添加量。同时由于所添加的蜡的用量低，可以减少蜡对人造板力学性能的不良影响，当需要制备阻燃人造板时，所需阻燃剂含量显著下降。

【技术实现步骤摘要】
一种含有氧化物固体颗粒的石蜡乳液防水剂及其制备方法
本专利技术涉及石蜡乳液防水剂领域，具体涉及一种含有氧化物颗粒的石蜡乳液防水剂。
技术介绍
以木质纤维、刨花等为原料制成的木质人造板，吸湿或吸水之后会引起明显的变形、湿胀等现象，其强度也会显著下降，从而影响其应用范围和使用寿命。因此，必须在生产过程中添加一定量的疏水物质。常温下石蜡是固态，必须加热熔融后才能使用，目前人造板生产中主要采用熔融石蜡作为防水材料。但是，熔融石蜡由于添加量低，通常为绝干纤维的0.5～1.5％，不能均匀分布在人造板中，导致防水效果较差；使用蜡含量较高，增加生产成本较多；熔融石蜡需要加热装置、输送管道需要保温，生产中经常产生管道堵塞等问题，影响生产的正常进行，因此，越来越多的人造板生产选用石蜡乳液作为防水剂。石蜡乳液是一种由表面活性剂所稳定的石蜡分散在水中形成的乳状液，因其在使用时无需加热熔融或用溶剂溶解，具有分布均匀、覆盖性好、高效经济等优点，在木材行业中应用广泛。CN103146000公开了一种应用于地板基材的乳化石蜡制备方法，使用蜡、非离子表面活性剂、氢氧化钠和水制备乳液，专利技术的乳化石蜡具有耐水、耐碱和耐硬水的性能，将其应用于地板基材制造，防水效果良好，且降低了生产成本，可年节约成本200-400万元。CN101633785公开了一种应用于人造板防水剂领域的石蜡乳液及其制备方法，使用蜡、亲水性非离子表面活性剂、油酯和水经搅拌制得的石蜡乳液，可以有效地提高人造板的防水性能。传统石蜡乳液中需要添加大量表面活性剂，以实现石蜡在水中的分散，但表面活性剂具有亲水性，因此会影响人造板整体的防水防潮效果。如何能降低具有亲水性的表面活性剂含量，是提高人造板防水防潮性能的关键之一。此外，附着在刨花或纤维表面的强非极性石蜡影响刨花或纤维之间胶合作用的形成导致人造板力学性能的降低；石蜡的燃烧热值为43MJ/kg，是木材的3.6倍，木质材料常用阻燃剂对石蜡没有阻燃作用。因此，如果能够在保证防水效果的前提下，尽可能降低石蜡用量，将有助于人造板力学性能和阻燃性能的提升。
技术实现思路
本专利技术涉及一种含有氧化物固体颗粒的石蜡乳液防水剂，其主要改进之处为，所述石蜡乳液防水剂的制备原料中包括氧化物固体颗粒和硅酸酯。氧化物固体颗粒可在石蜡和水的界面上吸附，起到分散石蜡的作用，且其亲水性与表面活性剂相比要差一些，可提高人造板的防水防潮效果。但是木材的防水剂对稳定性有较高的要求，仅添加石蜡的防水剂稳定性非常差，添加改性剂硅酸酯可进一步改善氧化物固体颗粒的亲水亲油性，提高防水剂的稳定性。因此，在防水剂中添加上述两种原料可减少防水剂中表面活性剂的用量，充分地发挥石蜡的防水作用，在石蜡用量较少的情况下得到性能良好的防水剂。优选的，所述氧化物固体颗粒包括二氧化硅、三氧化二铁、二氧化钛或氧化锌；进一步优选二氧化硅。与其他的固体颗粒相比，二氧化硅具有更好的稳定性。优选的，所述硅酸酯包括正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯或正硅酸丁酯；进一步优选正硅酸乙酯。使用正硅酸乙酯对物料改性后具有更好的稳定性。优选的，所述防水剂制备的过程中，包括在pH2～5的条件下所述硅酸酯对所述氧化物固体颗粒改性的操作，更选择调节pH3～4。优选的，所述氧化物固体颗粒与所述硅酸酯的质量比为1.5～2.5:1。此比例可更好的调整固体颗粒的亲水亲油性能，有助于提高体系的稳定性。优选的，具体操作为，将所述氧化物固体颗粒和硅酸酯置于pH2～5的酸性溶液中，搅拌5～15min。优选的，所述防水剂的制备原料中还包括蜡、低HLB值非离子型表面活性剂和高HLB值非离子型表面活性剂。优选的，所述蜡为液体石蜡、固体石蜡、微晶蜡、棕榈蜡、褐煤蜡或蜂蜡；进一步优选15#液体石蜡或40#固体石蜡。优选的，所述低HLB值非离子型表面活性剂为：失水山梨醇三油酸酯、聚氧乙烯山梨醇蜂蜡衍生物、聚氧乙烯山梨醇六硬脂酸酯、乙二醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯或失水山梨醇倍半油酸酯中的一种或几种，优选失水山梨醇三油酸酯或聚氧乙烯山梨醇六硬脂酸酯；优选的，所述高HLB值非离子型表面活性剂为：聚氧乙烯植物油、聚氧乙烯烷基芳基醚、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯羊毛醇醚、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯或聚氧乙烯单月桂酸酯中的一种或几种，优选聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯或聚氧乙烯单月桂酸酯。优选的，当制备所述防水剂的水的用量为1L时，所述防水剂的制备原料中包括氧化物固体颗粒1～20份、硅酸酯1～10份、蜡50～150份、低HLB值非离子型表面活性剂1～25份和高HLB值非离子型表面活性剂3～30份。进一步优选的，当水的用量为1L时，所述防水剂的制备原料中包括氧化物固体颗粒3.3～10份、硅酸酯1.3～5份、蜡100～133份、低HLB值非离子型表面活性剂2.5～17份和高HLB值非离子型表面活性剂7.5～20份；在上述方案中，优选的，所述低HLB值非离子型表面活性剂为聚氧乙烯山梨醇蜂蜡衍生物、失水山梨醇三油酸酯、失水山梨醇倍半油酸酯和乙二醇脂肪酸酯，所述高HLB值非离子型表面活性剂为聚氧乙烯烷基芳基醚、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯月桂醚或聚氧乙烯羊毛醇醚。作为优选的方案，低HLB值非离子型表面活性剂和高HLB值非离子型表面活性剂的组合为：聚氧乙烯山梨醇蜂蜡衍生物和聚氧乙烯烷基芳基醚，失水山梨醇三油酸酯和聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯，失水山梨醇倍半油酸酯和聚氧乙烯月桂醚或乙二醇脂肪酸酯和聚氧乙烯羊毛醇醚。本专利技术还提供本专利技术所述防水剂的制备方法，包括如下步骤：1)将氧化物固体颗粒分散在水中，并加入稀盐酸，调节溶液的pH为2～5，然后加入硅酸酯，充分搅拌对实现硅酸酯对所述氧化物固体颗粒的改性，再加入高HLB值非离子型表面活性剂和低HLB值非离子型表面活性剂，搅拌分散均匀；2)将上述溶液加热至80℃～95℃，并向其中缓慢加入蜡，使整个体系保持在80℃～95℃条件下，以5000rpm～10000rpm的速度，搅拌10～20min，制备完成初乳液；3)将初乳液经过进行高压均质，在压力40Mpa～80Mpa的条件下均质1～2次，制得固体颗粒乳化稳定的石蜡乳液防水剂。本专利技术具有如下有益效果：1)本专利技术中选择了使用固体颗粒来稳定蜡乳液，得到粒径小(<250nm)、稳定且高效的石蜡乳液防水剂，该防水剂不含有害化学物质，安全环保。2)本专利技术制备的防水剂中，由于固体颗粒的存在，表面活性剂用量低，既提高了乳液的化学稳定性与防水效果，又可以减少成本。仅需使用固含量低于25％的石蜡乳液防水剂，即可获得尺寸稳定性优良的防水防潮人造板。由于所需蜡量低，可以减少蜡对人造板力学性能的不良影响，且当需要制备阻燃人造板时，所需阻燃剂含量显著下降。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1本实施例涉及一种人造板防水剂，其制备原料中包括：四氧化三铁粉末15g，正硅酸甲酯10g，聚氧乙烯山梨醇蜂蜡衍生物5g，聚氧乙烯烷基芳基醚15g，棕榈蜡250g。其制备方法包括如下步骤：1)取四氧化三铁粉末15g，分散在2000g水中，使用0.1mol/L的盐酸将pH调节至2，向前述液体中加入正硅酸甲酯10g，充分搅拌15min，完成正硅酸甲酯对四氧化三铁粉末的改性，加入聚氧乙烯山梨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有氧化物固体颗粒的石蜡乳液防水剂，其特征在于，所述石蜡乳液防水剂的制备原料中包括氧化物固体颗粒和硅酸酯。

【技术特征摘要】
1.一种含有氧化物固体颗粒的石蜡乳液防水剂，其特征在于，所述石蜡乳液防水剂的制备原料中包括氧化物固体颗粒和硅酸酯。2.根据权利要求1所述的石蜡乳液防水剂，其特征在于，所述氧化物固体颗粒为二氧化硅、三氧化二铁、二氧化钛或氧化锌中和一种或几种，优选二氧化硅。3.根据权利要求1或2所述的石蜡乳液防水剂，其特征在于，所述硅酸酯包括正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯或正硅酸丁酯，优选正硅酸乙酯。4.根据权利要求1～3任一项所述的石蜡乳液防水剂，其特征在于，所述防水剂制备的过程中，包括在pH2～5的条件下所述硅酸酯对所述氧化物固体颗粒改性的操作；优选的，所述氧化物固体颗粒与所述硅酸酯的质量比为1.5～2.5:1。5.根据权利要求1～4任一项所述的石蜡乳液防水剂，其特征在于，所述防水剂的制备原料中还包括蜡、低HLB值非离子型表面活性剂和高HLB值非离子型表面活性剂。6.根据权利要求5所述的石蜡乳液防水剂，其特征在于，所述蜡为液体石蜡、固体石蜡、微晶蜡、棕榈蜡、褐煤蜡或蜂蜡；优选15#液体石蜡或40#固体石蜡。7.根据权利要求5或6所述的石蜡乳液防水剂，其特征在于，所述低HLB值非离子型表面活性剂为：失水山梨醇三油酸酯、聚氧乙烯山梨醇蜂蜡衍生物、聚氧乙烯山梨醇六硬脂酸酯、乙二醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯或失水山梨醇倍半油酸酯中的一种或几种，优选失水山梨醇三油酸酯或聚氧乙烯山梨醇六硬脂酸酯；和/或，所述高HLB值非离子型表面活性剂为：聚氧乙烯植物油、聚氧乙烯烷基芳基醚、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯羊毛醇醚、...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹金珍，王望，蒋军，冉阳杨，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11