一种木材表面水性涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及木材表面涂料技术领域，具体公开一种木材表面水性涂料及其制备方法。所述涂料包括如下组分：水性树脂乳液68~90份、改性阻燃剂23~28份、填料5~11份、防腐剂13~17份、增稠剂2.1~3.8份、抗老化剂2.5~4.3份。其中：所述改性阻燃剂的制备方法包括步骤：对石墨纤维进行表面氧化处理后加到碳酸氢钠溶液中，然后加入氢氧化铝，并始终溶液保持碱性。然后在加热条件下反应，完成后收集固体反应产物，将其与水性胶粉、铝离子源、硼酸锌加到水中形成胶液，然后将该胶液干燥，即得纤维型所述改性阻燃剂。本发明专利技术的上述水性涂料通过制备的新型阻燃剂同时提高了涂料的阻燃性和强度，使涂料具备更好的抗裂性能。好的抗裂性能。好的抗裂性能。

【技术实现步骤摘要】
一种木材表面水性涂料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及木材表面涂料
，尤其涉及一种木材表面水性涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]木材被广泛用于制作各种家具、乐器、建筑构件等，在国内外具有悠久的历史，但木材存在容易受潮腐烂、燃烧、虫蛀、磨损、开裂等方面的缺陷，因此，在木材制作的各种物品表面喷刷涂料是克服上述问题的常见措施，刷了涂料后的木材也更加美观、便于清洁、使用寿命更长。
[0004]目前，涂刷在木材表面的涂料主要包括水性涂料和溶剂型涂料，溶剂型涂料是以易挥发的有机物溶剂为分散剂，涂刷在木材表面后随着溶剂挥发，其余组分成膜形成保护层，而这些挥发的溶剂很多会产生刺激性气味，对人体有害。水性涂料则是以水为分散剂，其更加绿色环保，而且近年来随着人们对环保和健康意识快速提升，水性涂料受到了消费者的广泛欢迎。然而，传统的水性涂料普遍存在强度不足，使用一段时间后容易开裂的问题。另外，由于木材具有易燃导致火灾快速扩大的特点，针对木材的水性涂料也应该具有良好的阻燃功能，以提高木材的耐火性，缓解木材燃烧造成的火势快速蔓延的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术提供一种木材表面水性涂料及其制备方法，其通过制备的新型改性阻燃剂同时提高了涂料的阻燃性和强度，使涂料具备更好的抗裂性能。为实现上述专利技术目的，本专利技术公开了以下技术方案：在本专利技术的第一方面，公开一种木材表面水性涂料，以重量份数计，该涂料的原料组成包括如下组分：水性树脂乳液68~90份、改性阻燃剂23~28份、填料5~11份、防腐剂13~17份、增稠剂2.1~3.8份、抗老化剂2.5~4.3份。其中：所述改性阻燃剂采用如下的方法制备：（1）对石墨纤维进行表面氧化处理，得到改性石墨纤维，备用。
[0006]（2）将所述改性石墨纤维加入到碳酸氢钠溶液中，然后加入氢氧化铝，然后在加热条件下反应，完成后收集固体反应产物，即得前驱体纤维，备用。
[0007]（3）将所述前驱体纤维、水性胶粉、铝离子源、硼酸锌加入到水中搅拌形成胶液，然后将该胶液干燥，即得纤维型所述改性阻燃剂。
[0008]进一步地，所述水性树脂乳液包括：水性丙烯酸树脂乳液、水性聚氨酯乳液、水性环氧树脂乳液、水性醇酸树脂乳液等中的任意一种。可选地，所述乳液的固含量为35~50%。
[0009]进一步地，所述填料包括碳酸钙粉、云母粉、滑石粉、二氧化钛粉等中的至少一种。
[0010]进一步地，所述防腐剂包括季铵铜（ACQ）、铜铬砷（CCA）、柠檬酸铜等中的至少一
种，其主要作用是提高水性涂料的抗虫、抗霉抗菌能力，提高涂料的防腐能力。
[0011]进一步地，所述增稠剂包括羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟甲基纤维素钠、羟乙基纤维素等中的任意一种。
[0012]进一步地，所述抗老化剂包括UV
‑
531、UV
‑
292、抗氧化剂1010等中的至少一种，其主要作用是增加涂料的抗紫外线能力、抗氧化等能力，提高涂料的耐候性。
[0013]进一步地，步骤（1）中，将微米级石墨纤维加入到浓硫酸中在室温下保持2~3小时，完成后取出所述石墨纤维清洗去除残留的酸液，即得改性石墨纤维。可选地，所述浓硫酸的质量分数为75~90%。通过上述处理后对石墨纤维进行氧化，可在石墨纤维表面形成有机官能团有助于在下一反应中诱导包覆。
[0014]进一步地，步骤（2）中，所述改性石墨纤维和碳酸氢钠溶液的料液比为1：5~8，所述碳酸氢钠溶液的质量分数为7~9%。
[0015]进一步地，步骤（2）中，所述氢氧化铝与碳酸氢钠溶液中碳酸氢钠的摩尔比为1：1.2~1.35。所述氢氧化铝与碳酸氢钠反应形成碱式碳酸钠铝沉淀，其在受热时可分解释放水分和二氧化碳进行阻燃，并大量吸热降低涂层温度。
[0016]进一步地，步骤（2）中，所述加热温度为80~90℃，反应持续2.5~4小时。在加热条件下有助于促进所述反应的进行，提高反应效率。
[0017]进一步地，步骤（2）中，所述反应完成后收集反应固体产物，然后用清水洗涤即可。
[0018]进一步地，步骤（3）中，所述前驱体纤维与水的料液比为1：8~14，且所述水中胶粉的质量分数为16~24%，所述水中铝离子的浓度为0.3~0.5mol/L，所述水中硼酸锌的添加量为5.3~6.6g/L。
[0019]进一步地，步骤（3）中，所述水性胶粉包括聚乙烯醇粉、聚丙烯醇粉、聚丙烯酰胺粉等中的任意一种。这些胶粉溶于水后形成胶液，在所述铝离子作用下发生交联对所述前驱体纤维进行二次包覆。
[0020]进一步地，步骤（3）中，所述铝离子源包括氯化铝、硫酸铝、醋酸铝、硝酸铝等中的至少一种。
[0021]进一步地，步骤（3）中，所述干燥温度为80~90℃，时间为1~1.5小时。
[0022]在本专利技术的第二方面，公开所述木材表面水性涂料的制备方法，包括步骤：先将所述改性阻燃剂、填料、防腐剂、增稠剂、抗老化剂加到水性树脂乳液中混合均匀，即得水性涂料。使用时将该水性涂料均匀涂刷在木材或其他任意适合的基体表面，阴干后即可。
[0023]现有技术相比，本专利技术取得的有益效果包括：本专利技术制备的新型改性阻燃剂同时提高了涂料的阻燃性和抗裂性能。为此，本专利技术首先通过氧化处理在石墨纤维表面进行粗糙化处理并形成有机官能团，当将这种改性石墨纤维和氢氧化铝加入碳酸氢钠溶液中后，石墨纤维表面有机官能团有助于诱导碳酸氢钠与氢氧化铝反应生成的碱式碳酸钠铝包覆在石墨纤维表面，同时粗糙化的石墨纤维表面有助于和碱式碳酸钠铝的结合，得到的这种由碱式碳酸钠铝包覆的石墨纤维不仅具有石墨纤维良好的抗拉效果，提高涂料的抗裂性能，同时还具有良好的阻燃性能，在受热时所述碱式碳酸钠铝分解释放水分和二氧化碳，这两种物质作为惰性气体对涂层周围的氧气进行隔绝、稀释，可起到良好的阻燃作用，而且在吸热分解过程中还会降低涂层温度，减少热量向木材的传递，延缓木材达到可燃温度。
[0024]进一步地，本专利技术对上述的包覆后的石墨纤维（即前驱体纤维）进行二次改性，使
其被点燃时能够进一步形成隔热层，进一步降低热量传递，延缓木材的燃烧。为此，本专利技术将所述前驱体纤维与水性胶粉、铝离子源、硼酸锌加入到水中反应形成改性阻燃剂。在这一过程中，所述水性胶粉溶解到水中形成胶液后，前驱体纤维表面的胶液在所述铝离子作用下发生交联进行二次包覆，使前驱体纤维表面形成二次包覆层。同时，所述硼酸锌也分布在所述二次包覆层中。得到的这种改性阻燃剂在受热时，所述二次包覆层中的水性胶粉受热脱水碳化形成隔热层，并且在所述碱式碳酸钠铝分解释放的水蒸汽和二氧化碳的作用下隔热层在形成过程中发生膨胀，使隔热层厚度显著增加，不仅有助于降低导热效率，而且有助于隔离木材基体与火焰、空气的接触。同时，所述硼酸锌受本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种木材表面水性涂料，其特征在于，以重量份数计，该涂料的原料组成包括如下组分：水性树脂乳液68~90份、改性阻燃剂23~28份、填料5~11份、防腐剂13~17份、增稠剂2.1~3.8份、抗老化剂2.5~4.3份；其中：所述改性阻燃剂采用如下的方法制备：（1）对石墨纤维进行表面氧化处理，得到改性石墨纤维，备用；（2）将所述改性石墨纤维加入到碳酸氢钠溶液中，然后加入氢氧化铝，然后在加热条件下反应，完成后收集固体反应产物，即得前驱体纤维，备用；（3）将所述前驱体纤维、水性胶粉、铝离子源、硼酸锌加入到水中搅拌形成胶液，然后将该胶液干燥，即得纤维型所述改性阻燃剂。2.根据权利要求1所述的木材表面水性涂料，其特征在于，所述水性树脂乳液包括：水性丙烯酸树脂乳液、水性聚氨酯乳液、水性环氧树脂乳液、水性醇酸树脂乳液中的任意一种；或者，所述乳液的固含量为35~50%。3.根据权利要求1所述的木材表面水性涂料，其特征在于，所述填料包括碳酸钙粉、云母粉、滑石粉、二氧化钛粉中的至少一种；或者，所述防腐剂包括季铵铜、铜铬砷、柠檬酸铜中的至少一种；或者，所述增稠剂包括羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟甲基纤维素钠、羟乙基纤维素中的任意一种；或者，所述抗老化剂包括UV
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531、UV
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292、抗氧化剂1010中的至少一种。4.根据权利要求1所述的木材表面水性涂料，其特征在于，步骤（1）中，将微米级石墨纤维加到浓硫酸中在室温下保持2~3小时，完成后取出所述石墨纤维清洗去除残留的酸液，即得改性石墨纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈高峰，张凯，
申请(专利权)人：潍坊亚贝涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：