一種蟲膠改性製備環保型塗層材料的方法
2023-06-01 08:40:36
專利名稱：一種蟲膠改性製備環保型塗層材料的方法
技術領域：
本發明屬於環保塗層材料技術領域，特別是提供一種蟲膠改性製備環保型塗層材料的方法。
背景技術：
材料的保護與防腐蝕是材料行業的一個重要課題。木材等材料的表面保護主要要求材料提供良好的機械性能、美觀等，而對金屬材料的防腐防護主要要求材料具有良好的耐各種環境腐蝕的能力和機械性能。目前常用的防護與防腐蝕材料大都含有有機溶劑，在施工和使用過程中對環境和人體造成較大的危害。隨著人們對環境和健康的日益關注，以及對汙染物使用和排放監管力度加大，迫切需要開發具有優異性能的新型環保防腐防護材料。
蟲膠(Shellac)是由昆蟲分泌物所形成一種天然可塑性樹脂。具有絕緣、粘合、熱塑、防水、防潮、防鏽、耐腐、無毒等特性，廣泛用於軍事、電氣、塗料、油漆、機械、橡膠、塑料、製革、造紙、醫藥、食品等行業中。發明號為CN1137625的專利描述了由蟲膠、食品蠟、乳化劑等按一定比例，經過加熱、高速攪拌等過程，得到水果上光保鮮處理劑。公開號1067255的專利描述了將天然橡膠與添加劑混合而製成，天然橡膠為凝固的膠或乳膠，添加劑為柴油等，所製成的膠粘劑具有粘住害蟲的能力，適用於農業滅害蟲、家庭滅蚊蠅。公開號1402805的專利描述了在蟲膠的鹼金屬鹽存在下，將非離子性親水性單體和疏水性單體進行聚合後，混合高分子分散劑製備一種表面施膠劑的方法，其目的在於施膠劑本身的機械穩定性及保存穩定性優良，對於酸性紙至中性紙的施膠性能優良，而且對於信息用紙、特別是噴墨用紙具有優良的噴墨適性，並且在調製塗布液時，該塗布液的發泡性顯著變小，與其它合用藥品的相溶性優良。
發明內容
本發明的目的在於提供一種蟲膠改性製備環保型塗層材料的方法，即通過化學反應形成交聯結構提高蟲膠的物理機械性能，加入入緩釋劑、無機鹽及對環境無害的稀釋劑製備環保型塗層材料的方法。該材料在施工和使用過程中對環境和人體無害。
本發明所述的蟲膠包含紫膠、白蟲膠(俗名白洋乾漆)等的原材料及其粗加工產品。
本發明以天然蟲膠與含兩個以上氨基的有機胺共聚合得到改性蟲膠聚合物；具體工藝步驟如下a、攪拌下將蟲膠溶於稀釋劑中，室溫下如不能完全溶解，可加熱到50～80℃直到全部溶解為止，得到10～50重量％的蟲膠溶液。所述的稀釋劑包括醇類如乙醇、丁醇等，酮類如丙酮、丁酮，酯類如乙酸乙酯、乙酸丁酯等非苯系物溶劑。
b、取相當於蟲膠重量1～10重量％的含兩個以上氨基的有機胺加入步驟a的溶液中，邊攪拌邊升溫到45～80℃，反應1-4小時，得到改性蟲膠溶液，得到的蟲膠溶液可直接應用。所述含兩個以上氨基的有機胺包括硫脲，乙二氨，丙二氨，丁二氨，己二氨，二乙烯三氨，三乙烯四氨，四乙烯五氨，多乙烯多氨，對苯二胺等。
c、將步驟b的液體在溶液狀態進行下一步的配置；或蒸發掉溶劑得到固體。固體在使用前用稀釋劑稀釋成10～50重量％的蟲膠溶液使用。
攪拌下在濃度為10～50重量％的改性蟲膠溶液中加入相當於蟲膠重量0.1～5重量％的緩釋劑攪拌1-2小時。可以在溶液狀態直接使用也可以蒸發掉溶劑得到固體(使用前配製成10～50重量％的蟲膠溶液)。所述的緩釋劑為一種或幾種雜環化合物混合使用，雜環化合物包括苯並三氮唑及衍生物，2-巰基苯並噻唑及衍生物，苯並咪唑及衍生物，苯並噁唑及衍生物等。
攪拌下在濃度為10～50重量％的改性蟲膠溶液中加入相當於蟲膠重量0.1～5重量％的緩釋劑攪拌1-2小時。然後在攪拌下加入0.1～5重量％的無機鹽攪拌1-2小時。該溶液可以在溶液狀態直接使用，也可以蒸發掉溶劑得到固體。所述的無機鹽包括鉬酸鹽、磺酸鹽、滷化物等。
塗層材料的應用1).將c所述的溶液或固體材料用稀釋劑攪拌下配製濃度為10～50重量％的蟲膠溶液通過刷塗或噴塗的方法直接塗覆於木材表面作為底漆或面漆。該塗層室溫下5分鐘可以表幹，24小時完全乾燥，或表幹後在40～60℃下乾燥1小時實現完全乾燥。該塗層具有較好的機械強度，可以有效保護木質材料的表面。
2).將c所述的溶液或固體材料用稀釋劑攪拌下配製濃度為10～50重量％的蟲膠溶液通過刷塗或噴塗的方法直接塗覆於銅及合金、鋁及鎂合金等表面作為防腐防護材料。該塗層室溫下5分鐘可以表幹，24小時完全乾燥，或表幹後在40～60℃下乾燥1～3小時實現完全乾燥。該塗層具有良好的機械強度，同時具有良好的防腐蝕性能，可以明顯提高有色金屬及合金耐各種環境腐蝕的能力，是一種綜合性能優異的防腐防護塗層材料。
3).該塗層材料在施工、存放和使用後不釋放國家明令禁止的揮發性有機物，為環保型塗層材料。
本發明的基本機理在於多功能的有機胺與蟲膠中的多重羧基反應形成醯胺鍵達到交聯的目的。交聯網狀結構的形成提高了蟲膠的機械性能達到材料保護的目的同時提高了阻止外界因素對金屬表面的侵蝕能力；醯胺鍵可以提高蟲膠與界面的粘結力和對金屬材料的抗腐蝕能力。加入緩釋劑及無機鹽等使改性蟲膠的防腐蝕性能有進一步大幅度的提高。
本發明的聚合物、聚合物與緩釋劑或聚合物與緩釋劑加無機鹽相混合，得到不同組分的塗層材料，應用於木材、銅及合金、鋁鎂合金等有色金屬表面具有良好的防護防腐效果。該材料可以固體或溶液狀態儲存，性能穩定。由該材料製備的塗料以非苯系物溶劑為稀釋劑，屬環保型塗層材料。
具體實施例方式
實施例12克蟲膠加入乙醇15毫升，攪拌直至全部溶解。加入0.02克的硫脲，攪拌下升溫到50℃，反應1小時。溶液粘度略有增加，顏色加深。將溶液冷卻到室溫，得到粘度為8秒(塗-4杯)的棕紅色液體。將該液體直接通過刷塗塗覆於平整的木板上，室溫放置24小時，得到厚度為2微米塗層。塗層硬度H，附著力大於1級。
實施例210克蟲膠加入乙醇15毫升，攪拌下升溫到75℃直至全部溶解。加入1克的乙二胺，攪拌下升溫到50℃，反應4小時。溶液粘度略有增加，顏色加深。將溶液冷卻到室溫，得到粘度為15秒(塗-4杯)的棕紅色液體。將該液體直接通過刷塗塗覆於平整的木板上，室溫放置24小時，得到厚度為10微米的塗層。塗層硬度H，附著力大於1級。
實施例32克蟲膠加入乙醇15毫升，室溫攪拌2小時直至全部溶解。加入0.02克的硫脲，攪拌下升溫到50℃，反應2小時。溶液粘度略有增加，顏色加深。將溶液冷卻到室溫，得到粘度為8秒(塗-4杯)的棕紅色液體。將該液體直接通過刷塗塗覆於經砂紙打磨、丙酮洗滌後乾燥的紫銅板上，室溫放置5分鐘，50℃下乾燥1小時，得到厚度為2微米的塗層。塗層硬度H，附著力大於1級，耐鹽霧實驗達到48小時。
實施例410克蟲膠加入丁酮15毫升，攪拌下升溫到80℃直至全部溶解。加入1克的乙二胺，攪拌下升溫到50℃，反應2小時。溶液粘度略有增加，顏色加深。將溶液冷卻到室溫，得到粘度為15秒(塗-4杯)的棕紅色液體。在該液體中加入0.02將該液體直接通過刷塗塗覆於經砂紙打磨、丙酮洗滌後乾燥的紫銅板上，室溫放置5分鐘，50℃下乾燥1小時，得到厚度為10微米的塗層。塗層硬度H，附著力大於1級，耐鹽霧實驗達到60小時。
實施例5；10克蟲膠加入丁酮15毫升，攪拌下升溫到80℃攪拌1小時直至全部溶解。加入1克的乙二胺，攪拌下升溫到50℃，反應3小時。溶液粘度略有增加，顏色加深。將溶液冷卻到室溫，得到粘度為15秒(塗-4杯)的棕紅色液體。將該液體直接通過刷塗塗覆於經砂紙打磨、丙酮洗滌後乾燥的牌號微AZ41M的鋁鎂合金板上，室溫放置5分鐘，50℃下乾燥1小時，得到厚度為10微米的塗層。塗層硬度H，附著力大於1級，耐鹽霧實驗達到30小時。
實施例610克蟲膠加入乙醇15毫升，攪拌下升溫到45℃直至全部溶解。加入1克的乙二胺，攪拌下升溫到50℃，反應4小時。溶液粘度略有增加，顏色加深。將溶液冷卻到室溫，得到粘度為15秒(塗-4杯)的棕紅色液體。在該溶液中加入0.1克的苯並三氮唑，攪拌30分鐘，該液體直接通過刷塗塗覆於經砂紙打磨、丙酮洗滌後乾燥的紫銅板上，室溫放置5分鐘，50℃下乾燥1小時，得到厚度為10微米的塗層。塗層硬度H，附著力大於1級，耐鹽霧實驗達到72小時。
實施例710克蟲膠加入丁酮15毫升，攪拌下升溫到80℃直至全部溶解。加入1克的乙二胺，攪拌下升溫到50℃，反應4小時。溶液粘度略有增加，顏色加深。將溶液冷卻到室溫，得到粘度為15秒(塗-4杯)的棕紅色液體。在該溶液中加入0.5克的苯並三氮唑，攪拌30分鐘，該液體直接通過刷塗塗覆於經砂紙打磨、丙酮洗滌後乾燥的紫銅板上，室溫放置5分鐘，50℃下乾燥1小時，得到厚度為10微米的塗層。塗層硬度H，附著力大於1級，耐鹽霧實驗達到84小時。
實施例810克蟲膠加入乙醇15毫升，攪拌下升溫到45℃直至全部溶解。加入1克的乙二胺，攪拌下升溫到50℃，反應4小時。溶液粘度略有增加，顏色加深。將溶液冷卻到室溫，得到粘度為15秒(塗-4杯)的棕紅色液體。在該溶液中加入0.5克的苯並三氮唑和0.5克的鉬酸納，攪拌30分鐘，該液體直接通過刷塗塗覆於經砂紙打磨、丙酮洗滌後乾燥的紫銅板上，室溫放置5分鐘，50℃下乾燥1小時，得到厚度為10微米的塗層。塗層硬度H，附著力大於1級，耐鹽霧實驗達到96小時。
實施例92克蟲膠加入乙醇15毫升，攪拌直至全部溶解。加入0.002克的多乙烯多胺，攪拌下升溫到50℃，反應1小時。溶液粘度略有增加，顏色加深。將溶液冷卻到室溫，得到粘度為8秒(塗-4杯)的棕紅色液體。在該溶液中加入0.0025克的苯並三氮唑和0.0025克的碘化鉀，攪拌30分鐘，該液體直接通過刷塗塗覆於經砂紙打磨、丙酮洗滌後乾燥的紫銅板上，室溫放置5分鐘，50℃下乾燥1小時，得到厚度為3微米的塗層。塗層硬度H，附著力大於1級，耐鹽霧實驗達到60小時。
實施例1010克蟲膠加入丁酮15毫升，攪拌下升溫到80℃攪拌1小時直至全部溶解。加入1克的乙二胺，攪拌下升溫到50℃，反應2小時。溶液粘度略有增加，顏色加深。將溶液冷卻到室溫，得到粘度為15秒(塗-4杯)的棕紅色液體。在該溶液中加入0.25克的苯並三氮唑和0.25克的二巰基苯並噻唑，攪拌30分鐘，該液體直接通過刷塗塗覆於經砂紙打磨、丙酮洗滌後乾燥的紫銅板上，室溫放置5分鐘，50℃下乾燥1小時，得到厚度為10微米的塗層。塗層硬度H，附著力大於1級，耐鹽霧實驗達到84小時。
權利要求
1.一種蟲膠改性製備環保型塗層材料的方法，以天然蟲膠與含兩個以上氨基的有機胺共聚合得到改性蟲膠聚合物；其特徵在於具體工藝步驟如下a、攪拌下將蟲膠溶於稀釋劑中，加熱直到全部溶解為止，加熱溫度為50～80℃，得到10～50重量％的蟲膠溶液；所述的稀釋劑包括醇類如乙醇、丁醇等，酮類如丙酮、丁酮，酯類如乙酸乙酯、乙酸丁酯等非苯系物溶劑；b、取相當於蟲膠重量1～10重量％的含兩個以上氨基的有機胺加入步驟a的溶液中，邊攪拌邊升溫到45～80℃，反應1～4小時，得到改性蟲膠溶液，得到的蟲膠溶液直接應用；所述的含兩個以上氨基的有機胺包括硫脲，乙二氨，丙二氨，丁二氨，己二氨，二乙烯三氨，三乙烯四氨，四乙烯五氨，多乙烯多氨，對苯二胺；c、將步驟b的液體在溶液狀態進行下一步的配置；或蒸發掉溶劑得到固體。固體在使用前用稀釋劑稀釋成10～50重量％的蟲膠溶液使用。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於攪拌下在濃度為10～50重量％的改性蟲膠溶液中加入相當於蟲膠重量0.1～5重量％的緩釋劑攪拌1～2小時；在溶液狀態直接使用或蒸發掉溶劑得到固體；所述的緩釋劑為一種或幾種雜環化合物混合使用，雜環化合物包括苯並三氮唑及衍生物，2-巰基苯並噻唑及衍生物，苯並咪唑及衍生物，苯並噁唑及衍生物。
3.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於攪拌下在濃度為10～50重量％的改性蟲膠溶液中加入相當於蟲膠重量0.1～5重量％的緩釋劑攪拌1～2小時；然後在攪拌下加入相當於蟲膠重量0.1～5重量％的無機鹽攪拌1～2小時，該溶液低溫蒸發掉溶劑得到固體；或在溶液狀態直接使用，所述的無機鹽包括鉬酸鹽、磺酸鹽、滷化物等。
全文摘要
本發明提供一種蟲膠改性製備環保型塗層材料的方法，屬於環保塗層材料技術領域。該方法以天然蟲膠與含兩個以上氨基的有機胺共聚合得到改性蟲膠聚合物。該聚合物、聚合物與緩釋劑或聚合物與緩釋劑加無機鹽相混合，得到不同組分的塗層材料，應用於木材、銅及合金、鋁鎂合金等有色金屬表面具有良好的防護防腐效果。本發明的優點在於該材料可以固體或溶液狀態儲存，性能穩定。由該材料製備的塗料以非苯系物溶劑為稀釋劑，屬環保型塗層材料。
文檔編號C09F1/00GK1752166SQ200510086579
公開日2006年3月29日 申請日期2005年10月10日 優先權日2005年10月10日
發明者王金偉, 陳磊, 馬天右, 李文波 申請人:北京科技大學