一種改性生漆及其製備方法

2023-07-19 16:56:41 1

專利名稱：：一種改性生漆及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及一種天然樹脂的塗料組合物及其製備方法，特別涉及一種生漆及其製備方法。
背景技術：
：生漆的經濟價值很高，具有耐腐、耐磨、耐酸、耐溶劑、耐熱、隔水和絕緣性好、富有光澤等待性，是軍工、工業設備、基本建設、手工藝品和民用家俱等的優質塗料，也是我國傳統出口的重要物資之一，並以量多質好著稱於世。生漆漆液成膜堅硬而富有光澤，是耐老化、耐酸、耐鹼、耐水、耐高溫、耐有機溶劑、耐磨、絕緣性能優越的天然塗料，俗稱"塗料之王"。但是生漆對人體有嚴重的過敏毒性，必須在特定的條件下(相對溼度不低於80%，203(TC)才能幹燥，粘度大，不易施工，對金屬附著力不好，耐鹼性差，因而，嚴重地限制了它的應用範圍。目前的研究中主要是針對生漆中的漆酚進行改性。生漆中的主要成分漆酚是帶有不飽和長側鏈的鄰苯二酚，側鏈和兩個羥基均是使苯環活化的供電子基團，使得在苯環上易進行親電取代反應，使漆酚與金屬化合物先發生氧化還原反應和配位反應生成螯合物，然後進一步聚合成為兼具螯合物特點和生漆固有性能的產物。此方法還可合成漆酚鈦、銅、錫等不同價態的漆酚金屬高聚物。漆酚金屬高聚物改性生漆的方法需要對生漆進行精製，製得漆酚，採用生漆直接反應，得到的漆酚金屬高聚物成膜後乾燥時間長，漆膜性能差。公開號CN1557893的專利公開了一種以鄰苯二酚改性萜烯樹脂和生漆反應製得的共聚塗料，由鄰苯二酚改性萜烯樹脂與生漆共聚得到的化合物，其製備方法包括鄰苯二酚改性砲烯樹脂的製備和鄰苯二酚改性萜烯樹脂-生漆共聚塗料的製備兩個步驟，萜烯鄰苯二酚樹脂的製備是將萜烯樹脂和鄰苯二酚，用溶劑溶解，用無水A1C13催化，分離出上層即有機層，經洗滌，分離，乾燥，得到鄰苯二酚改性萜烯樹脂；再將生漆溶於溶劑中，加入鄰苯二酚改性萜烯樹脂，加入催化劑反應得到鄰苯二酚改性萜烯樹脂-生漆共聚塗料，該製備方法工序複雜，操作繁瑣，反應時間長，生產效率低，生產成本高，而且萜烯樹脂的產量比松香低，鄰苯二酚改性萜烯樹脂本身成膜性較差，所得漆膜乾燥速度很慢，乾燥時間長，影響成品的使用。松香是我國天然、價格低廉的林產品，主要由樹脂酸組成，另有少量脂肪酸和中性物質。松香易溶於各種有機溶劑，而且易成膜，有光澤。目前尚未發現利用松香對生漆改性，提高生漆漆膜性能的文獻和專利申請。
發明內容本發明的目的是針對以上現有技術存在的問題，提供一種改性生漆及其製備方法。由本發明方法製備的生漆的漆膜性能顯著改善，不僅乾燥時間明顯縮短，而且生漆漆膜的附著力、耐衝擊力、劃痕硬度顯著提高。為實現本發明的目的，本發明一方面提供一種改性生漆的製備方法使生漆與松香進行酯化反應。其中，松香與生漆的重量份配比為1-15:100，優選為5-10:100。本發明另一方面提供一種改性生漆的製備方法，包括如下順序進行的步驟1)按照松香與生漆的重量份配比為1-15:IOO的比例備料；2)向生漆中加入松香，攪拌均勻，在真空狀態下，加熱至40-70°C，進行酯化反應2-4h。其中，步驟l)中所述松香與生漆的重量份配比優選為5-10:100;所述松香選擇固體松香粉末或松香溶液；所述的松香溶液為松香乙醇溶液；步驟2)中所述酯化反應溫度優選為45-6(TC，反應時間優選為2.5-3.5h;所述真空狀態的真空度為-0.07-O.lOMpa，優選為-0.08-0.09Mpa，即以一個大氣壓為O，相對於一個大氣壓的真空度為-0.07-0.10MPa。特別是，所述的松香乙醇溶液的質量百分比濃度為20%。本發明又一方面提供一種改性生漆的製備方法，首先使生漆與金屬離子試劑進行聚合反應生成生漆金屬離子聚合物；然後使生漆金屬離子聚合物與松香進行酯化反應。其中，所述的金屬離子試劑與生漆的重量份配比為10-30:100，優選為20:100;所述松香與生漆的重量份配比為1-15:100，優選為5-10:100。特別是，所述的金屬離子試劑為FeCl3乙醇溶液、SnCl2乙醇溶液、SbCl3乙醇溶液中的一種或多種，所述溶液的質量百分比濃度為20%。本發明另一方面提供一種改性生漆的製備方法，包括如下順序進行的步驟1)按照如下重量份配比備料金屬離子試劑10-30、松香1-15、生漆100;2)向生漆中加入金屬離子試劑，攪拌均勻，然後加熱至60-100°C，進行聚合反應30-60min，製得生漆金屬離子聚合物。3)向生漆金屬離子聚合物中加入松香,攪拌均勻，在真空狀態下，加熱至40-70°C，進行酯化反應2-4h。其中，步驟1)中所述重量份配比選擇為金屬離子試劑20、松香5-10、生漆100;所述金屬離子試劑為FeCl3乙醇溶液、SnCb乙醇溶液、SbCl3乙醇溶液中的一種或多種，所述溶液的質量百分比濃度為20%。所述松香選擇固體松香粉末或松香溶液；所述的松香溶液為松香乙醇溶液。特別是，所述的松香乙醇溶液的質量百分比濃度為20%。其中，步驟2)所述的加熱溫度選擇為70-卯'C，聚合反應時間選擇為35-50min;步驟3)中所述加熱反應溫度選擇為45-60°C，反應時間選擇為2.5-3.5h;所述真空狀態的真空度為-0.07-0.10Mpa，優選為-0.08-0.09Mpa，即設一個大氣壓為0，相對於一個大氣壓的真空度為-0.07-0.10MPa本發明又一方面提供一種按照上述方法製備而成的改性生漆。本發明製備的改性生漆具有如下優點1、本發明的改性生漆採用生漆與松香進行酯化反應而製得，該製備方法工藝簡單，操作方法簡便易行，生產成本低。2、本發明方法製備的改性生漆具有良好的成膜性，漆膜的厚度達到0.56mm。3、本發明方法製備的改性生漆其耐衝擊力和附著力顯著增強；漆膜的乾燥時間縮短；硬度劃痕達到H或2H級別，改性生漆塗制的漆膜的性能指標均達到國家標準。具體實施例方式天然生漆，產地四川。實施例11)向裝有生漆的500mL三口燒瓶中加入固體松香粉末，控制加入的松香重量與生漆重量之比為5:100，攪拌均勻；2)將三口燒瓶中的一個接口與減壓蒸餾裝置連接，另外兩個接口分別連接溫度計、攪拌器，然後加熱、攪拌並減壓抽真空，控制三口燒瓶內的真空度為-0.09Mpa(即以一個大氣壓為O，相對於一個大氣壓的真空度為-0.09Mpa)，使松香與生漆混合液加熱至5(TC，在此條件下反應3小時，即得到改性的生漆。實施例21)向裝有生漆的500mL三口燒瓶中加入固體松香粉末，控制加入的固體松香的重量與生漆的重量之比為10:100，攪拌均勻；2)將三口燒瓶中的一個接口與減壓蒸餾裝置連接，另外兩個接口分別連接溫度計、攪拌器，然後加熱、攪拌並減壓抽真空，控制三口燒瓶內的真空度為-0.07Mpa(即以一個大氣壓為O，相對於一個大氣壓的真空度為-0.07Mpa)，使松香與生漆混合液加熱至45'C，在此條件下反應4小時，即得到改性的生漆。實施例31)向裝有生漆的500mL三口燒瓶中加入質量百分比濃度為20%松香乙醇溶液，控制加入的松香的重量與生漆重量之比為5:100，攪拌均勻；2)將三口燒瓶中的一個接口與減壓蒸餾裝置連接，另外兩個接口分別連接溫度計、攪拌器，然後加熱、攪拌並減壓抽真空，控制三口燒瓶內的真空度為-0.08Mpa(即以一個大氣壓為O，相對於一個大氣壓的真空度為-0.08Mpa)，使松香與生漆混合液加熱至7(TC，在此條件下反應3小時，即得到改性的生漆。實施例41)向裝有生漆的500mL三口燒瓶中加入質量百分比濃度為20%松香乙醇溶液，控制加入的松香的重量與生漆重量之比為1:100，攪拌均勻；2)將三口燒瓶中的一個接口與減壓蒸餾裝置連接，另外兩個接口分別連接溫度計、攪拌器，然後加熱、攪拌並減壓抽真空，控制三口燒瓶內的真空度為-0.09Mpa(即以一個大氣壓為O，相對於一個大氣壓的真空度為-0.09Mpa)，使松香與生漆混合液加熱至6(TC，在此條件下反應2.5小時，即得到改性的生漆。實施例51)向裝有生漆的500mL三口燒瓶中加入質量百分比濃度為20%的FeCl3乙醇溶解液，控制加入的FeCl3乙醇溶解液的重量與生漆重量之比為20:100，攪拌均勻。加熱至80'C，在此溫度下生漆與鐵離子反應40分鐘，製得生漆鐵離子聚合物。2)將步驟l)製備的生漆鐵離子聚合物降溫至5(TC後，加入20%的松香乙醇溶液，攪拌均勻。其中，控制加入的松香的重量與生漆重量之比為5:100;3)將三口燒瓶中的一個接口與減壓蒸餾裝置連接，另外兩個接口分別連接溫度計、攪拌器，然後加熱、攪拌並減壓抽真空，控制三口燒瓶內的真空度為-0.07Mpa(即以一個大氣壓為O，相對於一個大氣壓的真空度為-0.07Mpa)，使松香與生漆混合液加熱至5(TC，在此條件下反應3小時，即得到改性的生漆。實施例61)向裝有生漆的500mL三口燒瓶中中加入質量百分比濃度為20%的SbCl3乙醇溶解液，控制加入的SbCl3乙醇溶解液的重量與生漆重量之比為20:100，攪拌均勻，加熱至80。C反應40分鐘，製得生漆銻離子聚合物。2)將步驟l)製備的生漆銻離子聚合物降溫至50'C後，加入質量百分比濃度為20%的松香乙醇溶液，攪拌均勻。其中，控制加入的松香的重量與生漆重量之比為10:100;3)將三口燒瓶中的一個接口與減壓蒸餾裝置連接，另外兩個接口分別連接溫度計、攪拌器，然後加熱、攪拌並減壓抽真空，控制三口燒瓶內的真空度為-0.08Mpa(即以一個大氣壓為O，相對於一個大氣壓的真空度為-0.08Mpa),使松香與生漆混合液加熱至50'C，在此條件下反應2.5小時，即得到改性的生漆。實施例71)向裝有生漆的500mL三口燒瓶中中加入質量百分比濃度為20%的SnCl2乙醇溶解液，控制加入的SnCl2乙醇溶解液的重量與生漆重量之比為20:100，攪拌均勻，加熱至90'C反應50分鐘，製得生漆錫離子聚合物。2)將步驟1)製備的生漆錫離子聚合物降溫至4(TC後，加入質量百分比濃度為20%的松香乙醇溶液，攪拌均勻。其中，控制加入的松香的重量與生漆重量之比為15:100。3)將三口燒瓶中的一個接口與減壓蒸餾裝置連接，另外兩個接口分別連接溫度計、攪拌器，然後加熱、攪拌並減壓抽真空，控制三口燒瓶內的真空度為-0.09Mpa(即以一個大氣壓為O，相對於一個大氣壓的真空度為-0.09Mpa)，使松香與生漆混合液加熱至45'C，在此條件下反應3.5小時，即得到改性的生漆。對照例對照例1採用上述與實施例1-7相同的不添加松香的天然生漆作為對照例1。對照例2採用與上述實施例1中相同的松香作為對照例2。試驗例1)將實施例1-7製備的改性生漆和對照例1的生漆按照GB1727-1992國家標準塗制漆膜；對照例2的固體松香採用乙醇溶解後配成松香乙醇飽和溶液，然後再按照GB1727-1992國家標準塗制漆膜。2)將刷塗漆膜置於空氣中揮發溶劑，至表面乾燥。3)揮發溶劑後的漆膜板置於ll(TC烘箱中烘烤1.5h後，測定漆膜的性能。漆膜的厚度、耐衝擊力、附著力、硬度劃痕、乾燥時間分別按照GB/T1764-1989、GB/T1732-1993、GB/T1720-1989、GB/T6739-1996和GB/T1728-1989國家標準測定。測定結果見表l。表l漆膜的性能指標檢測結果tableseeoriginaldocumentpage10表l的檢測結果表明加入松香均能改善生漆漆膜性能，松香改性的生漆的漆膜的各項性能指標均有顯著提高，漆膜的厚度、耐衝擊力、附著力、硬度劃痕、乾燥時間等分別達到並超過GB/T1764-1989、GB/T1732-1993、GB/T1720-1989、GB/T6739-1996和GB/T1728-1989的國家標準。松香改性生漆的乾燥時間由表幹48~49h、實幹97h縮短為表幹28~29h、實幹72h;附著力等級也由7級提高為6~7級；耐衝擊力等級由《cm上升到〈15cm，增加了10cm;鉛筆劃痕也由B級上升到H級；漆膜厚度降低，顯示更易成膜。生漆經過金屬鐵離子聚合後，再加入松香改性，成膜性能的各項指標均有顯著提高，乾燥時間由表幹4849h、實幹97h縮短為表幹l2h、實幹53h;附著力由7級提高到3~4級；耐衝擊力等級由〈5cm上升到〈30cm，增加了25cm;劃痕由B等級提升為2H，漆膜厚度降低，顯示更易成膜。權利要求1、一種改性生漆的製備方法，其特徵是使生漆與松香進行酯化反應。2、一種改性生漆的製備方法，其特徵是，包括如下順序進行的步驟1)按照如下重量份配比備料松香1-15、生漆100;2)向生漆中加入松香，攪拌均勻，在真空狀態下，加熱至40-70'C，進行酯化反應2-4h。3、如權利要求2所述的製備方法，其特徵是，步驟1)所述的松香重量份選擇為5-10。4、如權利要求2所述的製備方法，其特徵是，所述步驟2)中所述溫度為45-60。C，反應時間為2.5-3.5h。5、一種改性生漆的製備方法，其特徵是，首先使生漆與金屬離子試劑進行聚合反應生成生漆金屬離子聚合物；然後使生漆金屬離子聚合物與松香進行酯化反應。6、如權利要求5所述製備方法，其特徵是，所述金屬離子試劑與生漆的重量份配比為10-30:100;所述的松香與生漆的重量份配比為1-15:100。7、一種改性生漆的製備方法，其特徵是，包括如下順序進行的步驟:1)按照如下重量份配比備料金屬離子試劑10-30、松香1-15、生漆跳2)向生漆中加入金屬離子試劑，攪拌均勻，然後加熱至60-100°C，反應30-60min，製得生漆金屬離子聚合物；3)向生漆金屬離子聚合物中加入松香，攪拌均勻，在真空狀態下，加熱至40-70°C，進行酯化反應2-4h。8、如權利要求7所述的製備方法，其特徵是，所述原料的重量份配比選擇為金屬離子試劑20、松香5-10、生漆IOO。9、如權利要求7或8所述的製備方法，其特徵是，步驟2)所述的加熱反應時間選擇為35-50min,10、一種改性生漆，其特徵是，按照如權利要求l-9任一所述方法製備而成。全文摘要本發明公開了一種改性生漆及其製備方法，該改性生漆的製備方法是採用生漆與松香進行酯化反應。由本發明方法製備的生漆的漆膜性能顯著改善，不僅乾燥時間明顯縮短，而且生漆漆膜的附著力、耐衝擊力、劃痕硬度顯著提高。文檔編號C09D193/00GK101348692SQ20081011883公開日2009年1月21日申請日期2008年8月25日優先權日2008年8月25日發明者宋先亮,蔣建新申請人:北京林業大學