本发明涉及一种桐油基木材封闭涂料的制备方法，尤其是涉及一种干燥快、不变色的桐油基木材封闭涂料的制备方法。
背景技术
桐油是我国特产植物资源，产量占全世界70%；桐油为极好的干性油，具有光泽好、比重轻、附着力强、抗冷热、耐酸碱、防腐蚀、绝缘性强等优点，一直是我国的传统涂料。然而，由于人工合成油漆的大量上市，人们渐渐抛弃了桐油转向化工合成的涂料。现代化学涂料存在voc排放高、涂刷过程释放刺激性气味严重污染环境，含有有毒有害物质损害人体健康以及在生产、储运、应用过程中易燃易爆危害公共安全等问题。随着人们生活水平的提高，人们开始追求高品质的生活，对纯天然、无毒害的产品很是青睐。目前，主要是采用桐油作为主要原材料，通过脱色、脱味得到精制桐油；再解决桐油干燥慢、变色的问题。
由于木材疏松多孔和对水性涂料存在吸收作用，水性涂料直接涂在木材表面会导致一些问题，例如漆膜起泡、凹陷和形成针孔等。所以在水性涂料涂装之前要用做一个封闭底漆，如果用油性涂料会存在voc的排放问题。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种干燥快、无voc、具有优异的封闭性的桐油基木材封闭涂料的制备方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种桐油基木材封闭涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将原料粗桐油用200目过滤网过滤（室温下处理，除去原料粗桐油里面的残渣），加入碱调节ph至7~8（ph过高会导致桐油酸甘油酯的水解），得桐油ⅰ，再加入相当于原料粗桐油质量0.5-1%的硫酸铁（和蛋白质络合，使蛋白质变性），得桐油ⅱ，在50-60℃下进行搅拌（温度过高，会导致双键氧化温度过低，使蛋白质变性；温度过低，反应很缓慢），控制搅拌速度为400-600r/min，搅拌30-40min后，加入相当于原料粗桐油质量1.8-2.5%的活性炭脱色剂（吸附色素和变性的蛋白质），控制搅拌速度为600-800r/min，直至颜色不再发生变化，用120目过滤网过滤，得桐油ⅲ；
（2）将相当于原料粗桐油质量1-2%的分子筛充分研磨至粒径10-20微米，加入步骤（1）所得桐油ⅲ中，并在真空度70-75kpa、温度55-60℃下脱水脱酸，脱水脱酸过程控制搅拌速度400-600r/min；搅拌30min-40min后，得到清澈透明的桐油；
分子筛可以起到干燥的作用，而且在后续成膜的反应中能充当催化剂。
（3）往步骤（2）所得清澈透明的桐油中加入相当于原料粗桐油质量8-20%的丁二烯预聚体，得混合物ⅳ，控制搅拌速度400-600r/min，搅拌均匀后，加入相当于原料粗桐油质量1-2.7%的引发剂、相当于原料粗桐油质量0.5-1%的光敏剂和相当于原料粗桐油质量10-25%的桐油甲酯，混合均匀，即得。
进一步，步骤（1）中，原料粗桐油产自湖北金丝、景阳、湖南湘西或重庆，优选湖北金丝的桐油。
进一步，步骤（1）中，调节ph所用的碱为naoh、na2co3、nahco3、醋酸钠、磷酸二氢钠中的至少一种，优选nahco3。
进一步，步骤（1）中，活性炭脱色剂的平均粒度为150-170目。
进一步，步骤（2）中，分子筛为5a分子筛、4a分子筛、3a分子筛、13x分子筛中的一种，优选3a分子筛。
进一步，步骤（3）中，丁二烯预聚体的粘度为100-120cp。
进一步，步骤（3）中，引发剂为异丙苯过氧化氢、过氧化二苯甲酰、过硫酸盐、氧-烷基金属中的至少一种，优选过氧化二苯甲酰。
进一步，步骤（3）中，光敏剂为二苯甲酮、安息香双甲醚、二芳基碘鎓盐、卤化碘、硫醇、核黄素、烷基金属类中的至少一种，优选安息香双甲醚、卤化碘、硫醇的混合物，更优选其质量比为2：1：2。
进一步，步骤（3）中，桐油甲酯的制备方法，包括以下步骤：
（1）桐油脂肪酸甲酯的制备：将桐油在65-70℃下预热30min以上，加入相当于桐油质量30-40%的甲醇和相当于桐油质量1.1-1.5%的koh，于65-70℃下加热搅拌回流1h，然后冷却，将反应产物移至分液漏斗中，静置分层，取上层，旋转蒸发，即得桐油脂肪酸甲酯；
（2）不饱和脂肪酸甲酯的制备：按质量体积比0.5-1:5g/ml称取尿素与乙醇，混合，于65-75℃下加热搅拌回流，尿素完全溶解后，将尿素乙醇混合物加入已预热到65-75℃的步骤（1）所得的桐油脂肪酸甲酯中，桐油脂肪酸甲酯质量、尿素质量与乙醇体积的比例为1g:0.5-1g:5ml，在70-75℃下回流40min以上，冷却至室温，将反应产物在-18℃~5℃温度下冷冻12~24h，抽滤，取滤液，旋转蒸发，即得。
本发明所得桐油基木材封闭涂料，干燥快，封闭性好，不变色，无voc的排放。
本发明具有以下特点：
（1）桐油基木材封闭底漆不需要稀释剂来进行喷涂，无voc的排放。
（2）桐油基木材材封闭底漆60%-85%是精制桐油，纯天然性。
（3）在粗桐油的精制过程中，用对人体无害的fe3+在弱碱性条件下，把桐油里的蛋白质变性，用活性炭吸附剂除色素时，还可以除去蛋白质。
（4）桐油基底漆里加入分子筛，不仅可以降低脱水脱酸的温度，还在涂料中形成多相结构，增加交联聚合度。
（5）采用光敏剂吸收波段光基本覆盖了整个可见光波段，通过用组合光敏剂，让各个涂覆厚度的涂料都能吸收光能，增加反应速率。
（6）采用桐油甲酯调节涂料的粘度，不会产生voc。
（7）能用和水性涂料配套使用。
桐油作为一种纯天然的干性油，具有良好的防水性和封闭性，用桐油为主要原料来制成木材封闭底漆具有很大的优势。
本发明配方中不含有机溶剂，不会挥发到空气中，所用的稀释剂是桐油甲酯，参与成膜反应，不像传统的涂料稀释剂直接挥发到空气中。桐油具有良好的封闭性能，加了引发剂和丁二烯预聚体，干燥快，最多不会超过3个小时实干。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1
本实施例包括以下原料：原料粗桐油70kg、引发剂1㎏、硫酸铁0.5㎏、活性碳脱色剂1.6kg、光敏剂0.5㎏、桐油甲酯15㎏、分子筛1㎏、丁二烯预聚体10㎏。
原料粗桐油产自湖北金丝。
本实施例之桐油基木材封闭涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）在室温下将70kg原料粗桐油用200目过滤网过滤；加入碳酸氢钠调节ph至7，得桐油ⅰ，再加入0.5kg硫酸铁混合，在50℃下进行搅拌，控制搅拌速度为400r/min，搅拌30min后，加入1.6kg平均粒度为150目的活性炭脱色剂，控制搅拌速度为600r/min，直至颜色不再发生变化，用120目过滤网过滤，得桐油ⅲ；
（2）将1kg3a分子筛充分研磨至粒径10-20微米，加入步骤（1）所得桐油ⅲ中，并在真空度70kpa，温度55℃进行脱水脱酸，控制搅拌速度400r/min；搅拌30min后，得到清澈透明的桐油；
（3）往步骤（2）所得清澈透明的桐油中加入10kg丁二烯预聚体，控制搅拌速度400r/min，搅拌均匀后，加入1kg引发剂异丙苯过氧化氢、0.5kg光敏剂二苯甲酮、15kg桐油甲酯，混合均匀，即得。
丁二烯预聚体的粘度为100cp。
步骤（3）中，桐油甲酯的制备方法，包括以下步骤：
（1）桐油脂肪酸甲酯的制备：将桐油在70℃下预热30min，加入相当于桐油质量40%的甲醇和相当于桐油质量1.5%的koh，于70℃下加热搅拌回流1h，然后冷却，将反应产物移至分液漏斗中，静置分层，取上层，旋转蒸发，即得桐油脂肪酸甲酯；
（2）不饱和脂肪酸甲酯的制备：按质量体积比1:5g/ml称取尿素与乙醇，混合，于75℃下加热搅拌回流，尿素完全溶解后，将尿素乙醇混合物加入已预热到75℃的步骤（1）所得的桐油脂肪酸甲酯中，桐油脂肪酸甲酯质量、尿素质量与乙醇体积的比例为1g:1g:5ml，在75℃下回流40min，冷却至室温，将反应产物在5℃温度下冷冻12h，抽滤，取滤液，旋转蒸发，即得。
实施例2
本实施例包括以下原料：粗桐油85kg、引发剂1.1㎏、硫酸铁0.5㎏、活性碳脱色剂1.6kg、光敏剂0.6㎏、桐油甲酯17㎏、分子筛1.2㎏、丁二烯预聚体15㎏。原料粗桐油产自景阳。
本实施例之桐油基木材封闭涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）在室温下将85kg粗桐油用200目过滤网过滤；加入碳酸氢钠调节ph至8，再加入0.5kg硫酸铁混合，在50℃下进行搅拌，控制搅拌速度为400r/min，搅拌30min后，加入1.6kg的活性炭脱色剂，控制搅拌速度为600r/min，直至颜色不再发生变化，用120目过滤网过滤，得桐油ⅲ；
活性炭脱色剂的平均粒度为170目。
（2）将1.2kg5a分子筛充分研磨至粒径10-20微米，加入步骤（1）所得桐油ⅲ中，并在真空度75kpa，温度60℃进行脱水脱酸，控制搅拌速度600r/min，搅拌40min后，得到清澈透明的桐油；
（3）往步骤（2）所得清澈透明的桐油中加入15kg丁二烯预聚体，控制搅拌速度400r/min，搅拌均匀后，加入1.1kg引发剂过氧化二苯甲酰、0.6kg光敏剂、17kg桐油甲酯，混合均匀，即得。
丁二烯预聚体的粘度为120cp。
光敏剂为安息香双甲醚、溴化碘、硫醇的混合物，其质量比为2：1：2。
步骤（3）中，桐油甲酯的制备方法，包括以下步骤：
（1）桐油脂肪酸甲酯的制备：将桐油在70℃下预热30min，加入相当于桐油质量40%的甲醇和相当于桐油质量1.5%的koh，于70℃下加热搅拌回流1h，然后冷却，将反应产物移至分液漏斗中，静置分层，取上层，旋转蒸发，即得桐油脂肪酸甲酯；
（2）不饱和脂肪酸甲酯的制备：按质量体积比1:5g/ml称取尿素与乙醇，混合，于75℃下加热搅拌回流，尿素完全溶解后，将尿素乙醇混合物加入已预热到75℃的步骤（1）所得的桐油脂肪酸甲酯中，桐油脂肪酸甲酯质量、尿素质量与乙醇体积的比例为1g:1g:5ml，在75℃下回流40min，冷却至室温，将反应产物在5℃温度下冷冻12h，抽滤，取滤液，旋转蒸发，即得。
实施例3
本实施例包括以下原料：粗桐油60kg、引发剂1㎏、硫酸铁0.5㎏、活性碳脱色剂1.2kg、光敏剂0.5㎏、桐油甲酯10㎏、分子筛1㎏、丁二烯预聚体8㎏。原料粗桐油产自湖南湘西。
本实施例之桐油基木材封闭涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）在室温下将60kg粗桐油用200目过滤网过滤；加入碳酸氢钠调节ph至7，再加入0.5kg硫酸铁混合，在50℃条件下进行搅拌，控制搅拌速度为500r/min，30min后，加入1.2kg的活性炭脱色剂，控制搅拌速度为700r/min，直至颜色不再发生变化，用120目过滤网过滤，得桐油ⅲ；
活性炭脱色剂的平均粒度为170目。
（2）将1kg13x分子筛充分研磨至粒径10-20微米，加入步骤（1）所得桐油ⅲ中，并在真空度75kpa，温度60℃进行脱水脱酸，控制搅拌速度500r/min，搅拌30min后，得到清澈透明的桐油；
（3）往步骤（2）所得清澈透明的桐油中加入8kg丁二烯预聚体，控制搅拌速度600r/min，搅拌均匀后，加入1kg引发剂过硫酸钠、0.5kg光敏剂氯化碘、10kg桐油甲酯，混合均匀，即得。
丁二烯预聚体的粘度为100cp。
步骤（3）中，桐油甲酯的制备方法，包括以下步骤：
（1）桐油脂肪酸甲酯的制备：将桐油在70℃下预热30min，加入相当于桐油质量40%的甲醇和相当于桐油质量1.5%的koh，于70℃下加热搅拌回流1h，然后冷却，将反应产物移至分液漏斗中，静置分层，取上层，旋转蒸发，即得桐油脂肪酸甲酯；
（2）不饱和脂肪酸甲酯的制备：按质量体积比1:5g/ml称取尿素与乙醇，混合，于75℃下加热搅拌回流，尿素完全溶解后，将尿素乙醇混合物加入已预热到75℃的步骤（1）所得的桐油脂肪酸甲酯中，桐油脂肪酸甲酯质量、尿素质量与乙醇体积的比例为1g:1g:5ml，在75℃下回流40min，冷却至室温，将反应产物在5℃温度下冷冻12h，抽滤，取滤液，旋转蒸发，即得。
实施例4
本实施例包括以下原料：粗桐油60kg、引发剂1.2㎏、硫酸铁0.6㎏、活性碳脱色剂1.2kg、光敏剂0.6㎏、桐油甲酯10㎏、分子筛1㎏、丁二烯预聚体8㎏。
原料粗桐油产自重庆。
本实施例之桐油基木材封闭涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）在室温下将60kg粗桐油用200目过滤网过滤；加入醋酸钠调节ph至8，再加入0.6kg硫酸铁混合，在50℃条件下进行搅拌，控制搅拌速度为600r/min，30min后，加入1.2kg的活性炭脱色剂，控制搅拌速度为800r/min，直至颜色不再发生变化，用120目过滤网过滤；
活性炭脱色剂的平均粒度为170目。
（2）将1kg4a分子筛充分研磨至粒径10-20微米，加入步骤（1）所得桐油ⅲ中，并在真空度75kpa，温度60℃进行脱水脱酸，控制搅拌速度600r/min，搅拌30min后，得到清澈透明的桐油；
（3）往步骤（2）所得清澈透明的桐油中加入8kg丁二烯预聚体，控制搅拌速度600r/min，搅拌均匀后，加入1.2kg引发剂过氧化二苯甲酰、0.6kg光敏剂核黄素、10kg桐油甲酯，混合均匀，即得。
丁二烯预聚体的粘度为120cp。
步骤（3）中，桐油甲酯的制备方法，包括以下步骤：
（1）桐油脂肪酸甲酯的制备：将桐油在70℃下预热30min，加入相当于桐油质量40%的甲醇和相当于桐油质量1.5%的koh，于70℃下加热搅拌回流1h，然后冷却，将反应产物移至分液漏斗中，静置分层，取上层，旋转蒸发，即得桐油脂肪酸甲酯；
（2）不饱和脂肪酸甲酯的制备：按质量体积比1:5g/ml称取尿素与乙醇，混合，于75℃下加热搅拌回流，尿素完全溶解后，将尿素乙醇混合物加入已预热到75℃的步骤（1）所得的桐油脂肪酸甲酯中，桐油脂肪酸甲酯质量、尿素质量与乙醇体积的比例为1g:1g:5ml，在75℃下回流40min，冷却至室温，将反应产物在5℃温度下冷冻12h，抽滤，取滤液，旋转蒸发，即得。
应用实施例
分别对各实施例制备的涂料进行性能测试，检测结果如下：
注：可溶性重金属含量以gbt18581-2009为评价指标。