改性蒙脱土/生漆复合涂料及其制备方法

文档序号:9762265阅读:339来源:国知局
改性蒙脱土/生漆复合涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于天然高分子材料领域,特别涉及一种复合Cu2+改性蒙脱土的快速干燥 生漆液及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 生漆是我国的特产资源,是从漆树韧皮部割取的天然树脂,属于一种绿色天然的 可再生资源。生漆成膜后具有优异的综合性能,如耐酸、耐水、耐热、超耐磨、耐腐蚀、高光泽 度以及绝缘性好。生漆常作为涂料应用在军工、工业设备、船舶制造、古建筑修复以及工艺 品制造方面。虽然生漆成膜后具有优异的膜性能,但是由于其具有致敏性以及成膜条件(相 对湿度70-90%,温度25-35°C)苛刻的不足,所以生漆的发展应用受到了限制。同时,在生漆 的实际应用中,也会遇到因贮存时间过长或贮存条件不适导致漆酶失活,漆膜无法干燥的 问题,这种不能自干的生漆称为"死漆",死漆因不能自干被用来提取漆酚,提取过程需要消 耗大量有机溶剂,造成了环境污染,也导致了生漆资源的浪费。天然生漆的干燥成膜是在漆 酶的催化氧化下进行,漆酶是一种含铜的多酚氧化酶,漆酶中的铜离子是实现其催化特性 的关键,研究表明漆酶中包含三种类型的铜离子,这些铜离子在漆酶催化作用中通过不断 的氧化还原传递电子,从而氧化漆酚单体生成漆酚醌自由基,漆酚醌自由基和漆酚单体进 一步聚合生成二聚体,漆酚二聚体不断聚合生成了空间网状聚合物,构成漆膜。因此,在生 漆自然干燥成膜的过程中,漆酶所带的Cu 2+有着重要的作用。
[0003] 近年来,聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的研究有迅速的发展,利用硅酸盐粘土 改变材料结构可以使其获得更好的性能。蒙脱土是一种天然硅酸盐粘土矿物,是由两层硅 氧四面体片夹一层铝氧八面体片所构成的层状结构,蒙脱土特殊的结构使其具有独特的吸 附及离子交换特性。马玉龙,郭彤,许梓荣等人【硅酸盐学报,2005(33),1041-1044】报道了 载铜蒙脱土的制备,表征结果显示Cu 2+以水和阳离子的形式插层到蒙脱土中,但是其实验中 蒙脱土不经其他处理,直接利用CuS04溶液进行插层处理,蒙脱土载铜含量较低。本专利中 采用的Cu 2+改性蒙脱土经过酸改性、Na+盐改性处理后进行插层改性,获得了载铜量较高的 Cu2+改性蒙脱土。
[0004] 近年,利用硅酸盐粘土改善树脂性能的研究也有很多进展,徐艳莲,胡炳环,林金 火等人【高分子学报,2005(6),825-828】报道了用有机改性蒙脱土通过溶液插层聚合制备 了漆酚钛聚合物/蒙脱土纳米复合材料,蒙脱土的加入提高了复合材料的耐热性和抗紫外 性能。但该文献所用的原料不是天然生漆,其利用的蒙脱土也不是Cu 2+改性蒙脱土。
[0005] 目前,尚未发现关于利用Cu2+改性蒙脱土改善天然生漆干燥性能及膜性能方面的 研究和专利文献。

【发明内容】

[0006] 本发明的目的是改善生漆应用过程中存在的问题,主要是在保持天然生漆原有结 构的前提下,利用蒙脱土负载Cu2+,并模拟漆酶的催化作用,提高生漆的干燥性能,恢复"死 漆"的干燥活性,同时蒙脱土的加入也能改善漆膜的性能。
[0007] 本发明利用Cu2+改性蒙脱土和漆酶协同作用,加快生漆中电子传递,促进漆酚单体 快速氧化生成漆酚醌自由基,并进一步聚合形成大分子量聚合物,实现加速漆膜干燥过程 的目的。
[0008] 本发明中Cu2+改性蒙脱土在生漆成膜过程中可以嵌入漆膜的空间网状结构中,填 补漆膜干燥过程中因失水留下的孔洞,从而提高漆膜的光泽度。
[0009] 本发明中Cu2+改性蒙脱土 /生漆复合涂料的制备是将Cu2+改性蒙脱土以悬浮液形 式添加到天然生漆中,制备方法绿色环保。
[0010]本发明中采用的Cu2+改性蒙脱土包括负载Cu2+质量百分比为0.2-2.5%的改性蒙 脱土,具体制备方法如下:
[0011] 1,将5g蒙脱土分散于装有100ml去离子水的烧杯中,用2mol/L的HN〇3溶液调节pH 值到2,然后在室温下搅拌8h,静置过夜,即得酸改性蒙脱土。
[0012] 2,取4g酸改性的蒙脱土分散于装有200ml,lmol/L的NaN03溶液的烧瓶中,在80°C 下搅拌8h后静置过夜,过滤、洗涤后在105°C烘干,即得钠盐改性蒙脱土。
[0013] 3,各配制 100ml,0. lmol/L的Na2C〇3溶液和0.2mol/L的Cu(N〇3)2溶液,将Na2C〇3溶液 缓慢加入到Cu(N0 3)2溶液中,制备Cu柱撑溶液。
[0014] 4,取4g钠盐改性蒙脱土加入装有Cu柱撑溶液的烧瓶中,在80°C条件下反应8h后, 静置过夜;过滤洗涤后在105°C下烘干,研磨后过200目筛,既得Cu 2+改性蒙脱土。
[0015] 本发明中采用的生漆是指从漆树上割取的天然生漆乳液,并用市售纱布过滤去除 颗粒,渣子等杂质,其含水量为10 %-40 % (w/w)。
[0016] 本发明中采用的Cu2+改性蒙脱土悬浮液是用超声方法将Cu2+改性蒙脱土分散于去 离子水中制得浓度为〇. 2-5 % (w/w)的悬浮液。
[0017] 本发明中Cu2+改性蒙脱土 /生漆复合涂料是通过在天然生漆中添加1%-10%(w/w) 的Cu2+改性蒙脱土,并混合均匀所制备。
[0018] 本发明中生漆和Cu2+改性蒙脱土悬浮液的混匀方式包括机械搅拌、均质机分散或 球磨机分散。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合具体实例对本发明作进一步说明。
[0020] 制备Cu2+改性蒙脱土:
[0021 ] (1)将5g蒙脱土分散于装有100ml去离子水的烧杯中,用2mol/L的HN〇3调节pH值到 2,然后在室温下搅拌8h,静置过夜,即得酸改性蒙脱土。
[0022] (2)取4g酸改性蒙脱土分散于装有200ml,ImoVL的NaN03溶液的烧瓶中,在80°C下 搅拌8h后静置过夜,过滤、洗涤后在105°C烘干,即得钠盐改性蒙脱土。
[0023] (3)各配制 1〇〇1111,〇.1111〇1/1的恥2〇)3溶液和〇.2111〇1/1的〇10〇3)2溶液,将恥2〇)3溶 液缓慢加入到Cu(N03)2溶液中,制备Cu柱撑溶液。
[0024] (4)取2g钠盐改性蒙脱土加入装有100ml Cu柱撑溶液的烧瓶中,在80°C条件下反 应8h后,静置过夜;过滤洗涤后在105°C下烘干,研磨后过200目筛,既得载铜量为2.5%的 Cu2+改性蒙脱土。
[0025] (5)取
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