本发明涉及包装运输技术领域，更具体地说，它涉及一种纸托盘用防水涂料及其制备方法。
背景技术：
托盘是物流领域仓储、装卸、运输各环节不可缺少的工具，其与叉车配合使用，完成货物的搬运与卸载。随着现代物流技术的发展，对托盘的要求量与日俱增。根据其制作材料的不同分为实木托盘、塑料托盘及金属托盘，实木托盘造价较高且需耗费一定的木材，塑料托盘受外界条件的影响，长时间使用后易变性，影响使用，金属运输托盘因其高昂的制作成本，仅能在特殊场合使用。我国是木材资源比较缺乏的国家，且木托盘极易滋生病虫害，在进出口时，易造成外来五中入侵，如上世纪发生的光肩星天牛事件，使得出口的木托盘需经过繁杂的消毒熏蒸，因此急需寻求新的材料代替木材制造托盘，而瓦楞纸托盘因为能大大减少木材资源的消耗，保护自然环境，并且瓦楞纸托盘重量轻、可回收，而逐步取代木制托盘，受到用户的广泛欢迎。
现有技术中，申请号为cn200910150212.7的中国发明专利申请文件中公开了一种全纸托盘及其制作方法，全纸托盘包括顶铺板、支撑顶铺板的托盘底墩和连接托盘底墩的托盘底带，顶铺板包括蜂窝纸芯、纸卡板和封边纸，纸卡板复合于所述蜂窝纸芯上下表面形成复合板，封边纸包覆于所述复合板的四个侧边。制作方法包括如下步骤：制作顶铺板；制作托盘底墩；将托盘底墩粘合在顶铺板上，并把纸卡板作为托盘底带粘合在托盘底墩的下表面上，预压、干燥，即得全纸托盘。
现有的这种全纸托盘易吸水受潮，在相对湿度大于80％的环境下，易吸潮，使托盘力学性能急剧下降，难以再承受较大压力，因此急需一种防水涂料，使纸托盘具有较好的防水效果。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种纸托盘用防水涂料，其具有可使纸托盘具有防水、防潮的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种纸托盘用防水涂料的制备方法，其具有工艺简单，能够制备出具体优异防水防潮效果的防水涂料的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种纸托盘用防水涂料，包括以下重量份的组分：30-45丙烯酸树脂、15-25份有机硅树脂、10-20份有机硅改性环氧树脂、1-3份荷叶疏水剂、0.2-0.8份消泡剂、0.1-0.3份防腐剂、0.3-0.6份偶联剂、0.5-1.5份成膜助剂、0.1-0.3份分散剂、20-30份填料、15-30份水。
通过采用上述技术方案，由于使用防水性丙烯酸树脂和有机硅树脂，可防止水分向防水涂料内部的纸托盘上渗透，有机硅热稳定性好、耐氧化、耐候、低温性能好、表面能低，但是其机械性能、附着力、耐磨性较差，因而将其与环氧树脂共同制备成有机硅改性环氧树脂，既能降低环氧树脂的内应力，又能增加环氧树脂的韧性、耐高温、耐水等性能，使涂刷防水涂料的纸托盘具有较好的韧性和弹性形变，当托纸盘受到压力时，防水涂料可提供一定的缓冲，防止运输物从纸托盘上滑落；荷叶疏水剂具有可在纸托盘的表面形成荷叶效果，不粘水、防回潮，并且能够提高涂膜的抗划伤性能、表面疏水性能和抗粘防污性能。
进一步地，所述有机硅改性环氧树脂由以下方法制成：将80-100份环氧树脂用甲苯预溶，以200-300r/min的转速搅拌20-30min，并加热升温到100-110℃，加入16-20份端羟基二甲基硅氧烷、5-10份kh-550偶联剂、2-2.8份二氯二苯基硅烷和1-3份二月桂酸二丁基锡，保温，以100-200r/min的转速搅拌，反应5-6h，减压蒸馏，分离出甲苯，得到有机硅改性环氧树脂。
通过采用上述技术方案，由于kh-550偶联剂与环氧树脂和聚硅氧烷相似的基团，可以降低两相的界面张力，提高两相的相容性，提高共聚的稳定性，使用二氯二苯基硅烷和二月桂酸二丁基锡作为催化剂，可提高反应速率和效率，使用段羟基二甲基硅氧烷可在环氧树脂内引入柔性链段，有效增韧，在宽的温度变化范围内有良好的介电性能，用低表面能的有机硅部分敷于树脂表面，使高表面能的环氧树脂防水性能得到改善。
进一步地，所述防腐剂由丁香精油、桂皮提取物和石墨烯按质量配比1:2:2混合制得。
通过采用上述技术方案，丁香精油中含有挥发油，挥发油主要成分为丁香酚、乙酰丁香酚、b-石竹烯等，丁香精油对多种物品致霉菌如青霉、曲霉、木霉、根霉等均匀抗菌作用，丁香精油能够迅速破坏霉菌结构，使霉菌孢子脱落，分解，从而起到杀灭霉菌并抑制其繁殖的作用，桂皮提取物中桂皮醛，桂皮醛可使菌丝变粗糙，弯曲，孢子轮廓模糊，并逐渐使孢子变性凝固，胞壁严重破坏，从而杀灭霉菌，石墨烯对霉菌、真菌和藻类等微生物有很强的杀灭作用，可有效防止纸托盘在潮湿环境下出现发霉现象。
进一步地，所述偶联剂由质量比为1:1.5-2的硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂组成。
通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂相互配合，可有效改善有机硅改性环氧树脂与填料质检的界面性能，改善填料的分散程度，提高加工性能，使涂膜表面光滑。
进一步地，所述成膜助剂为丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、十二碳醇酯中的一种或几种的混合物。
通过采用上述技术方案，可促进防水涂料的流动性和弹性变形，改善聚结性能，使防水涂料易成膜。
进一步地，所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚二甲基硅氧烷、聚醚改性硅氧烷中的一种或几种的混合物。
通过采用上述技术方案，可消除防水涂料中的微小气泡，使防水涂料在纸托盘上形成一层致密的涂膜，避免涂膜出现微小气孔，影响涂膜的防水性能。
进一步地，所述分散剂为脂肪酸甘油酯、乙撑基双硬脂酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或几种的混合物。
通过采用上述技术方案，可使填料均匀的分散在防水涂料中，防止填料沉降和凝聚，使防水涂料形成安定的悬浮液。
进一步地，所述填料由2-5份氧化钙、1-3份蒙脱土、1.5-3.5份滑石粉、3.5-5份硅藻土和2.5-4.5份钛白粉混合制成。
通过采用上述技术方案，蒙脱土与树脂有很好的相容性，可提高防水涂料的抗冲击、硬度，同时蒙脱土在树脂中起到物理交联作用，明显提高涂膜的耐擦伤性能；滑石粉的密度均匀，表面平滑，能够增加张力强度、剪切强度、挠曲强度；硅藻土具有耐磨、孔隙度大、耐热等特点，可缩短涂膜干燥时间，减少树脂用量，增加涂膜的耐磨性和抗划痕性，具有防水隔热的效果。
进一步地，所述原料还包括粒径为2-3μm的中空微珠和粒径为1.2-1.8μm的聚酰胺热塑性弹性体，所述中空微珠的用量为5-10份，聚酰胺热塑性弹性体的用量为1-5份。
通过采用上述技术方案，玻化微珠具有重量轻、体积大、导热系数低、抗压强度高、分散性好和流动性好、化学稳定性高等特点，中空微珠内含有气体，具有较好的抗冷热收缩性，从而增强涂层的弹性，且能够增加涂膜的耐磨性和冲击强度；聚酰胺热塑性弹性体具有优异的韧性、耐化学性、耐磨性，具有弹性的中空微珠和聚酰胺热塑性弹性体可提高防水涂料表面的韧性和缓冲能力，当运输物在纸托盘上晃动时，中空微珠和聚酰胺热塑性弹性体可对运输物起到缓冲作用，同时中空微珠和聚酰胺热塑性弹性体均匀分散在防水涂料中，在形成涂膜时，可在涂膜上形成凹凸不平的小颗粒从而增大涂膜与运输物之间的摩擦，防止运输物在运输过程中从纸托盘上滑落。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种纸托盘用防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
s1、将丙烯酸树脂、有机硅树脂、有机硅改性环氧树脂、偶联剂、分散剂和水加入到反应釜中，搅拌速度为300-350r/min，在100-120℃下反应1-4h，制得混合液；
s2、向混合液中依次投入荷叶疏水剂、防腐剂、成膜助剂和填料，继续搅拌20-30min，制得预混物；
s3、向预混物中加入中空微珠和聚酰胺热塑性弹性体，搅拌速度为200-300r/min，混合搅拌均匀后加入消泡剂，继续搅拌3-6min，制得纸托盘用防水涂料。
通过采用上述技术方案，想预混物中加入中空微珠和聚酰胺热塑性弹性体，可使中空微珠和聚酰胺热塑性弹性体在防水涂料中分散均匀，搅拌后，加入消泡剂，可消除搅拌过程中产生的气泡，使形成涂膜时，不产生微小气孔影响涂膜的防水性能。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
第一、由于本发明采用有机硅改性环氧树脂和荷叶疏水剂，由于有机硅改性环氧树脂结合了有机硅和环氧树脂的性能，使有机硅改性环氧树脂内应力降低，韧性、耐高温和耐水性增大，荷叶疏水剂可使涂膜形成荷叶效果，不粘水、防回潮，且有机硅改性环氧树脂和荷叶疏水剂能够提高涂膜的抗划伤性能和耐磨性。
第二、本发明中优选采用丁香精油、桂皮提取物和石墨烯混合制成防腐剂，由于丁香精油中的挥发油、桂皮提取物中的桂皮醛对多种霉菌均具有抗菌作用，能够快速杀灭霉菌并抑制其繁衍，石墨烯能够杀灭霉菌、真菌和藻类微生物，从而使防水涂料涂刷在纸托盘上以后，使纸托盘具有优异的防霉效果。
第三、本发明中在防水涂料中添加中空微珠和聚酰胺热塑性弹性体，由于中空微珠和聚酰胺热塑性弹性体具有弹性，且在涂膜凝固时，在涂膜上形成均匀且凹凸不平的小颗粒，具有弹性的中空微珠和聚酰胺热塑性弹性体小颗粒在运输过程中，为纸托盘提供一定缓冲力，防止在运输过程中，运输物从纸托盘上滑落。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
有机硅改性环氧树脂的制备例1-3
制备例1-3中kh-550偶联剂选自东莞市康锦新材料科技有限公司出售的货号为7798的kh-550偶联剂，二氯二苯基硅烷选自上海贝合化工有限公司出售的货号为101的二氯二苯基硅烷，二月桂酸二丁基锡选自济南朗盛新材料有限公司出售的货号为ls-9的二月桂酸二丁基锡，端羟基二甲基硅氧烷选自青岛琨荣新材料有限公司出售的货号为01的端羟基二甲基硅氧烷，环氧树脂选自无锡钱广化工原料有限公司出售的牌号为e-44的环氧树脂。
制备例1：将80g环氧树脂用甲苯预溶，以200r/min的转速搅拌20min，并加热升温到100℃，加入16g端羟基二甲基硅氧烷、5gkh-550偶联剂、2g二氯二苯基硅烷和1g二月桂酸二丁基锡，保温，以100r/min的转速搅拌，反应5h，减压蒸馏，分离出甲苯，得到有机硅改性环氧树脂。
制备例2：将90g环氧树脂用甲苯预溶，以250r/min的转速搅拌25min，并加热升温到105℃，加入18g端羟基二甲基硅氧烷、8gkh-550偶联剂、2.4二氯二苯基硅烷和2g二月桂酸二丁基锡，保温，以150r/min的转速搅拌，反应5.5h，减压蒸馏，分离出甲苯，得到有机硅改性环氧树脂。
制备例3：将100g环氧树脂用甲苯预溶，以300r/min的转速搅拌30min，并加热升温到110℃，加入20g端羟基二甲基硅氧烷、10gkh-550偶联剂、2.8二氯二苯基硅烷和2.8g二月桂酸二丁基锡，保温，以200r/min的转速搅拌，反应6h，减压蒸馏，分离出甲苯，得到有机硅改性环氧树脂。
实施例
实施例1-3中荷叶疏水剂选自上海凯茵化工有限公司出售的型号为p800的荷叶疏水剂、丁香精油选自广州华采芳生物科技有限公司出售的hcf114的丁香精油、桂皮提取物选自西安绿天生物科技有限公司出售的lt05-10的桂皮提取物、石墨烯选自郑州富乐化工产品有限公司出售的货号为1003的石墨烯、中空微珠选自郑州钢联金属有限公司出售的型号为40-1500μm的中空微珠、聚酰胺热塑性弹性体选自太仓凯尔达塑胶原料有限公司出售的牌号为8211-55b100的聚酰胺热塑性弹性体、硅烷偶联剂济南翱翔化工有限公司出售的型号为kh-570的偶联剂、钛酸酯偶联剂选自广州市聚成兆业有机硅原料有限公司出售的型号为311的钛酸酯偶联剂、氧化钙选自广州东歌化工科技有限公司出售的货号为84303的氧化钙、蒙脱土选自灵寿县嘉硕建材加工有限公司出售的货号为003的蒙脱土、滑石粉选自上海亮江钛白化工制品有限公司出售的货号为30的滑石粉、硅藻土选自石家庄市嘉瑞矿产品有限公司出售的货号为1250的硅藻土、钛白粉选自东莞市常平恒天化工原料有限公司出售的货号为902的钛白粉。
实施例1：一种纸托盘用防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
s1、按照表1中的原料配比，将30kg丙烯酸树脂、15kg有机硅树脂、10kg有机硅改性环氧树脂、0.3kg偶联剂、0.1kg分散剂和15kg水加入到反应釜中，搅拌速度为300r/min，在100℃下反应1h，制得混合液；
有机硅改性环氧树脂由制备例1制成，偶联剂由质量比为1:1.5的硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂组成，分散剂为脂肪酸甘油酯；
s2、向混合液中依次投入1kg荷叶疏水剂、0.1kg防腐剂、0.5kg成膜助剂和20kg填料，继续搅拌20min，制得预混物；
防腐剂有质量比为1:2:2的丁香精油、桂皮提取物和石墨烯混合制成，成膜助剂为丙二醇丁醚，填料包括2kg氧化钙、1kg蒙脱土、1.5kg滑石粉、3.5kg硅藻土、2.5kg钛白粉；
s3、向预混物中加入5kg中空微珠和1kg聚酰胺热塑性弹性体，搅拌速度为200r/min，混合搅拌均匀后加入0.2kg消泡剂，继续搅拌3min，制得纸托盘用防水涂料，中空微珠的粒径为2μm，聚酰胺热塑性弹性体的粒径为1.2μm，消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚。
表1实施例1-3中纸托盘用防水涂料的原料配比
实施例2：一种纸托盘用防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
s1、按照表1中的原料配比，将35kg丙烯酸树脂、20kg有机硅树脂、15kg有机硅改性环氧树脂、0.5kg偶联剂、0.2kg分散剂和20kg水加入到反应釜中，搅拌速度为320r/min，在110℃下反应3h，制得混合液；
有机硅改性环氧树脂由制备例2制成，偶联剂由质量比为1:1.8的硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂组成，分散剂为乙撑基双硬脂酰胺；
s2、向混合液中依次投入2kg荷叶疏水剂、0.2kg防腐剂、1kg成膜助剂和25kg填料，继续搅拌25min，制得预混物；
防腐剂有质量比为1:2:2的丁香精油、桂皮提取物和石墨烯混合制成，成膜助剂为丙二醇甲醚醋酸酯，填料包括3kg氧化钙、2kg蒙脱土、2.5kg滑石粉、4.5kg硅藻土、3.5kg钛白粉；
s3、向预混物中加入8kg中空微珠和3kg聚酰胺热塑性弹性体，搅拌速度为250r/min，混合搅拌均匀后加入0.5kg消泡剂，继续搅拌4min，制得纸托盘用防水涂料，中空微珠的粒径为2.5μm，聚酰胺热塑性弹性体的粒径为1.6μm，消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
实施例3：一种纸托盘用防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
s1、按照表1中的原料配比，将45kg丙烯酸树脂、24kg有机硅树脂、20kg有机硅改性环氧树脂、0.6kg偶联剂、0.3kg分散剂和30kg水加入到反应釜中，搅拌速度为350r/min，在120℃下反应4h，制得混合液；
有机硅改性环氧树脂由制备例3制成，偶联剂由质量比为1:2的硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂组成，分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯；
s2、向混合液中依次投入3kg荷叶疏水剂、0.3kg防腐剂、1.5kg成膜助剂和30kg填料，继续搅拌30min，制得预混物；
防腐剂有质量比为1:2:2的丁香精油、桂皮提取物和石墨烯混合制成，成膜助剂为十二碳醇酯，填料包括5kg氧化钙、3kg蒙脱土、3.5kg滑石粉、5kg硅藻土、4.5kg钛白粉；
s3、向预混物中加入10kg中空微珠和5kg聚酰胺热塑性弹性体，搅拌速度为300r/min，混合搅拌均匀后加入0.8kg消泡剂，继续搅拌6min，制得纸托盘用防水涂料，中空微珠的粒径为3μm，聚酰胺热塑性弹性体的粒径为1.8μm，消泡剂为聚醚改性硅氧烷。
对比例
对比例1：一种纸托盘用防水涂料的制备方法，与实施例1的区别在于，原料中未添加有机硅改性环氧树脂。
对比例2：一种纸托盘用防水涂料的制备方法，与实施例1的区别在于，原料中未添加荷叶疏水剂。
对比例3：一种纸托盘用防水涂料的制备方法，与实施例1的区别在于，原料中未添加防腐剂。
对比例4：一种纸托盘用防水涂料的制备方法，与实施例1的区别在于，防腐剂中未添加玻化微珠和聚酰胺热塑性弹性体。
对比例5：现有技术中，以申请号为201711312851.x，发明名称为一种耐高温有机硅防水涂料和其制作方法的中国发明专利申请文件中的实施例1作为对照，a、将7.5kg水加入容器中，加入0.5kg的硫酸，然后依次加入1kg乙二胺四亚甲基和1kg硬脂酸钠，在600-800rpm的转速下搅拌0.5h，然后将3kg钼粉缓慢加入，加入时间长达20min左右，即加入钼粉的过程持续20min左右，充分搅拌得到稳定的钼水溶液半成品；b、在600-800rpm转速搅拌状态下依次加入25kg有机硅树脂和15kg绢云母粉，搅拌时间在0.5h以上，然后在转速800-1000rpm搅拌状态下加入7.5kg水和0.5kg硫酸，搅拌时间为0.5h以上，随后缓慢加入步骤a所述得到的钼水溶液半成品，搅拌时间为0.5-1.0h，即可得到耐高温有机硅防水涂料。
性能检测试验
按照实施例1-3和对比例1-5中的方法制备纸托盘用防水涂料，取80个规格相同的纸托盘，平均分为8组，每组10个，将由实施例1-3和对比例1-5制得的防水涂料一次涂刷在8组纸托盘上，自然干燥5-10h，100℃烘干2h，在涂刷一遍，自然干燥5-10h，100℃烘干2h，涂刷两次后涂膜总厚度为0.1-0.2μm，按照以下方法检测涂覆防水涂料的纸托盘的各项性能，检测结果记录于表2。
1、耐水性：将纸托盘的2/3浸泡在蒸馏水中，调节水温为23±2℃，并在整个试验过程中保持该温度，浸泡242h，取出，记录托纸盘是否起泡、起皱、脱落；
2、表面粗糙度：按照gb/t22363-2998《纸和纸板粗糙度的测定(空气泄漏法)本特生法和印刷表面法》的规定，采用印刷表面法，以(980±30)kpa的压力、硬垫进行测定；
3、防霉性：将纸托盘置于25±1℃，相对湿度55±3％下放置7d，按照gb/t1741-2007《漆膜耐霉菌性测定法》规定，采用黑箱法，将9种混合霉菌，包括黑曲霉、黄曲霉、球毛亮霉、枯青霉、绿色木霉、出芽短梗霉等菌种接种带防水涂膜上，将纸托盘置于温度为22-24℃、湿度＞95％的黑箱子内培养，记录28天后漆膜的表面有无变化；
4、耐磨性：按照gb/t1768-2006《色漆和清漆耐磨性的测法旋转橡胶砂轮法》进行测试；
5、漆膜硬度：gb/t2411-1980《塑料邵氏硬度试验方法》进行测试；
6、冲击强度：gb/t1732-1993《漆膜耐冲击性测定法》进行测试。
表2涂刷防水涂料的托纸盘性能测试结果
由表2中数据可以看出，按照实施例1-3制备的纸托盘用防水涂料涂刷在纸托盘上以后，可赋予纸托盘良好的耐水性，在蒸馏水中浸泡242h后，不会起泡、起皱、脱落，且具有优异的防霉效果、耐磨性能，耐冲击强度和硬度，同时使纸托盘具有适宜的表面粗糙度，使得在运输过程中，防止运输物从纸托盘上滑落。
对比例1中因原料中未添加有机硅改性环氧树脂，涂刷对比例1制得的防水涂料的纸托盘表面粗糙度、防霉性和耐磨性与实施例1-3相差不大，但在蒸馏水中浸泡242h后，出现起泡、起皱和脱落的现象，且漆膜硬度仅为3h，耐冲击强度仅为45cm，与涂刷由实施例1-3制得的防水涂料的纸托盘相比性能下降明显，说明有机硅改性环氧树脂能够提高纸托盘的防水性能、漆膜硬度和耐冲击性能。
对比例2因原料中未添加荷叶疏水剂，涂刷对比例2制得的防水涂料的纸托盘表面粗糙度、耐磨性和硬度与实施例1-3相差不大，但纸托盘在蒸馏水中浸泡后，出现起泡、起皱和脱落现象，说明在防水涂料中添加荷叶疏水剂，能够提高纸托盘的防水效果。
对比例3因原料中未添加防霉剂，虽然涂刷有对比例2制得的防水涂料的纸托盘浸泡蒸馏水后无起泡、起皱和脱落现象，表面粗糙度和耐磨性能与实施例1-3相差不大，但在进行防霉检测时，出现黑色、灰色和褐色霉菌，防霉效果较差，说明使用防霉剂能够提高纸托盘的防霉效果。
对比例4因原料中未添加中空微珠和聚酰胺热塑性弹性体，涂刷由对比例3制得的防水涂料的纸托盘防水性能、防霉效果、耐磨性等与实施例1-3相比均下降明显，说明向防水涂料中添加中空微珠和聚酰胺热塑性弹性体，能够提高托纸盘的防水性能、耐磨性、防霉效果和表面粗糙度。
对比例5为现有技术制备的防水涂料，涂刷在纸托盘上后，纸托盘出现轻微起泡、脱落和起皱，表面粗糙度较小，运输物易从纸托盘上滑落，且耐磨性和耐冲击性能均不如实施例1-3，说明由本发明实施例1-3制得的纸托盘用防水涂料可显著提高纸托盘的防水能力、防霉效果，使纸托盘具有适宜的表面粗糙度，防止运输物从纸托盘上滑落。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。