一种阻燃抑菌木器漆涂料及其制备方法与流程

本发明涉及木器漆领域，具体涉及一种阻燃抑菌木器漆涂料及其制备方法。

背景技术：

1、在当今绿色可持续发展的大环境下，传统溶剂型漆对环境及人体健康的不利影响已引起广泛注意，健康环保的水性涂料的开发和利用成为了研究热点。水性木器涂料以水为溶剂，几乎无挥发性有机物、空气污染物，应用面广，并且施工安全可靠，备受从业人员青睐。以成膜物质为标准，水性涂料大致可分为三类：第一类是水性丙烯酸涂料，其硬度和光泽很好，但是干燥时间长，耐水与耐化学试剂较差，限制了其应用；随着技术的进步，人们对其不断改性，现如今水性丙烯酸涂料发展已较为成熟。第二类是水性环氧涂料，具有较高的附着力和耐化学品性，但是储存稳定性欠佳，干燥时间较长。水性丙烯酸涂料与水性环氧涂料成本较低，在市场上占有较大比重。第三类是水性聚氨酯涂料，漆膜柔韧性好，耐高低温，耐化学品性等，是水性涂料中质量较高的种类，是一种具有较大潜力的水性涂料。

2、聚氨酯是同时具有硬链段和软链段独特的分子结构，所形成的漆膜附着力好，柔韧性好，耐腐蚀等；而水性聚氨酯是以水作为溶剂或分散介质的新型聚氨酯涂料体系，除了传统溶剂型聚氨酯涂料所具有的优点以外，最大的优点是绿色环保，少或者是零释放挥发性有机物，符合可持续发展理念。水性聚氨酯主要是由多异氰酸酯、聚醚或多元醇加上扩链剂、亲水剂发生加聚反应而成，由于合成材料以及工艺多种多样，因此所得到的水性聚氨酯性能也有所区别，在涂料、皮革及胶黏剂等许多领域得到广泛应用，是一种十分有潜力的水性涂料。

3、水性聚氨酯涂料有着诸多优异的性能，但是依旧存在耐水、耐化学品性以及耐磨、硬度等欠佳，与传统溶剂型漆性能差距较大等瓶颈问题，为了解决上述问题，需要对水性聚氨酯进行改性。改性方法大致分为丙烯酸酯改性、环氧树脂改性、有机氟改性、有机硅改性和纳米材料改性等。纳米材料的比表面积巨大，具有优异的物理力学性能、表界面效应及光电效应，可以改善漆膜的力学性能，赋予水性聚氨酯某些独特的功能，拓宽水性聚氨酯的应用范围。

4、中国专利文献cn101575474b提供了一种水性木器漆及其制备方法，木器漆包括水性丙烯酸树脂、抑泡剂、消泡剂、成膜助剂、纳米二氧化硅浆料、防腐杀菌剂和水，采用具有刚性的丙烯酸单体的水性树脂，增强水性木器漆的打磨性能，达到性价比优异的综合性能；采用添加纳米无机二氧化硅填料均匀分散于体系中，提高产品的固含量、透明度非常优异，具有以上两者的双重性能，获得高固含、高透明度的双重性能的水性木器漆。

5、中国专利文献cn1296448c提供了一种水性木器漆，包括a、b两部分组分，a部分的具体组分为成膜助剂5.5-8.0％、分散剂0.3-0.5％、润湿剂0.2-0.4％、助溶剂0.8-1.2％、纯水2.0-8.0％、流平剂0.2-0.5％、增稠剂0.1-0.2％、表面活性剂0.1-0.2％、消泡剂0.2-0.5％、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛的混合物1.2-1.5％；b部分的具体组分为水性聚氨酯乳液75.0-85.0％、水性蜡乳液4.0-5.0％；a部分和b部分之和为100％，这种水性木器漆具有杀菌抑菌净化空气的功能，漆膜的硬度高，有良好的抗粘连性和耐沾污性。

6、目前所使用的木器漆仍然存在着阻燃性能、抑菌性、铅笔硬度、耐磨性差的缺点，为了拓宽木器漆的应用范围，研究者针对木器漆做了许多改性，但目前常见的改性方法是将纳米材料通过物理共混掺入水性聚氨酯乳液中，这种改性容易产生纳米材料的团聚，影响产品的性能，且改性带来的效果持续时间较短。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种阻燃抑菌木器漆涂料及其制备方法，获得的木器漆涂料具有优异的耐磨、柔韧性、耐水解、抑菌、阻燃性能，且效果稳定、持续时间长。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种阻燃抑菌木器漆涂料的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)将ppg2000、1,4-丁二醇、二羟甲基丙酸在95～100℃下真空干燥2～4h，备用；将ppg2000、异佛尔酮二异氰酸酯混合，75～85℃下反应2～4h，然后加入二羟甲基丙酸反应1～2h，降温至60～75℃，加入1,4-丁二醇、三羟甲基丙烷、二月桂酸二丁基锡，反应2～3h，得到水性聚氨酯预聚体；

5、(2)将改性纳米sio2分散于丙酮中，超声处理5～15min，缓慢滴入到水性聚氨酯预聚体中，反应1～2h，降温至30～40℃，加入三乙胺中和反应0.5～1h，然后加入去离子水和乙二胺，在1500～1800r/min下乳化0.5～1h，反应结束，旋蒸除去丙酮，得到阻燃抑菌木器漆涂料。

6、优选的，步骤(1)中，ppg2000、异佛尔酮二异氰酸酯、二羟甲基丙酸的重量比为10：11～15：0.8～1.2；1,4-丁二醇、三羟甲基丙烷、二月桂酸二丁基锡的重量比为3～5：1：0.02～0.04；三羟甲基丙烷重量占ppg2000、异佛尔酮二异氰酸酯总重量的1.5～3％。

7、优选的，步骤(2)中，改性纳米sio2与水性聚氨酯预聚体的重量比为0.5～2：100；去离子水和乙二胺的重量比为120～150：1；改性纳米sio2与三乙胺的重量比为1：0.4～0.9。

8、优选的，所述改性纳米sio2的制备方法包括如下步骤：

9、a、将纳米sio2、kh602加入到去离子水中，超声处理后搅拌反应，反应结束后，将产物过滤、洗涤、干燥，得到氨基化纳米sio2；

10、b、将氨基化纳米sio2分散于无水乙醇中得分散液，搅拌下将dopo-oh溶液滴加入分散液中，搅拌反应，反应结束后，将产物过滤，洗涤、干燥得到功能化纳米sio2；

11、c、将功能化纳米sio2、二氧化硫脲加入到去离子水中，搅拌反应，反应结束后，将产物过滤、洗涤、干燥，得到改性纳米sio2。

12、优选的，步骤a中，纳米sio2、kh602的重量体积为1g：0.6～1.2ml；超声处理10～20min，搅拌反应条件为40～60℃下搅拌反应8～16h。

13、优选的，步骤b中，氨基化纳米sio2、dopo-oh溶液的重量体积比为10g：50～80ml；dopo-oh溶液的重量分数为15～20wt％；反应条件为70～85℃下搅拌反应16～20h。

14、优选的，步骤b中，dopo-oh溶液的制备方法如下：将dopo溶解于无水乙醇中，搅拌下加入25～35wt％双氧水，80～90℃下搅拌反应16～20h，反应结束后，旋蒸去除溶剂，洗涤、干燥得到dopo-oh，将dopo-oh溶解于无水乙醇中，得到dopo-oh溶液；dopo与双氧水的重量体积为20～30g：120ml。

15、优选的，步骤c中，功能化纳米sio2、二氧化硫脲的重量为1：1.1～1.5；搅拌反应条件为70～90℃下搅拌反应12～18h。

16、本发明还要求保护一种利用所述制备方法制备所得阻燃抑菌木器漆涂料。

17、本发明还要求保护一种所述木器漆涂料在木器阻燃抑菌中的应用。

18、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

19、1)本发明提供的阻燃抑菌木器漆涂料，利用kh602对纳米sio2进行修饰得到氨基化纳米sio2，然后将阻燃剂dopo引入纳米sio2表面得到功能化纳米sio2，并利用二氧化硫脲对其进行胍基化修饰得到改性纳米sio2，最后将改性纳米sio2添加到水性聚氨酯预聚体中，通过反应获得一种水性聚氨酯乳液，能够赋予木器漆涂料长效持久的抑菌和阻燃性能，且在施工过程中没有溶剂挥发，对环境和施工人员十分友好。

20、2)本发明提供的阻燃抑菌木器漆涂料，通过kh602对纳米sio2表面进行修饰改性，有效减少了其表面的羟基含量，提高了纳米sio2的有机化程度，增强了无机粒子在有机聚合物中的分散性，减少了纳米sio2在聚氨酯中的分散难度和团聚，之后通过化学键的键合作用将无机材料纳米sio2引入到聚氨酯分子链上，不仅有效解决了无机纳米材料与聚氨酯的相容性问题，提高了木器漆涂料的储藏稳定性，同时有效增加了交联网络的位点，显著提高了木器漆的致密性、机械强度、耐水解和耐磨性能。

21、3)本发明提供的阻燃抑菌木器漆涂料，采用h2o2氧化dopo得到dopo-oh，再利用酸碱中和反应将dopo基膦酸根接枝到氨基化纳米sio2上；一方面kh602引入了长链烷基，能够提高聚氨酯的韧性，另一方面，dopo的引入通过氢键作用、π-π作用增强了聚氨酯分子链之间的相互作用，提高了涂料的机械强度。

22、4)本发明提供的阻燃抑菌木器漆涂料，通过设计反应步骤，在引入dopo后再通过二氧化硫脲与功能化纳米sio2的反应引入胍基，有效保护了胍基，防止其与dopo-oh反应被消耗；胍基基团可以通过形成氢键的方式与磷酸基团之间产生强烈相互作用离子对，在接触到细菌时，胍基团和细胞壁上磷酸基团之间能够诱导产生双齿结合作用，使得在低浓度下也可以拥有很高的抑菌率。

23、5)本发明提供的阻燃抑菌木器漆涂料，制备得到的改性纳米sio2为一种n-p-si复合阻燃材料，该阻燃材料可以释放含磷自由基对燃烧中的活性自由基进行捕获、猝灭，切断可燃物质交换；阻燃材料降解后释放出的nh3能够降低木器表面的温度；纳米sio2燃烧时会在木器表面形成一层si-o-c键保护层，起到屏蔽热量的作用，氮磷硅三者协同起到了优异的阻燃效果。