CN103911033A - 以生漆为生物质基制备家具与橱柜专用环保漆 - Google Patents

Abstract

本发明是一种以生漆为生物质基制备家具与橱柜专用环保漆。在于提供一种以生漆为主要原料的环境友好、生态性能优良的家具及橱柜用漆。这种环保漆含有生漆、填充料、稀释剂及辅剂等成份，其关键性技术控制点是每100份生漆配镁盐晶须0.5份至10份。对于解决橱柜使用生漆的耐高温、耐油性带来了极显著性进步，使用传统的生漆没漆橱柜柜台板时，经常由于耐高温要求难以达到橱柜台板的特殊耐执性要求，现代化工漆更是无法与传统生漆的耐热性能相比，导致现代人们的橱柜台板很少使用油漆的。本发明完全解决这个缺陷，尤其是加入碱式硫酸镁晶须之后，其耐热性显著增加，并且使用碱式硫酸镁晶须的综合成本并没有超过按传统技术使用生漆的成本。

Description

以生漆为生物质基制备家具与橱柜专用环保漆

 

技术领域

本发明属于化工生物技术及产品材料领域，尤其属于一种以中国特产生漆为生物质基的高分子家具与橱柜生物漆开发和利用技术。

 

背景技术

生漆又名树漆、国漆、大漆、天然漆、中国漆等，是历史悠久的中国传统涂料，其主要化学成份为漆酚，是一种传统的天然优质涂料，素有涂料之王的美誉，属于中国的特产。

生漆在中国的应用历史据考古者认为至少有8000年以上，有人认为这是中国古代的第五大发明或第六大发明。虽然生漆在中国的应用悠久，但是因为生漆的施工条件与现代化工漆相比是要求较高，尤其是生漆的施工周期较长，并受生漆使用过程受自然因子制约，干燥条件要求苛刻，需要控制一定的温度、湿度条件。在冬季施工时干燥性差，难以聚合成膜。而且生漆粘度大，施工工艺考究，技术要求严格，只能采用手工操作，难以采用机械化方式作业，生产周期长，劳动生产率低。同时，生漆还容易引起人的皮肤过敏反应，至今尚无根治生漆过敏的良方。

生漆在中国北方或冬季使用时，经常因为室温较低无法及完成生漆成膜，即快速完成生漆干燥过程。尤其是，进行室内墙壁或其它水方便移动设备的生漆涂饰施工时，如何提高低温低湿条件下生漆的自然干燥速度，成了本行业的一个技术瓶颈。

现当代室内装饰活动中，人们开始趋向于由化工涂料转向于无毒无环境污染的天然漆研究，生漆是这种天然漆的首选研究对象。但是，因为：

生漆膜的柔韧性较差，即漆膜的易碎性，这是生漆应用中需要解决的技术瓶颈问题；

橱柜对于其耐油性与耐高温有特殊要求，一般的化工漆及普通生漆均难以满足其这种特殊要求；

生漆通常只能采用传统的“髹饰”技艺，很难采用现代的喷涂工艺，因为采用现代喷涂工艺很容易导致漆层厚度不足，如果喷涂次数过多，以及每次喷涂的厚度过厚，很容易导致出现漆层的流挂现象。

因生漆本身存在的上述这些缺陷，使人们转而寻找其他代用品，开发的新型油漆涂料品种，蚕食着生漆市场份额；导致不便于大规模工业化生产。可是，现代的人们发现与感觉到现代化工漆给人类带来的重大环保影响后，又将眼光关注起中国的传统生漆，很是希望将生漆开发出来作为家具及橱柜用漆。

因此有必要以生漆为生物质基来研究成一种具有自然、环保、耐酸、耐腐蚀、耐水、耐油、耐磨性能优良的高分子漆料，以满足人们日益期待着返朴归真的需求。

 

发明内容

本发明的目的

在于提供一种以生漆为主要原料的环境友好、生态性能优良的家具及橱柜用生物漆。

实现发明的的技术方案

    方案一

以生漆为生物质基制备家具与橱柜专用环保漆，这种环保漆含有生漆、填充料、稀释剂及辅剂等成份，其关键性技术控制点是每100份生漆配镁盐晶须0.5份至10份。

方案二

以生漆为生物质基制备家具与橱柜专用环保漆，这种环保漆含有生漆、填充料、树脂、稀释剂及辅剂等成份，其关键性技术控制点在于每100份生漆配：镁盐晶须0.5份至10份、环氧树脂1份-20份。

方案三

以生漆为生物质基制备家具与橱柜专用环保漆，这种环保漆含有生漆、填充料、稀释剂及辅剂等，其关键性技术控制点在于每100份生漆配镁盐晶须0.5份至10份；另按每100份镁盐晶须的比例配偶联剂0.5份至8份。

方案四

以生漆为生物质基制备家具与橱柜专用环保漆，这种环保漆含有生漆、填充料、树脂、稀释剂及辅剂等，其关键性技术点在于每100份生漆配：镁盐晶须0.5份至10份、环氧树脂1份-20份；另根据每100份镁盐晶须的比例配偶联剂0.5份至10份。

实施上述方案时，下面进一步细化其技术的关键性细节有：

1.上述方案中所述“镁盐晶须”，建议使用碱式硫酸镁晶须，每100份生漆配碱式硫酸镁晶须1份至5份。

2.上述的“偶联剂”，建议使用钛酸脂偶联剂，每100份填充料配钛酸脂偶联剂0.5份至3份。

3.上述中所述的“填充料”，建议使用煅烧高岭土或/和莫石粉或/和石英石粉/或/和滑石粉。使用可按常规技术要求。如果细度能达纳料级，技术效果更为理想。

4.上述中所述的“稀释剂”，建议使用酒精，或者是樟脑油、松节油、松香水的其中之一种或一种以上。使用量可按常规技术要求。稀释剂用量根据施工工艺要求添加。

5.上述方案中所述的“辅剂”，建议使用生物质辅料或/和固化剂或/和颜料，尤其建议所述的“生物质辅料”是 “是熟桐油、熟亚麻油、苏子油、梓油、松香、木蜡油或者干性或半干性植物油、动物油或和动物血清蛋白、球蛋白、糖蛋白、水溶性多肽或丝胶蛋白”；“固化剂”是 “乙二胺”。使用量可按常规技术要求。

上述技术方案仅提示了关键性配方与其操作技术，其它技术内容可以参考常规技术，并参考后述的实施方式内容。

本发明的有益效果

1. 本发明所示配方与方法，按涂料检验标准检测，可以提高漆膜的附着力0.5倍至1.5倍，甚至以上；漆膜的其它性能：耐热（高温）性提高95%至189%、腐蚀性能提高24%至119%、柔韧性提高37%至107%、耐酸（稀酸）性能提高31%至63%、耐油性能提高22%至67%、耐磨性能提高28%至108%。这种特点尤其对于解决橱柜使用生漆的耐高温、耐油性问题带来了极显著性进步，使用传统的生漆在橱柜台板时，经常由于耐高温要求难以达到橱柜台板的特殊耐热性要求，而无法用生漆作油漆，至于现代化工漆更是无法与传统生漆的耐热性能相比，导致现代人们的橱柜台板很少使用油漆。本发明完全可以解决这个缺陷，尤其是加入碱式硫酸镁晶须之后，其耐热性显著增加，并且使用碱式硫酸镁晶须的综合成本没有超过按传统技术使用生漆的成本。

因耐磨性能的显著提高，对于增强家具及橱柜的耐用性也有显著效果。

采用本技术时使用用直径为0.5至1.2um，长度为20至100um的碱式硫酸镁晶须材料填充，按一定的比例(一般小于5％)高速搅拌分散到已有的生漆配方中，经搅拌在15分钟内就可以完全分散均匀，涂料黏度可增加一倍。经搅拌后涂料状态呈均匀细腻状态，无结块；施工厚度从原来的0.4mm提高到0.7-1.0 mm，防流挂性能提高。测试其性能，黏结强度从0.67 MPa提高到1.5MPa，耐水性、耐冷热循环性能都显著提高。在耐高温实验中，发现晶须的加入提高了防火生漆在膨胀发泡过程中涂层及炭化层在喷射火焰中的强度，避免了分解反应中逸出大量的气体或强力的喷射火焰冲击造成炭化层结构的破坏，避免了膨胀保护层脱落，保持并增加了炭化层和无机物层的结构完整性和结构强度，从而提高了防火保护的时间，更有效地保护了基材免受高温的破坏。

2. 将生漆与环氧树脂联合使用，即使不添加固化剂，也可以使环氧树脂固化，并且联合使用时表现显著的联合使用效果，尤其是用酒精作为稀释剂时，效果更为明显，并且更加环保。因为，生漆与酒精均可以用生物方法制备，无论其生产还是使用过程中均不会造成环境污染。采用本发明所示方法将生漆与环氧树脂配合使用后，在夏秋季节气温（25℃±5℃，湿度80%±10%）下使用，即使不配合使用乙二胺类等固化剂，较单用生漆的干燥时间缩短2至4倍以上；在适当添加乙二胺类固化剂时，较单用生漆的干燥时间缩短4-10倍以上。采用本发明所示方法将生漆与环氧树脂配合使用后，在冬春季节气温（8℃±5℃，湿度70%±10%）下使用，即使不配合使用乙二胺类等固化剂，较单用生漆的干燥时间缩短3至4倍以上；在适当添加乙二胺类固化剂时，较单用生漆的干燥时间缩短6-10倍以上。

当使用晶须类作为填充料配合生漆使用时，漆膜的干燥速度可以提高31%以上。

当配合使用偶联剂时，可以再提高漆膜的干燥速度15%以上。

上述增加生漆膜的干燥速度，对于解决低温季节施工与便于生漆常温施工有显著进步性意义。

本发明方法制备的涂料形成的漆膜的拉伸强度和剪切强度可提高52%至132%，可以有效解决生漆柔韧性缺陷，即可以有效降低漆膜的脆性。

3. 因为生漆现阶段的成本较昂贵，来源也紧张，添加填充料后，可是以降低原料成本8%至30%，并且漆膜质量不但没有下降，而漆膜的综合性能得到了显著提高。

4.采用本发明除了可以采用传统的“髹饰”工艺外，也可以适当增大稀释剂量用于机械喷饰（要求填充料的细度达到300目以上，细度越细，效果越理想）生漆涂料，解决了生漆只能采用传统的“髹饰”技艺的技术瓶颈问题。

综上所述，本发明以生漆为生物质基制备的涂料，是一种自然、环保、耐酸、耐腐蚀、耐水、耐油、耐磨性能均表现优良的传统型、环境友好型家具及橱柜环保漆，并可以满足人们日益期待着的返朴归真需求，并实现了发明目的。——对于拓展生漆的用途有显著进步性意义。

 

具体实施方式

因前述的技术方案中描述了较为详细的技术内容，已可以满足技术实施与操作条件，为了节省内容篇幅，上述技术方案中的内容可以直接作为本具体实施方式中的内容，为了使本发明能达到更理想的状态，下面对在具体实施过程中某些关键性细节作进一步的披露。

关于填充料及晶须

本发明所述的填充料，其实包括：煅烧高岭土或/和莫石粉或/和石英石粉/或/和滑石粉、镁盐晶须外，还可以包括其它填充料。填充料的细度越大，应用效果越好，如果能达纳级，表现的技术效果最理想。填充料与生漆之比，除技术方案中提示的比例外，还可以推荐为0.3-1∶1。

关于生漆

可以对生漆添加生物质辅料作预处理，生物质辅料一般是熟桐油、熟亚麻油、苏子油、梓油、松香、木蜡油或者干性或半干性植物油、动物油。建议使用熟桐油与熟亚麻油按7∶3比例配比使用。

生漆为安康漆、汉中漆、城口漆、坝漆、秦岭漆及其他地区所产生漆，煎盘分数65％以上，漆酚含量为50％以上。

对生漆进行过滤处理可以提高施工效率与提高漆膜质量。可以按生漆的质量配比中配加活性蛋白（一般是指动物血清蛋白、球蛋白、糖蛋白、水溶性多肽或丝胶蛋白，也可以直接使用传统生漆髹饰工艺使用的猪血牛血及其它动物性血）1％～5％。

本发明可以使用精制生漆。也可以采用发中下技术方案进行处理：

配方含有：生漆：92％，牛血清蛋白：5％，吡啶：3％。 在酶反应器内，将经过过滤的生漆，在常温下，通入氧气，加入5％牛血清蛋白，3％的吡啶，保温反应8小时，搅拌速度控制在50/min～60/min，然后在升温脱水，水分含量控制在5％，肉眼观察，生漆由棕黄色变成酱油色，即得成品。

关于偶联剂

本发明在于所述的“偶联剂”，适用于使用钛酸酯偶联剂，用量除了按前述方案可的之外，还可以为填充料（如：晶须成份）质量的0.1%至8% ，推荐量为0.2%至3%。

当然，也可以使用硅烷偶联剂、锆酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等，因为钛酸酯偶联剂的适应范围广，价格实惠，所以建议使用钛酸酯偶联剂。

偶联剂又称促粘剂或表面处理剂，是一种具有两性结构的物质。它是以钛为中心，分子的一端可与无机物表面的化学基团反应，形成牢固的化学键；另一端基团则具有亲有机物的性质，可与有机分子反应或物理缠绕，从而把两种性质大不相同的材料牢固的结合起来。 

经钛酸酯偶联剂处理的无机物是憎水亲有机的，当加入聚合物体系中可促进粘合，具有催化作用；改善分散与流变性能；提高抗冲强度，不会产生脆性；改善机械性能，提高填充量，降低成本；防止相分离，防腐、抗氧化、阻燃等作用，它是一种多功能具有很大灵活性的助剂，它本身既是偶联剂，也可做分散剂、湿润剂、粘合剂、交联剂、催化剂，因此应用范围很广。将偶合剂配合使用在生漆涂料中，表现出来的效应相当优良。将钛酸酯偶联剂配合使用在本发明中，与生漆等体现出优良的协同作用。——这也是本发明一个重要的有益效果。

钛酸酯偶联剂主要有四种类型：1）单烷氧基型；2）焦磷酸型；3）熬合型；4）配位型。

钛酸酯偶联剂具有很大的灵活性和多功能性，它本身既是偶联剂,也可以是分散剂、湿润剂、粘合剂、交联剂、催化剂等、还可以兼有防锈、抗氧化、阻燃等多功能，因此应用范围很广，胜过其它偶联剂。

偶联剂的用量，一般为处理物（通常是指填充料）重量的0.5-3%，推荐使用量为0.8-1.5%。其用量与效果并非是正比关系，量太多则偶联剂过剩反而使性能下降，量太少，则因包复不完全，效果不显著。所以在应用时需要试验出最佳用量，做到既经济又有效。

建议用量参数如下： 

钛酸酯偶联剂的用量是要使偶联剂分子中的全部异丙氧基与颜、填充料所提供的羟基或质子发生反应，表面积愈大，偶联剂的用量就愈多。

在低填充量的情况下，偶联剂用量占填充料量的0.6%；

在中填充量的情况下，偶联剂用量占填充料量的1.0%；

在高填充量的情况下，偶联剂用量占填充料量的1.5-2.0%；

钛酸酯偶联剂使用方法：

单烷氧基型钛酸酯偶联剂，如NGT-101，NGT-102，NGT-105，NGT-502，适用于干法生产的填充料或含水率极低的填充料，焦磷酯型如NGT-201适用于含一定量自由水的无机填充料与颜料。

直接加料法：按比例将树脂、填充料和偶联剂进行混合搅拌，直至充分搅拌均匀后加入其他助剂进行混合搅拌，此法效果一般而言不及预处理法。

预处理法：首先用无水溶剂，如无水乙醇（无水酒精）、异丙醇等，建议使用无水酒精，用于室内装修时，酒精的安全性能更为理想，一般溶剂与偶联剂之比为1：1；在高速搅拌无机填充料（晶须）的条件下，将已稀释的偶联剂滴或喷雾至填充料表面，然后升温至75-150℃继续搅拌10分钟，此时填充料表面部形成了单分子膜，已由亲水性变为憎水性，较为稳定，后将溶剂烘去，加入其他助剂及树脂加工成型后备用。

也可采用高速搅拌加热方法预处理，可省去溶剂消耗，而且处理效果好。其步骤为：将填充料加入混合器中，启动搅拌，升温到70℃-80℃左右（转速越高，越有利于偶联剂在填充料表面的分散），然后均匀加入钛酸酯偶联剂或偶联剂溶液，可采用滴加法或喷洒法，加完后继续搅拌15分钟（搅拌时间视转速而定）。 

将无机填充料选用偶联剂进行表面处理，再与树脂和其它助剂混合造粒，可达到最好的偶联效果。经偶联剂处理的填充料表面由亲水变成憎水，不吸潮，性能稳定。

当然，也可以根据生漆应用的实际情况，选择相应的使用方法。

因填充料的理化性能有差异，在应用于本发明时，请根据实验结果来确定添加偶合剂用量，本发明文件中仅提示推荐用量，也一般的常用比例。

由于钛酸酯偶联剂用量少，为使其发挥应有的效果，必须使它在填充料（或颜料等处理物）中均匀地分散，否则，达不到偶联效果。

    4.关于稀释剂

本发明所述的稀释剂可以是酒精，或者是樟脑油、松节油、松香水的其中之一种或一种以上。基于环保考虑，建议使用酒精，因为酒精可以使用农作物秸秆作为原料用生物方法制备，并且酒精无任何副作用，对环境表现得更加友好。

稀释剂用量根据涂饰工艺要求配加，本发明中不作比例提示。

关于使用PH调控剂

为了利于漆酶发挥作用，可以在配方中使用pH调控剂，这种pH调控剂一般可以使用吡啶、醋酸胺或氨水其中之一或一种以上，添加比例一般为原料量的0.25%至5%，控制PH值在5.0至7.0为漆酶的适宜生长酸碱度。添加使用时间可以为对生漆的预处理过程中，也可以是生漆与填充料混合时。

关于环氧树脂及其固化剂

在使用环氧树脂时，如果在本发明中配加乙二胺类固化剂，对于加速漆膜的干燥有显著作用，但是考虑到乙二胺为化工类产品，可能对环境有不太友好的嫌疑，可以不用配加固化剂。如果要配加固化剂，一般是建议根据环氧树脂的环氧当量配比固化剂如乙二胺，如何配请参照相关的环氧树脂手册。

即使不使用固化剂，因有生漆成份的存在，可以促使环氧树脂固化，当生漆与环氧树脂配合使用时，呈现出显著提高漆膜干燥速度的作用；当使用晶须类材料对于漆膜的干燥也有显著提速作用；当使用偶联剂时，对于漆膜的干燥也有显著的加速作用。——这是本发明一个重要的不可忽视的进步性意义，也可以说有益效果内容之一。

性能检测说明

相关性能的检测，如无特别说明，一般是按涂料检验标准或相应性能检测标准检测所得出，如：检验方法可以参照GB/T14703-2008、GB/T6739-1996、GB/T1761-1979、GB/T1735-1979等国家检验标准。

其它说明

本发明中，一个关键性技术就是制备过程对于混合要求较高，混合越均匀，涂饰效果越理想。

本发明中如无特殊说明，相关比例为质量（重量）组份。

Claims (10)

1.一种以生漆为生物质基制备的家具与橱柜专用环保漆，这种环保漆含有生漆、填充料、稀释剂及辅剂，其特征在于（质量组份）：每100份生漆配镁盐晶须0.5份至10份。

2.一种以生漆为生物质基制备的家具与橱柜专用环保漆，这种环保漆含有生漆、填充料、树脂、稀释剂及辅剂，其特征在于（质量组份）每100份生漆配：镁盐晶须0.5份至10份、环氧树脂1份-20份。

3.一种以生漆为生物质基制备的家具与橱柜专用环保漆，这种环保漆含有生漆、填充料、稀释剂及辅剂，其特征在于（质量组份）每100份生漆配镁盐晶须0.5份至10份，另按每100份镁盐晶须的比例配偶联剂0.5份至8份。

4.一种以生漆为生物质基制备的家具与橱柜专用环保漆，这种环保漆含有生漆、填充料、树脂、稀释剂及辅剂，其特征在于（质量组份）每100份生漆配：镁盐晶须0.5份至10份、环氧树脂1份-20份，另根据每100份镁盐晶须的比例配偶联剂0.5份至10份。

5.如权利要求1或2或3或4所述的“镁盐晶须”，其特征在于（质量组份）其是一种碱式硫酸镁晶须，每100份生漆配碱式硫酸镁晶须1份至5份。

6.如权利要求1或2或3或4所述的“偶联剂”，其特征在于（质量组份）其是一种钛酸脂偶联剂，每100份填充料配钛酸脂偶联剂0.5份至3份。

7.如权利要求1或2或3或4所述的“填充料”，其特征在于其可以是煅烧高岭土或/和莫石粉或/和石英石粉/或/和滑石粉。

8.如权利要求1或2或3或4所述的“稀释剂”，其特征在于其可以是是酒精，或者是樟脑油、松节油、松香水的其中之一种或一种以上。

9.如权利要求1或2或3或4所述的“辅剂”，其特征在于其是指生物质辅料或/和固化剂或/和颜料。

10.如权利要求9所述的“生物质辅料或/和固化剂”，其特征在于“生物质辅料”是指“是熟桐油、熟亚麻油、苏子油、梓油、松香、木蜡油或者干性或半干性植物油、动物油或和动物血清蛋白、球蛋白、糖蛋白、水溶性多肽或丝胶蛋白”；“固化剂”是指“乙二胺”。