CN108219543B - 一种用于木器表面的无机涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于木器表面的无机涂层的制备方法，属于无机材料工艺领域。本发明将磷酸二氢铝、磷酸氢二钠、二氧化硅、水按一定质量比进行称量配料，混合搅拌均匀后作为反应剂1；将反应剂1加热至50～150℃进行反应，反应时间为5～60分钟，后制得反应剂2；将反应剂2与固化剂1磷酸铁铝混合搅拌均匀后制得反应剂3；将氢氧化镁与碳酸钙球磨进行活化预处理作为固化剂2；将反应剂3与固化剂2混合搅拌均匀后制得用于木器表面的无机涂料；将无机涂料涂覆至木器表面，然后在20～100℃温度条件下，保温10～720分钟使无机涂料固化，即可在木器表面制得无机涂层。本发明所涉及的木器表面的无机涂层，在干燥固化过程中不会释放VOC，并具有优秀的力学性能和附着力，且抗紫外线耐老化。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于木器表面的无机涂层的制备方法，属于无机材料领域。
技术背景
随着社会发展的不断进步，经济水平的不断提高，人们对于室内环境的美观和安全问题越来越重视。传统的溶剂型涂料主要采用醇、酮、酯和烃类溶剂，在使用过程中将释放大量的有毒有害挥发性有机化合物(VOC)，对人体健康和社会环境造成严重的损害。这类涂料在发达国家已经极少使用，在中国也正逐渐受到限制和取代。水性涂料是以水作为溶剂的新型涂料，由于不再使用有机溶剂，其VOC释放问题能得到有效改善；但是，水性涂料在制备和存储过程不可避免仍需要引入有机助剂，如醇类的分散剂、醛类的流平剂、脂类的增塑剂、酚类的防霉防腐剂等等。因此，水性涂料仍存在VOC释放的问题。事实上，水性涂料仍是木质家具VOC释放的主要来源。此外，相对于有机溶剂涂料，水性涂料存在硬度低、耐划伤性能差、抗老化性能差等问题，易在使用过程中破损影响其美观性；而且，在使用过程中，其自身容易老化被分解形成小分子的VOC，持续危害人体健康。
针对以上现状，已经有工作尝试解决相关问题。中国专利ZL201310292595.8公开了一种耐磨水性木器漆及其制备方法，这种水性木器漆虽然通过添加大量无机填料提高了木器涂层的耐磨性，但由于加入了大量的有机成膜助剂，因此在干燥过程中会释放大量的VOC，污染环境，危害人体健康。中国专利ZL201410364247.1公开了一种环保水性木器漆，该水性木器漆通过引入水性纳米硅改性丙烯酸树脂作为主要成分，但仍添加了增稠剂、润湿剂等助剂，同样未完全解决VOC释放的问题。
针对上述缺陷，本发明提供一种完全由无机材料构成的木器涂料，以解决VOC释放的问题。以磷酸二氢铝、磷酸氢二钠、二氧化硅、水作为无机涂料主要成分，以磷酸铁铝、氢氧化镁、碳酸钙等作为固化剂，通过分步混合和精确配比制得水性无机涂料，涂覆在木器表面后经过一定温度的干燥固化，最终得到高硬度的纯无机涂层。
发明内容
本发明的技术方案是：一种用于木器表面的无机涂层及制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份数称取24～80份磷酸二氢铝、3～20份磷酸氢二钠、30～60份二氧化硅(0.1～5微米)、50～200份水进行配料，混合搅拌均匀后作为反应剂1；
(2)将反应剂1加热至50～150℃进行反应，反应时间为5～60分钟，反应结束冷却至室温后制得反应剂2；
(3)按照重量份数称取12～100份反应剂2与2～13份固化剂1磷酸铁铝，混合搅拌均匀后制得反应剂3；
(4)将氢氧化镁(5～100微米)与碳酸钙(1～5微米)按照镁钙摩尔比1：(0.05～0.8)精确称量配料，通过球磨1～4小时进行活化预处理作为固化剂2；
(5)按照重量份数称取17～100份反应剂3与7～25份固化剂2，混合搅拌均匀后制得用于木器表面的无机涂料；
(6)所制得的无机涂料pH值为5～7，粘度为100～10000mPa·s，固含量为30～80％；
(7)将无机涂料涂覆至木器表面，然后在20～100℃温度条件下，保温10～720分钟使无机涂料固化，即可在木器表面制得无机涂层。
本发明的优点是：(1)涂层在干燥固化过程中不会释放VOC，无毒不燃，安全环保。(2)涂层具有优秀的力学性能和附着力，且抗紫外线耐老化性能良好。
说明书附图：
图1为实施例1所制备的用于木器表面的无机涂层的扫描电镜照片，由图中可见涂层表面平整，无开裂。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做清楚完整的描述，以使本领域的技术人员在不需要做出创造性劳动的条件下，能够充分实施本发明。
本发明的具体实施方式如下：
实施例1：(1)按照重量份数称取24份磷酸二氢铝、5份磷酸氢二钠、30份二氧化硅(0.3微米)、70份水进行配料，混合搅拌均匀后作为反应剂1；(2)将反应剂1加热至130℃进行反应，反应时间为8分钟，反应结束冷却至室温后制得反应剂2；(3)按照重量份数称取100份反应剂2与11份固化剂1磷酸铁铝，混合搅拌均匀后制得反应剂3；(4)将氢氧化镁(75微米)与碳酸钙(4.5微米)按照镁钙摩尔比1：0.6精确称量配料，通过球磨3小时进行活化预处理作为固化剂2；(5)按照重量份数称取17份反应剂3与9份固化剂2，混合搅拌均匀后制得用于木器表面的无机涂料；(6)所制得的无机涂料pH值为6.5，粘度为3000mPa·s，固含量为65％；(7)将无机涂料涂覆至木器表面，然后在85℃温度条件下，保温30分钟使无机涂料固化，即可在木器表面制得无机涂层，采用铅笔法测得该涂层硬度＞9H。涂层表面如图1所示，由图中可见涂层表面平整，无开裂
实施例2：(1)按照重量份数称取80份磷酸二氢铝、18份磷酸氢二钠、60份二氧化硅(5微米)、180份水进行配料，混合搅拌均匀后作为反应剂1；(2)将反应剂1加热至65℃进行反应，反应时间为45分钟，反应结束冷却至室温后制得反应剂2；(3)按照重量份数称取85份反应剂2与13份固化剂1磷酸铁铝，混合搅拌均匀后制得反应剂3；(4)将氢氧化镁(5微米)与碳酸钙(5微米)按照镁钙摩尔比1：0.05精确称量配料，通过球磨1小时进行活化预处理作为固化剂2；(5)按照重量份数称取35份反应剂3与7份固化剂2，混合搅拌均匀后制得用于木器表面的无机涂料；(6)所制得的无机涂料pH值为5，粘度为400mPa·s，固含量为38％；(7)将无机涂料涂覆至木器表面，然后在60℃温度条件下，保温320分钟使无机涂料固化，即可在木器表面制得无机涂层，采用铅笔法测得该涂层硬度＞9H。
实施例3：(1)按照重量份数称取48份磷酸二氢铝、20份磷酸氢二钠、37份二氧化硅(0.1微米)、200份水进行配料，混合搅拌均匀后作为反应剂1；(2)将反应剂1加热至120℃进行反应，反应时间为15分钟，反应结束冷却至室温后制得反应剂2；(3)按照重量份数称取25份反应剂2与3份固化剂1磷酸铁铝，混合搅拌均匀后制得反应剂3；(4)将氢氧化镁(100微米)与碳酸钙(3微米)按照镁钙摩尔比1：0.8精确称量配料，通过球磨4小时进行活化预处理作为固化剂2；(5)按照重量份数称取55份反应剂3与13份固化剂2，混合搅拌均匀后制得用于木器表面的无机涂料；(6)所制得的无机涂料pH值为5.5，粘度为100mPa·s，固含量为30％；(7)将无机涂料涂覆至木器表面，然后在100℃温度条件下，保温10分钟使无机涂料固化，即可在木器表面制得无机涂层，采用铅笔法测得该涂层硬度＞9H。
实施例4：(1)按照重量份数称取35份磷酸二氢铝、10份磷酸氢二钠、42份二氧化硅(3.8微米)、50份水进行配料，混合搅拌均匀后作为反应剂1；(2)将反应剂1加热至150℃进行反应，反应时间为5分钟，反应结束冷却至室温后制得反应剂2；(3)按照重量份数称取55份反应剂2与7份固化剂1磷酸铁铝，混合搅拌均匀后制得反应剂3；(4)将氢氧化镁(60微米)与碳酸钙(1微米)按照镁钙摩尔比1：0.73精确称量配料，通过球磨2.5小时进行活化预处理作为固化剂2；(5)按照重量份数称取85份反应剂3与25份固化剂2，混合搅拌均匀后制得用于木器表面的无机涂料；(6)所制得的无机涂料pH值为7，粘度为10000mPa·s，固含量为80％；(7)将无机涂料涂覆至木器表面，然后在20℃温度条件下，保温720分钟使无机涂料固化，即可在木器表面制得无机涂层，采用铅笔法测得该涂层硬度＞9H。
实施例5：(1)按照重量份数称取70份磷酸二氢铝、3份磷酸氢二钠、53份二氧化硅(2微米)、135份水进行配料，混合搅拌均匀后作为反应剂1；(2)将反应剂1加热至50℃进行反应，为60分钟，反应结束冷却至室温后制得反应剂2；(3)按照重量份数称取12份反应剂2与2份固化剂1磷酸铁铝，混合搅拌均匀后制得反应剂3；(4)将氢氧化镁(15微米)与碳酸钙(2微米)按照镁钙摩尔比1：0.23精确称量配料，通过球磨1.5小时进行活化预处理作为固化剂2；(5)按照重量份数称取100份反应剂3与22份固化剂2，混合搅拌均匀后制得用于木器表面的无机涂料；(6)所制得的无机涂料pH值为6，粘度为1000mPa·s，固含量为53％；(7)将无机涂料涂覆至木器表面，然后在30℃温度条件下，保温640分钟使无机涂料固化，即可在木器表面制得无机涂层，采用铅笔法测得该涂层硬度＞9H。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述，需要指出的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (5)
1.一种用于木器表面的无机涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将磷酸二氢铝、磷酸氢二钠、二氧化硅0.1～5微米、水按一定质量比进行称量配料，混合搅拌均匀后作为反应剂1；
(2)将反应剂1加热至50～150℃进行反应，反应时间为5～60分钟，反应结束冷却至室温后制得反应剂2；
(3)将反应剂2与固化剂1磷酸铁铝按一定质量比进行称量配料，混合搅拌均匀后制得反应剂3；
(4)将氢氧化镁5～100微米与碳酸钙1～5微米按照镁钙摩尔比1：0.05～0.8精确称量配料，通过球磨1～4小时进行活化预处理作为固化剂2；
(5)将反应剂3与固化剂2按一定质量比进行称量配料，混合搅拌均匀后制得用于木器表面的无机涂料；
(6)将无机涂料涂覆至木器表面，然后在20～100℃温度条件下，保温10～720分钟使无机涂料固化，即可在木器表面制得无机涂层。
2.根据权利要求1所述的一种用于木器表面的无机涂层的制备方法，其特征在于步骤1所述的磷酸二氢铝、二氧化硅、水4种组分按照如下重量份数混合：
3.根据权利要求1所述的一种用于木器表面的无机涂层的制备方法，其特征在于步骤3所述的反应剂2与磷酸铁铝按照如下重量份数混合：
反应剂2 12～100；
磷酸铁铝 2～13。
4.根据权利要求1所述的一种用于木器表面的无机涂层的制备方法，其特征在于步骤5所述的反应剂3与固化剂2按照如下重量份数混合：
反应剂3 17～100；
固化剂2 7～25。
5.根据权利要求1所述的一种用于木器表面的无机涂层的制备方法，其特征在于步骤5所述的无机涂料pH值为5～7，粘度为100～10000mPa·s，固含量为30～80％。
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