CN112625568A - 一种人造板材用除醛复合涂料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种人造板材用除醛复合涂料的制备方法，属于木板涂料技术领域。本发明以纳米二氧化钛和碳纳米管为除醛填料，制备一种人造板材用除醛复合涂料，碳纳米管是一种具有多孔结构的纳米材料，可以依靠表面分子的范德华力束缚甲醛分子，从而达到吸收甲醛的效果；纳米二氧化钛价带上的电子被激发进入导带，价带上形成空穴，空穴与二氧化钛表面的氧气和水形成羟基自由基和超氧负离子，可以光催化氧化甲醛，生成CO2和H2O，且除醛持久性较好；在碳纳米管和纳米二氧化钛表面负载银，银具有良好的吸附活性氧，可以有效吸附甲醛，活性氧能与甲醛发生氧化反应，从而有效实现甲醛的净化。

Description

一种人造板材用除醛复合涂料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种人造板材用除醛复合涂料的制备方法，属于木板涂料技术领域。
背景技术
科技进步与社会发展使得人们越来越注重自己的身体健康，亦使人们对所居住环境的要求越来越高。对大自然的热爱使得人们喜爱用木质板材装饰居室，但实木板材价格昂贵，因此人们常选用刨花板、复合板等人造板材。人造板材制备时需要使用胶黏剂，而胶黏剂中往往含有未反应的游离甲醛，这正是室内空气中甲醛污染的主要来源。木器涂料是木制家具不可或缺的保护层。因此，开发出有效的去除甲醛功能木器涂料，在装饰、保护基材的同时，令木器涂料具有除甲醛功能，不但可以清除基材中释放的甲醛，还能清除已释放至空气中的甲醛，这具有重要的现实意义。
对于室内空气中的甲醛，最有效的处理方法是开窗通风，依靠空气流通置换将室内甲醛排出室外。但这种方法仅仅是把甲醛迁移至室外，没有从根本上消除甲醛的危害，同时还扩大了甲醛污染范围。因此，有必要从分子角度处理甲醛污染。而木器涂料是一般木质板材、木制家具制备中必需的装饰材料，若能使得木器涂料具有除醛功能，不但可以有效隔绝木材内部释放的甲醛、净化空气中已有的甲醛，还能同时保护木材基体，一举多得。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对依靠空气流通置换排出室内甲醛的方法不能从根本上消除甲醛危害的问题，提供了一种人造板材用除醛复合涂料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）将2,4-甲苯二异氰酸酯三聚体加入醋酸丁酯中，常温下以200~250r/min转速搅拌20~30min，得混合固化剂；
（2）将醇酸树脂加入2-咪唑烷酮乙醇分散液中，常温下以400~500r/min转速搅拌40~60min，得树脂混合液；
（3）将混合固化剂、聚乙二醇、丙三醇、硬脂酰胺加入树脂混合液中，置于高速搅拌机内，常温下以1000~1200r/min转速搅拌10~20min，再置于超声波分散机中，常温下超声10~15min，得人造板材用除醛复合涂料。
所述的醇酸树脂、2-咪唑烷酮乙醇分散液、聚乙二醇、丙三醇、硬脂酰胺、2,4-甲苯二异氰酸酯三聚体、醋酸丁酯的重量份数分别为：40~60份醇酸树脂、24~36份2-咪唑烷酮乙醇分散液、2~3份聚乙二醇、4~6份丙三醇、4~6份硬脂酰胺、8~12份2,4-甲苯二异氰酸酯三聚体、6~9份醋酸丁酯。
所述的超声功率为400~500W。
所述的2-咪唑烷酮乙醇分散液的具体制备步骤为：
（1）将2-咪唑烷酮加入无水乙醇中，在40~50℃的水浴条件下以180~200r/min转速搅拌30~40min，得2-咪唑烷酮乙醇溶液；
（2）将负载银纳米混合粉末加入2-咪唑烷酮乙醇溶液中，常温下以600~800r/min转速搅拌20~30min，再置于超声波分散机中，常温下超声40~60min，得2-咪唑烷酮乙醇分散液。
所述的2-咪唑烷酮、负载银纳米混合粉末、无水乙醇的重量份数分别为：20~30份2-咪唑烷酮、4~6份负载银纳米混合粉末、40~60份无水乙醇。所述的超声功率为500~600W。
所述的负载银纳米混合粉末的具体制备步骤为：
（1）将六水合氯铂酸加入3/4质量的去离子水中，常温下以120~140r/min转速搅拌10~12min，得氯铂酸溶液；
（2）将纳米二氧化钛、碳纳米管加入氯铂酸溶液中，常温下以300~350r/min转速搅拌20~30min，得悬浮液；
（3）将悬浮液置于超声波分散机中，常温下超声分散20~30min，得分散液；
（4）将氢氧化钠、硼氢化钠加入剩余1/4质量的去离子水中，常温下以120~140r/min转速搅拌10~15min，得碱性混合溶液；
（5）将碱性混合溶液加入至分散液中，置于100~120℃的条件下以200~240r/min转速搅拌处理4~8h，得混合液；
（6）将混合液置于80~90℃的鼓风干燥箱中干燥20~24h，常温冷却，得负载银纳米混合粉末。
所述的纳米二氧化钛、碳纳米管、六水合氯铂酸、氢氧化钠、硼氢化钠、去离子水的重量份数分别为：10~20份平均粒径20~40nm的纳米二氧化钛、10~20份平均粒径30~60nm的碳纳米管、4~6份六水合氯铂酸、2~3份氢氧化钠、4~6份硼氢化钠、120~160份去离子水。
所述的超声分散的功率为550~650W。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
本发明以纳米二氧化钛和碳纳米管为除醛填料，制备一种人造板材用除醛复合涂料，碳纳米管是一种具有多孔结构的纳米材料，碳纳米管可以依靠表面分子的范德华力束缚甲醛分子，从而达到吸收甲醛的效果；纳米二氧化钛的禁带宽带是3.2eV，当波长小于等于387.5nm的光照射时，价带上的电子被激发进入导带，价带上形成空穴。空穴与二氧化钛表面的氧气和水形成·OH羟基自由基、·O2-超氧负离子，自由基与超氧负离子迅速、无选择性地催化降解有机物，光催化氧化甲醛的产物为 CO2和 H2O，这两种产物无毒、对环境友好，且除醛持久性较好；在碳纳米管和纳米二氧化钛表面负载银，可以有效提高涂料的除醛率，贵金属负载材料银是依靠贵金属吸附活性氧，氧化物表面羟基吸附甲醛，活性氧再与甲醛发生氧化反应，使甲醛氧化成 CO2和H2O，产物无毒、对环境友好，而且不需要紫外光照射即可有除醛效果，可以有效实现甲醛的净化。
具体实施方式
按重量份数计，分别称量10~20份平均粒径20~40nm的纳米二氧化钛、10~20份平均粒径30~60nm的碳纳米管、4~6份六水合氯铂酸、2~3份氢氧化钠、4~6份硼氢化钠、120~160份去离子水，将六水合氯铂酸加入3/4质量的去离子水中，常温下以120~140r/min转速搅拌10~12min，得氯铂酸溶液，将纳米二氧化钛、碳纳米管加入氯铂酸溶液中，常温下以300~350r/min转速搅拌20~30min，得悬浮液，将悬浮液置于超声波分散机中，常温下以550~650W的功率超声分散20~30min，得分散液，将氢氧化钠、硼氢化钠加入剩余1/4质量的去离子水中，常温下以120~140r/min转速搅拌10~15min，得碱性混合溶液，将碱性混合溶液加入至分散液中，置于100~120℃的条件下以200~240r/min转速搅拌处理4~8h，得混合液，将混合液置于80~90℃的鼓风干燥箱中干燥20~24h，常温冷却，得负载银纳米混合粉末；
再按重量份数计，分别称量20~30份2-咪唑烷酮、4~6份负载银纳米混合粉末、40~60份无水乙醇，将2-咪唑烷酮加入无水乙醇中，在40~50℃的水浴条件下以180~200r/min转速搅拌30~40min，得2-咪唑烷酮乙醇溶液，将负载银纳米混合粉末加入2-咪唑烷酮乙醇溶液中，常温下以600~800r/min转速搅拌20~30min，再置于超声波分散机中，常温下以500~600W的功率超声40~60min，得2-咪唑烷酮乙醇分散液；
再按重量份数计，分别称量40~60份醇酸树脂、24~36份2-咪唑烷酮乙醇分散液、2~3份聚乙二醇、4~6份丙三醇、4~6份硬脂酰胺、8~12份2,4-甲苯二异氰酸酯三聚体、6~9份醋酸丁酯，将2,4-甲苯二异氰酸酯三聚体加入醋酸丁酯中，常温下以200~250r/min转速搅拌20~30min，得混合固化剂，将醇酸树脂加入2-咪唑烷酮乙醇分散液中，常温下以400~500r/min转速搅拌40~60min，得树脂混合液，将混合固化剂、聚乙二醇、丙三醇、硬脂酰胺加入树脂混合液中，置于高速搅拌机内，常温下以1000~1200r/min转速搅拌10~20min，再置于超声波分散机中，常温下以400~500W的功率超声10~15min，得人造板材用除醛复合涂料。
实施例1
按重量份数计，分别称量10份平均粒径20nm的纳米二氧化钛、10份平均粒径30nm的碳纳米管、4份六水合氯铂酸、2份氢氧化钠、4份硼氢化钠、120份去离子水，将六水合氯铂酸加入3/4质量的去离子水中，常温下以120r/min转速搅拌10min，得氯铂酸溶液，将纳米二氧化钛、碳纳米管加入氯铂酸溶液中，常温下以300r/min转速搅拌20min，得悬浮液，将悬浮液置于超声波分散机中，常温下以550W的功率超声分散20min，得分散液，将氢氧化钠、硼氢化钠加入剩余1/4质量的去离子水中，常温下以120r/min转速搅拌10min，得碱性混合溶液，将碱性混合溶液加入至分散液中，置于100℃的条件下以200r/min转速搅拌处理4h，得混合液，将混合液置于80℃的鼓风干燥箱中干燥20h，常温冷却，得负载银纳米混合粉末；
再按重量份数计，分别称量20份2-咪唑烷酮、4份负载银纳米混合粉末、40份无水乙醇，将2-咪唑烷酮加入无水乙醇中，在40℃的水浴条件下以180r/min转速搅拌30min，得2-咪唑烷酮乙醇溶液，将负载银纳米混合粉末加入2-咪唑烷酮乙醇溶液中，常温下以600r/min转速搅拌20min，再置于超声波分散机中，常温下以500W的功率超声40min，得2-咪唑烷酮乙醇分散液；
再按重量份数计，分别称量40份醇酸树脂、24份2-咪唑烷酮乙醇分散液、2份聚乙二醇、4份丙三醇、4份硬脂酰胺、8份2,4-甲苯二异氰酸酯三聚体、6份醋酸丁酯，将2,4-甲苯二异氰酸酯三聚体加入醋酸丁酯中，常温下以200r/min转速搅拌20min，得混合固化剂，将醇酸树脂加入2-咪唑烷酮乙醇分散液中，常温下以400r/min转速搅拌40min，得树脂混合液，将混合固化剂、聚乙二醇、丙三醇、硬脂酰胺加入树脂混合液中，置于高速搅拌机内，常温下以1000r/min转速搅拌10min，再置于超声波分散机中，常温下以400W的功率超声10min，得人造板材用除醛复合涂料。
实施例2
按重量份数计，分别称量15份平均粒径30nm的纳米二氧化钛、15份平均粒径45nm的碳纳米管、5份六水合氯铂酸、2.5份氢氧化钠、5份硼氢化钠、140份去离子水，将六水合氯铂酸加入3/4质量的去离子水中，常温下以130r/min转速搅拌11min，得氯铂酸溶液，将纳米二氧化钛、碳纳米管加入氯铂酸溶液中，常温下以325r/min转速搅拌25min，得悬浮液，将悬浮液置于超声波分散机中，常温下以600W的功率超声分散25min，得分散液，将氢氧化钠、硼氢化钠加入剩余1/4质量的去离子水中，常温下以130r/min转速搅拌12.5min，得碱性混合溶液，将碱性混合溶液加入至分散液中，置于110℃的条件下以220r/min转速搅拌处理6h，得混合液，将混合液置于85℃的鼓风干燥箱中干燥22h，常温冷却，得负载银纳米混合粉末；
再按重量份数计，分别称量25份2-咪唑烷酮、5份负载银纳米混合粉末、50份无水乙醇，将2-咪唑烷酮加入无水乙醇中，在45℃的水浴条件下以190r/min转速搅拌35min，得2-咪唑烷酮乙醇溶液，将负载银纳米混合粉末加入2-咪唑烷酮乙醇溶液中，常温下以700r/min转速搅拌25min，再置于超声波分散机中，常温下以550W的功率超声50min，得2-咪唑烷酮乙醇分散液；
再按重量份数计，分别称量50份醇酸树脂、30份2-咪唑烷酮乙醇分散液、2.5份聚乙二醇、5份丙三醇、5份硬脂酰胺、10份2,4-甲苯二异氰酸酯三聚体、7.5份醋酸丁酯，将2,4-甲苯二异氰酸酯三聚体加入醋酸丁酯中，常温下以225r/min转速搅拌25min，得混合固化剂，将醇酸树脂加入2-咪唑烷酮乙醇分散液中，常温下以450r/min转速搅拌50min，得树脂混合液，将混合固化剂、聚乙二醇、丙三醇、硬脂酰胺加入树脂混合液中，置于高速搅拌机内，常温下以1100r/min转速搅拌15min，再置于超声波分散机中，常温下以450W的功率超声12.5min，得人造板材用除醛复合涂料。
实施例3
按重量份数计，分别称量20份平均粒径40nm的纳米二氧化钛、20份平均粒径60nm的碳纳米管、6份六水合氯铂酸、3份氢氧化钠、6份硼氢化钠、160份去离子水，将六水合氯铂酸加入3/4质量的去离子水中，常温下以140r/min转速搅拌12min，得氯铂酸溶液，将纳米二氧化钛、碳纳米管加入氯铂酸溶液中，常温下以350r/min转速搅拌30min，得悬浮液，将悬浮液置于超声波分散机中，常温下以650W的功率超声分散30min，得分散液，将氢氧化钠、硼氢化钠加入剩余1/4质量的去离子水中，常温下以140r/min转速搅拌15min，得碱性混合溶液，将碱性混合溶液加入至分散液中，置于120℃的条件下以240r/min转速搅拌处理8h，得混合液，将混合液置于90℃的鼓风干燥箱中干燥24h，常温冷却，得负载银纳米混合粉末；
再按重量份数计，分别称量30份2-咪唑烷酮、6份负载银纳米混合粉末、60份无水乙醇，将2-咪唑烷酮加入无水乙醇中，在50℃的水浴条件下以180~200r/min转速搅拌40min，得2-咪唑烷酮乙醇溶液，将负载银纳米混合粉末加入2-咪唑烷酮乙醇溶液中，常温下以800r/min转速搅拌30min，再置于超声波分散机中，常温下以600W的功率超声60min，得2-咪唑烷酮乙醇分散液；
再按重量份数计，分别称量60份醇酸树脂、36份2-咪唑烷酮乙醇分散液、3份聚乙二醇、6份丙三醇、6份硬脂酰胺、12份2,4-甲苯二异氰酸酯三聚体、9份醋酸丁酯，将2,4-甲苯二异氰酸酯三聚体加入醋酸丁酯中，常温下以250r/min转速搅拌30min，得混合固化剂，将醇酸树脂加入2-咪唑烷酮乙醇分散液中，常温下以500r/min转速搅拌60min，得树脂混合液，将混合固化剂、聚乙二醇、丙三醇、硬脂酰胺加入树脂混合液中，置于高速搅拌机内，常温下以1200r/min转速搅拌20min，再置于超声波分散机中，常温下以500W的功率超声15min，得人造板材用除醛复合涂料。
对照例：浙江某公司生产的木板漆。
将实施例制备得到的除醛复合涂料及对照例进行检测，具体检测如下：
除醛性能：参考《JC/T1074-2008室内空气净化功能涂覆材料净化性能》进行实验。实验装置为容积为1m3的玻璃实验舱，实验舱内壁为长1250mm，宽800mm，高1000mm。舱体密封，内置一个低功率风扇用于均匀舱内空气。实验舱长度方向放置不锈钢样品架，用于放置样品板，并使得样品板与舱壁成30°，样品板距离舱底300mm。样品板制备时，将涂料样品均匀刷涂在4块500mm×500mm的玻璃板上，样品涂刷量为150g/m2，自然干燥7d后进行实验。
漆膜硬度：参照《GB/T6729-2006色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》中的方法进行测试。待测样板置于水平桌面，在漆膜上推动铅笔运动。铅笔固定于铅笔硬度计上，以45°角向下压在漆膜表面。测试时，以1mm/s的速度推动7mm距离，从4B开始逐渐增加铅笔硬度至H，以漆膜没有出现3mm及以上划痕时的最硬铅笔硬度表示漆膜的铅笔硬度。
具体测试结果如表1。
表1性能表征对比表
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 对照例
去除甲醛率/% 80 82 78 24
硬度 HB HB HB F
由表1可知，本发明制备的人造板材用除醛复合涂料具有良好的硬度和去除甲醛率。

Claims (9)

1.一种人造板材用除醛复合涂料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）将2,4-甲苯二异氰酸酯三聚体加入醋酸丁酯中，常温下以200~250r/min转速搅拌20~30min，得混合固化剂；
（2）将醇酸树脂加入2-咪唑烷酮乙醇分散液中，常温下以400~500r/min转速搅拌40~60min，得树脂混合液；
（3）将混合固化剂、聚乙二醇、丙三醇、硬脂酰胺加入树脂混合液中，置于高速搅拌机内，常温下以1000~1200r/min转速搅拌10~20min，再置于超声波分散机中，常温下超声10~15min，得人造板材用除醛复合涂料。
2.根据权利要求1所述的一种人造板材用除醛复合涂料的制备方法，其特征在于，所述的醇酸树脂、2-咪唑烷酮乙醇分散液、聚乙二醇、丙三醇、硬脂酰胺、2,4-甲苯二异氰酸酯三聚体、醋酸丁酯的重量份数分别为40~60份醇酸树脂、24~36份2-咪唑烷酮乙醇分散液、2~3份聚乙二醇、4~6份丙三醇、4~6份硬脂酰胺、8~12份2,4-甲苯二异氰酸酯三聚体、6~9份醋酸丁酯。
3.根据权利要求1所述的一种人造板材用除醛复合涂料的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的超声功率为400~500W。
4.根据权利要求1所述的一种人造板材用除醛复合涂料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的2-咪唑烷酮乙醇分散液的具体制备步骤为：
（1）将2-咪唑烷酮加入无水乙醇中，在40~50℃的水浴条件下以180~200r/min转速搅拌30~40min，得2-咪唑烷酮乙醇溶液；
（2）将负载银纳米混合粉末加入2-咪唑烷酮乙醇溶液中，常温下以600~800r/min转速搅拌20~30min，再置于超声波分散机中，常温下超声40~60min，得2-咪唑烷酮乙醇分散液。
5.根据权利要求4所述的一种人造板材用除醛复合涂料的制备方法，其特征在于，所述的2-咪唑烷酮、负载银纳米混合粉末、无水乙醇的重量份数分别为20~30份2-咪唑烷酮、4~6份负载银纳米混合粉末、40~60份无水乙醇。
6.根据权利要求4所述的一种人造板材用除醛复合涂料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的超声功率为500~600W。
7.根据权利要求4所述的一种人造板材用除醛复合涂料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的负载银纳米混合粉末的具体制备步骤为：
（1）将六水合氯铂酸加入3/4质量的去离子水中，常温下以120~140r/min转速搅拌10~12min，得氯铂酸溶液；
（2）将纳米二氧化钛、碳纳米管加入氯铂酸溶液中，常温下以300~350r/min转速搅拌20~30min，得悬浮液；
（3）将悬浮液置于超声波分散机中，常温下超声分散20~30min，得分散液；
（4）将氢氧化钠、硼氢化钠加入剩余1/4质量的去离子水中，常温下以120~140r/min转速搅拌10~15min，得碱性混合溶液；
（5）将碱性混合溶液加入至分散液中，置于100~120℃的条件下以200~240r/min转速搅拌处理4~8h，得混合液；
（6）将混合液置于80~90℃的鼓风干燥箱中干燥20~24h，常温冷却，得负载银纳米混合粉末。
8.根据权利要求7所述的一种人造板材用除醛复合涂料的制备方法，其特征在于，所述的纳米二氧化钛、碳纳米管、六水合氯铂酸、氢氧化钠、硼氢化钠、去离子水的重量份数分别为10~20份平均粒径20~40nm的纳米二氧化钛、10~20份平均粒径30~60nm的碳纳米管、4~6份六水合氯铂酸、2~3份氢氧化钠、4~6份硼氢化钠、120~160份去离子水。
9.根据权利要求7所述的一种人造板材用除醛复合涂料的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的超声分散的功率为550~650W。
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