技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物納米復(fù)合材料領(lǐng)域，特別涉及一種纖維素納米晶增強(qiáng)復(fù)合涂料及其制備方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代社會(huì)中，涂料作為表面防腐劑已經(jīng)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。大部分的傳統(tǒng)涂料，如木制品家具用涂料，均以硝基漆、聚氨酯、不飽和聚酯、氨基酸等溶劑型涂料為主，而這些涂料中，含有大量的揮發(fā)性有機(jī)物。有些溶劑型涂料甚至含有苯、甲苯、二甲苯等強(qiáng)致癌物質(zhì)，這些涂料熱固化過(guò)程中揮發(fā)的物質(zhì)嚴(yán)重?fù)p害了自然環(huán)境和人類(lèi)的健康；所以對(duì)環(huán)境友好型涂料產(chǎn)生了需求。

紫外光固化涂料由于其卓越的耐老化性能、耐化學(xué)腐蝕性、防玷污性和加工效率高、加工工具使用方便以及無(wú)化學(xué)污染性能而備受關(guān)注。紫外光固化成型已經(jīng)成為高分子領(lǐng)域熱固化成型之外的一項(xiàng)重要成型方法。該方法是利用輻射源的短波長(zhǎng)光學(xué)能量來(lái)激發(fā)材料中的活性組分，從而引起分子鏈的快速生長(zhǎng)而最終導(dǎo)致材料的固化成型。但是現(xiàn)有的紫外光固化涂料的固化溫度不夠低、強(qiáng)度低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問(wèn)題是現(xiàn)有的紫外光固化涂料固化溫度不夠低，涂料強(qiáng)度低；為解決所述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種纖維素納米晶增強(qiáng)復(fù)合涂料及其制備方法。

本發(fā)明提供的纖維素納米晶增強(qiáng)復(fù)合涂料包括：丙烯酸酯類(lèi)低聚物、丙烯酸酯類(lèi)單體、消泡劑、改性纖維素納米晶、光引發(fā)劑。

本發(fā)明還提供纖維素納米晶增強(qiáng)復(fù)合涂料的制備方法，包括：

步驟一、對(duì)纖維素納米晶進(jìn)行表面改性；

步驟二、對(duì)改性后的纖維素納米晶進(jìn)行提純；

步驟三、混合改性后的纖維素納米晶與制備涂料所需的其它材料。

進(jìn)一步，所述陽(yáng)離子表面活性劑采用銨鹽類(lèi)或者季銨鹽類(lèi)，陽(yáng)離子表面活性劑的濃度為10~20%。

進(jìn)一步，所述步驟一包括：以45~55 ℃的去離子水為分散液，在電磁攪拌的條件下，用陽(yáng)離子表面活性劑浸泡纖維素納米晶1.5~2.5 h。

進(jìn)一步，所述步驟二去除改性后纖維素納米晶表面的陽(yáng)離子表面活性劑。

進(jìn)一步，所述步驟三包括：

步驟3.1、將丙烯酸酯類(lèi)低聚物加入到丙烯酸酯類(lèi)單體中；

步驟3.2、在攪拌條件下，依次加入消泡劑、改性纖維素納米晶、光引發(fā)劑。

進(jìn)一步，所述的丙烯酸酯類(lèi)單體選擇三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇雙丙烯酸酯中的任意一種或者兩種；所述的丙烯酸酯類(lèi)低聚物選擇雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯和二縮三丙二醇二丙烯酸酯的混合體系、單丙烯酸酯低聚物中的一種或者兩種；所述的消泡劑選擇聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的一種或者兩種；所述的光引發(fā)劑選擇2-羥基-2-甲基苯基丙酮、2-羥基-2-甲基-1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-1-丙酮中的一種或者兩種。

在本發(fā)明中，通過(guò)用丙烯酸酯類(lèi)單體和低聚物為反應(yīng)物，在紫外光激發(fā)和纖維素納米晶補(bǔ)強(qiáng)、其他助劑的輔助作用下，能夠以較快速率發(fā)生自由基聚合而制備無(wú)化學(xué)污染且固化迅速、力學(xué)性能、粘結(jié)性能優(yōu)異的新型納米復(fù)合涂料。

具體實(shí)施方式

下文中，結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)作進(jìn)一步闡述。

實(shí)施例1

本實(shí)施例針對(duì)的是以十六烷基三甲基溴化銨為表面活性劑，在45 ℃下對(duì)纖維素納米晶在去離子水的分散液中浸泡處理1.5 h，改性后，與三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯為單體，以雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯和二縮三丙二醇二丙烯酸酯的混合體系為反應(yīng)體系的低聚物，以聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚為消泡劑，以2-羥基-2-甲基苯基丙酮為光引發(fā)劑的混合溶液充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，溶液?jīng)強(qiáng)度為600 mJ/cm²的紫外線照射1 min后固化成型。

本實(shí)施例中纖維素納米晶含量為2 %，所制備的增強(qiáng)納米復(fù)合涂料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為38 ℃，比未加入纖維素納米晶的涂料降低3 ℃，吸水性為0.0001 g/cm²*min, 光透過(guò)率為89 %。

實(shí)施例2

本實(shí)施例針對(duì)的是以季銨鹽為表面活性劑，在48 ℃下對(duì)纖維素納米晶在去離子水的分散液中浸泡處理2.5 h，改性后，與丙氧基化新戊二醇雙丙烯酸酯為單體，以單丙烯酸酯低聚物為反應(yīng)體系的低聚物，以聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚為消泡劑，以2-羥基-2-甲基-1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-1-丙酮為光引發(fā)劑的混合溶液充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅芤航?jīng)強(qiáng)度為800 mJ/cm²的紫外線照射0.5 min后固化成型。

本實(shí)施例中纖維素納米晶含量為1 %，所制備的增強(qiáng)納米復(fù)合涂料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為37 ℃，比未加入纖維素納米晶的涂料降低4 ℃，吸水性為0.00011 g/cm²*min, 光透過(guò)率為90 %。

實(shí)施例3

本實(shí)施例針對(duì)的是以季銨鹽為表面活性劑，在50℃下對(duì)纖維素納米晶在去離子水的分散液中浸泡處理2.2 h，改性后，與三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯為單體，以單丙烯酸酯低聚物為反應(yīng)體系的低聚物，以聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚為消泡劑，以2-羥基-2-甲基苯基丙酮為光引發(fā)劑的混合溶液充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，溶液?jīng)強(qiáng)度為700 mJ/cm²的紫外線照射0.8 min后固化成型。

本實(shí)施例中纖維素納米晶含量為1.5 %，所制備的增強(qiáng)納米復(fù)合涂料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為37.5 ℃，比未加入纖維素納米晶的涂料降低3.5 ℃，吸水性為0.00013 g/cm²*min, 光透過(guò)率為88 %。

實(shí)施例4

本實(shí)施例針對(duì)的是以十六烷基三甲基溴化銨為表面活性劑，在45 ℃下對(duì)纖維素納米晶在去離子水的分散液中浸泡處理2.0 h，改性后，與丙氧基化新戊二醇雙丙烯酸酯為單體，以單丙烯酸酯低聚物為反應(yīng)體系的低聚物，以聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚為消泡劑，以2-羥基-2-甲基苯基丙酮為光引發(fā)劑的混合溶液充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，溶液?jīng)強(qiáng)度為700 mJ/cm²的紫外線照射2.5 min后固化成型。

本實(shí)施例中纖維素納米晶含量為2.0 %，所制備的增強(qiáng)納米復(fù)合涂料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為37 ℃，比未加入纖維素納米晶的涂料降低4 ℃，吸水性為0.0001g/cm²*min, 光透過(guò)率為88 %。

實(shí)施例5

本實(shí)施例針對(duì)的是以烷基三甲基銨鹽為表面活性劑，在52 ℃下對(duì)纖維素納米晶在去離子水的分散液中浸泡處理1.2 h，改性后，與三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯為單體，以單丙烯酸酯低聚物為反應(yīng)體系的低聚物，以聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚為消泡劑，以2-羥基-2-甲基-1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-1-丙酮為光引發(fā)劑的混合溶液充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，溶液?jīng)強(qiáng)度為650 mJ/cm²的紫外線照射2.5 min后固化成型。

本實(shí)施例中纖維素納米晶含量為2.5 %，所制備的增強(qiáng)納米復(fù)合涂料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為38 ℃，比未加入纖維素納米晶的涂料降低3 ℃，吸水性為0.00012 g/cm²*min, 光透過(guò)率為88 %。

實(shí)施例6

本實(shí)施例針對(duì)的是以烷基三甲基銨鹽為表面活性劑，在55 ℃下對(duì)纖維素納米晶在去離子水的分散液中浸泡處理2.5 h，改性后，與丙氧基化新戊二醇雙丙烯酸酯為單體，以雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯低聚物為反應(yīng)體系的低聚物，以聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚為消泡劑，以2-羥基-2-甲基-1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-1-丙酮為光引發(fā)劑的混合溶液充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，溶液?jīng)強(qiáng)度為800 mJ/cm²的紫外線照射1.5 min后固化成型。

本實(shí)施例中纖維素納米晶含量為2.5 %，所制備的增強(qiáng)納米復(fù)合涂料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為37.2 ℃，比未加入纖維素納米晶的涂料降低3.8 ℃，吸水性為0.00013 g/cm²*min, 光透過(guò)率為88 %。

與現(xiàn)有的溶劑型涂料相比，本發(fā)明所制備的新型涂料通過(guò)紫外光固化方式成型，沒(méi)有任何化學(xué)物質(zhì)揮發(fā)，具有環(huán)境友好性，且對(duì)人類(lèi)身體無(wú)害，滿足目前人們對(duì)于提高生活質(zhì)量的需求；與目前已有的綠色涂料相比，本發(fā)明通過(guò)紫外光固化法成型，操作工藝簡(jiǎn)單，且由于引進(jìn)纖維素填料，材料成本大幅度降低的同時(shí)耐水性、透明性、機(jī)械性能均得到提高。綜上，本發(fā)明具有明顯的工業(yè)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。