阅读说明：本技术 一种竹材防水防霉涂料的制备方法 (Preparation method of bamboo wood waterproof and mildew-proof coating ) 是由 雷春艳 于 2020-05-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种竹材防水防腐涂料及其制备方法,属于竹材防护技术领域。本发明利用自制渗涨剂发生纤维素无定形区内的润胀,有利于防水防腐涂料的渗透,在涂料入渗后,硅凝胶可以将金属银离子牢固的固着在竹材内部,提高了防霉剂的抗流失性能,并且通过金属银离子来提高竹材对霉菌的防护性能,纳米埃洛石颗粒作为载体,进一步起到抗流失性,此外通过硅酸钠与盐酸反应并受热分解产生纳米二氧化硅粒子,在竹材纤维的微观结构中嵌入纳米二氧化硅粒子,提高竹材的致密性,防止水分入渗,同时竹材纤维上粘结大量的纳米二氧化硅粒子,在竹材纤维的表面和内部形成微观粗糙状凸起,增大竹材和水之间的接触角,形成疏水界面,提高了竹材的防腐防水性能。(The invention relates to a bamboo waterproof anticorrosive paint and a preparation method thereof, belonging to the technical field of bamboo protection. The invention utilizes the self-made swelling agent to generate swelling in the amorphous area of the cellulose, is beneficial to the penetration of the waterproof anticorrosive coating, after the paint infiltrates, the silica gel can firmly fix the metal silver ions in the bamboo wood, so that the anti-losing performance of the mildew inhibitor is improved, the protection performance of the bamboo wood to mould is improved through metal silver ions, the nanometer halloysite particles are used as carriers to further play a role in resisting the loss, in addition, the sodium silicate reacts with hydrochloric acid and is heated and decomposed to generate nanometer silicon dioxide particles, the nano silicon dioxide particles are embedded in the microstructure of the bamboo fiber, the compactness of the bamboo is improved, the infiltration of water is prevented, meanwhile, a large amount of nano silicon dioxide particles are bonded on the bamboo fiber, microscopic rough bulges are formed on the surface and inside of the bamboo fiber, so that the contact angle between the bamboo and water is increased, a hydrophobic interface is formed, and the corrosion resistance and the water resistance of the bamboo are improved.)

一种竹材防水防霉涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种竹材防水防霉涂料的制备方法，属于竹材防护技术领域。

背景技术

随着我国竹材资源的日益匮乏，资源丰富、生产周期短和可再生的竹材资源

正在成为重要的木质原料来源。然而，由于竹材中富含较多的糖类、淀粉、蛋白

质和脂肪等营养成分，在储存、运输和使用过程中，很容易浸水并产生霉变、变色、虫蛀和腐朽，影响了竹材的加工与利用，甚至造成很大的经济损失。

而目前常见的竹材防水防霉涂料中防霉成份容易沾水流失，导致防霉性能达不到预估效果。

因此，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种竹材防水防霉涂料的制备方法。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前常见的竹材防水防霉涂料中防霉成份容易沾水流失，导致防霉性能达不到预估效果的缺陷，提供了一种竹材防水防霉涂料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本申请所采用的技术方案是：

一种竹材防水防霉涂料的制备方法，具体制备步骤为：

（1）硅凝胶防霉助剂的制备：

将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水混合加热，用盐酸调节pH，并在搅拌状态下加入硝酸银溶液和3-氨丙基三乙氧基硅烷，反应得到硅凝胶防霉助剂；

（2）抗流失防霉剂的制备：

将纳米埃洛石和上述硅凝胶防霉助剂在真空条件下搅拌反应得到抗流失防霉剂；

（3）防水预制乳液的制备：

将硅酸钠、丙二酮、正丁醇和硬脂酸混合加热反应得到防水预制乳液；

（4）防水乳液的制备：

向上述防水预制乳液中加入盐酸，高温搅拌反应后得到防水乳液；

（5）自制渗涨剂的制备：

将三乙胺三氟化氢和六氟磷酸铵混合反应制得自制渗涨剂；

（6）竹材防水防霉涂料的制备：

将抗流失防霉剂、防水乳液，异佛尔酮二异氰酸酯、马来酸酐、甘油、自制渗涨剂混合后加热反应制得竹材防水防霉涂料。

进一步的，具体制备步骤为：

（1）硅凝胶防霉助剂的制备：

将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水混合后装入烧杯，再将烧杯移入水浴锅中，加热升温，并向烧杯中加入盐酸调节pH，搅拌反应；

待上述搅拌反应结束后，继续搅拌，在搅拌状态下，缓慢向烧杯中加入硝酸银溶液和3-氨丙基三乙氧基硅烷，持续搅拌反应，得到硅凝胶防霉助剂；

（2）抗流失防霉剂的制备：

称取纳米埃洛石装入反应茄形瓶中，用真空泵对反应茄形瓶中抽真空，，保持真空，将硅凝胶防霉助剂加入茄形瓶中，用磁力搅拌器搅拌反应，搅拌反应结束后出料，得到抗流失防霉剂，备用；

（3）防水预制乳液的制备：

称取硅酸钠、丙二酮、正丁醇和硬脂酸投入烧杯中，将烧杯置于恒温箱中，升高恒温箱温度，用搅拌器恒温搅拌反应制得防水预制乳液；

（4）防水乳液的制备：

向上述烧杯中滴加盐酸，调节pH，用搅拌器混合搅拌后放入沙浴锅中，加热升温，继续搅拌反应后，制得防水乳液；

（5）自制渗涨剂的制备：

将三乙胺三氟化氢和六氟磷酸铵混合得到自制渗涨剂；

（6）竹材防水防霉涂料的制备：

向反应釜中加入备用的抗流失防霉剂、防水乳液，异佛尔酮二异氰酸酯、马来酸酐、甘油、自制渗涨剂，加热升温，搅拌反应后出料，即得竹材防水防霉涂料。

进一步的，具体制备步骤为：

（1）硅凝胶防霉助剂的制备：

按质量比为2:7:11将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水混合后装入烧杯，再将烧杯移入水浴锅中，加热升温至70～80℃，并向烧杯中加入盐酸调节pH至3～4，搅拌反应30～40min；

待上述搅拌反应结束后，继续在50～60℃下搅拌，在搅拌状态下，缓慢向烧杯中加入正硅酸乙酯质量2～3倍的浓度为1mol/L的硝酸银溶液和正硅酸乙酯质量50%的3-氨丙基三乙氧基硅烷，持续搅拌反应4～6h，得到硅凝胶防霉助剂；

（2）抗流失防霉剂的制备：

称取纳米埃洛石装入反应茄形瓶中，用真空泵对反应茄形瓶中抽真空，使得茄形瓶内真空度达到100～200Pa，保持真空30～40min后，将纳米埃洛石质量2～5倍的上述硅凝胶防霉助剂加入茄形瓶中，用磁力搅拌器以200～300r/min的转速搅拌反应24～30h，搅拌反应结束后出料，得到抗流失防霉剂，备用；

（3）防水预制乳液的制备：

按重量份数计，称取10～15份硅酸钠、5～8份丙二酮、15～16份正丁醇和1～2份硬脂酸投入烧杯中，将烧杯置于恒温箱中，升高恒温箱温度至60～70℃，用搅拌器恒温搅拌反应1～2h制得防水预制乳液；

（4）防水乳液的制备：

向上述烧杯中滴加浓度为1mol/L的盐酸，调节pH至5～6，用搅拌器以300～350r/min的转速混合搅拌10～15min后放入沙浴锅中，加热升温至150～180℃，继续搅拌反应30～40min后，制得防水乳液；

（5）自制渗涨剂的制备：

将三乙胺三氟化氢和六氟磷酸铵按质量比为5︰1混合得到自制渗涨剂；

（6）竹材防水防霉涂料的制备：

按重量份数计，向反应釜中加入13～15份备用的抗流失防霉剂、70～80份上述防水乳液，35～40份异佛尔酮二异氰酸酯、15～20份马来酸酐、10～15份甘油、10～12份自制渗涨剂，加热升温至85～95℃，搅拌反应3～4h后出料，即得竹材防水防霉涂料。

本发明的有益技术效果是：

（1）本发明利用三乙胺三氟化氢和六氟磷酸铵的混合溶液制备出竹材自制渗涨剂，由于三乙胺三氢氟酸盐和六氟磷酸铵的混合溶液中电离离子能够穿入竹材纤维的无定形区，到达结晶区外表面，通过破坏水与纤维素之间的氢键结合，发生纤维素无定形区内的润胀，有利于本发明防水防腐涂料的进一步渗透，同时本发明还利用正硅酸乙酯和银离子复配制得硅凝胶银防霉剂，在涂料入渗到竹材内部后，硅凝胶可以将金属银离子牢固的固着在竹材纤维内部，提高了防霉剂的抗流失性能，并且通过金属银离子良好的防霉性来提高竹材对霉菌的防护性能，此外本发明还用纳米埃洛石颗粒作为载体，在负压条件下使得硅凝胶防霉剂负载固着在纳米埃洛石孔隙中，进一步起到抗流失性，此外固着在纳米埃洛石的丰富空隙结构中的防霉剂可以缓慢释放，延长防霉时效；

（2）本发明向还向涂料中直接引入了硅酸钠，通过与盐酸反应生产原硅酸沉淀，在后期加热升温过程中，原硅酸沉淀受热分解产生纳米二氧化硅粒子，通过浸入竹材纤维内部后，在竹材纤维的微观结构中各分子之间嵌入纳米二氧化硅粒子，一方面通过纳米二氧化硅的填充，提高竹材的致密性，防止水分入渗，同时竹材纤维之上粘结大量的纳米二氧化硅粒子，使木料各分子表面的粗糙程度增强，并在竹材纤维的表面和内部形成微观粗糙状凸起，这些凸起结构的存在和荷叶表面的微观突触功能相似，可以增大竹材和水之间的接触角，使水分子接触竹材后难以附着，进而形成疏水界面，进一步提高了竹材的防腐防水性能，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

（1）硅凝胶防霉助剂的制备：

按质量比为2:7:11将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水混合后装入烧杯，再将烧杯移入水浴锅中，加热升温至70～80℃，并向烧杯中加入盐酸调节pH至3～4，搅拌反应30～40min；

待上述搅拌反应结束后，继续在50～60℃下搅拌，在搅拌状态下，缓慢向烧杯中加入正硅酸乙酯质量2～3倍的浓度为1mol/L的硝酸银溶液和正硅酸乙酯质量50%的3-氨丙基三乙氧基硅烷，持续搅拌反应4～6h，得到硅凝胶防霉助剂；

（2）抗流失防霉剂的制备：

称取纳米埃洛石装入反应茄形瓶中，用真空泵对反应茄形瓶中抽真空，使得茄形瓶内真空度达到100～200Pa，保持真空30～40min后，将纳米埃洛石质量2～5倍的上述硅凝胶防霉助剂加入茄形瓶中，用磁力搅拌器以200～300r/min的转速搅拌反应24～30h，搅拌反应结束后出料，得到抗流失防霉剂，备用；

（3）防水预制乳液的制备：

按重量份数计，称取10～15份硅酸钠、5～8份丙二酮、15～16份正丁醇和1～2份硬脂酸投入烧杯中，将烧杯置于恒温箱中，升高恒温箱温度至60～70℃，用搅拌器恒温搅拌反应1～2h制得防水预制乳液；

（4）防水乳液的制备：

向上述烧杯中滴加浓度为1mol/L的盐酸，调节pH至5～6，用搅拌器以300～350r/min的转速混合搅拌10～15min后放入沙浴锅中，加热升温至150～180℃，继续搅拌反应30～40min后，制得防水乳液；

（5）自制渗涨剂的制备：

将三乙胺三氟化氢和六氟磷酸铵按质量比为5︰1混合得到自制渗涨剂；

（6）竹材防水防霉涂料的制备：

按重量份数计，向反应釜中加入13～15份备用的抗流失防霉剂、70～80份上述防水乳液，35～40份异佛尔酮二异氰酸酯、15～20份马来酸酐、10～15份甘油、10～12份自制渗涨剂，加热升温至85～95℃，搅拌反应3～4h后出料，即得竹材防水防霉涂料。

实例1

（1）硅凝胶防霉助剂的制备：

按质量比为2:7:11将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水混合后装入烧杯，再将烧杯移入水浴锅中，加热升温至70℃，并向烧杯中加入盐酸调节pH至3，搅拌反应30min；

待上述搅拌反应结束后，继续在50℃下搅拌，在搅拌状态下，缓慢向烧杯中加入正硅酸乙酯质量2倍的浓度为1mol/L的硝酸银溶液和正硅酸乙酯质量50%的3-氨丙基三乙氧基硅烷，持续搅拌反应4h，得到硅凝胶防霉助剂；

（2）抗流失防霉剂的制备：

称取纳米埃洛石装入反应茄形瓶中，用真空泵对反应茄形瓶中抽真空，使得茄形瓶内真空度达到100Pa，保持真空30min后，将纳米埃洛石质量2倍的上述硅凝胶防霉助剂加入茄形瓶中，用磁力搅拌器以200～300r/min的转速搅拌反应24h，搅拌反应结束后出料，得到抗流失防霉剂，备用；

（3）防水预制乳液的制备：

按重量份数计，称取10份硅酸钠、5份丙二酮、15份正丁醇和1份硬脂酸投入烧杯中，将烧杯置于恒温箱中，升高恒温箱温度至60℃，用搅拌器恒温搅拌反应1h制得防水预制乳液；

（4）防水乳液的制备：

向上述烧杯中滴加浓度为1mol/L的盐酸，调节pH至5，用搅拌器以300r/min的转速混合搅拌10min后放入沙浴锅中，加热升温至150℃，继续搅拌反应30min后，制得防水乳液；

（5）自制渗涨剂的制备：

将三乙胺三氟化氢和六氟磷酸铵按质量比为5︰1混合得到自制渗涨剂；

（6）竹材防水防霉涂料的制备：

按重量份数计，向反应釜中加入13份备用的抗流失防霉剂、70份上述防水乳液，35份异佛尔酮二异氰酸酯、15份马来酸酐、10份甘油、10份自制渗涨剂，加热升温至85℃，搅拌反应3h后出料，即得竹材防水防霉涂料。

实例2

（1）硅凝胶防霉助剂的制备：

按质量比为2:7:11将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水混合后装入烧杯，再将烧杯移入水浴锅中，加热升温至75℃，并向烧杯中加入盐酸调节pH至3，搅拌反应35min；

待上述搅拌反应结束后，继续在55℃下搅拌，在搅拌状态下，缓慢向烧杯中加入正硅酸乙酯质量3倍的浓度为1mol/L的硝酸银溶液和正硅酸乙酯质量50%的3-氨丙基三乙氧基硅烷，持续搅拌反应5h，得到硅凝胶防霉助剂；

（2）抗流失防霉剂的制备：

称取纳米埃洛石装入反应茄形瓶中，用真空泵对反应茄形瓶中抽真空，使得茄形瓶内真空度达到150Pa，保持真空35min后，将纳米埃洛石质量3倍的上述硅凝胶防霉助剂加入茄形瓶中，用磁力搅拌器以250r/min的转速搅拌反应27h，搅拌反应结束后出料，得到抗流失防霉剂，备用；

（3）防水预制乳液的制备：

按重量份数计，称取13份硅酸钠、7份丙二酮、15份正丁醇和2份硬脂酸投入烧杯中，将烧杯置于恒温箱中，升高恒温箱温度至65℃，用搅拌器恒温搅拌反应1h制得防水预制乳液；

（4）防水乳液的制备：

向上述烧杯中滴加浓度为1mol/L的盐酸，调节pH至5，用搅拌器以330r/min的转速混合搅拌13min后放入沙浴锅中，加热升温至165℃，继续搅拌反应35min后，制得防水乳液；

（5）自制渗涨剂的制备：

将三乙胺三氟化氢和六氟磷酸铵按质量比为5︰1混合得到自制渗涨剂；

（6）竹材防水防霉涂料的制备：

按重量份数计，向反应釜中加入14份备用的抗流失防霉剂、75份上述防水乳液，38份异佛尔酮二异氰酸酯、17份马来酸酐、13份甘油、11份自制渗涨剂，加热升温至90℃，搅拌反应4h后出料，即得竹材防水防霉涂料。

实例3

（1）硅凝胶防霉助剂的制备：

按质量比为2:7:11将正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水混合后装入烧杯，再将烧杯移入水浴锅中，加热升温至80℃，并向烧杯中加入盐酸调节pH至4，搅拌反应40min；

待上述搅拌反应结束后，继续在60℃下搅拌，在搅拌状态下，缓慢向烧杯中加入正硅酸乙酯质量3倍的浓度为1mol/L的硝酸银溶液和正硅酸乙酯质量50%的3-氨丙基三乙氧基硅烷，持续搅拌反应6h，得到硅凝胶防霉助剂；

（2）抗流失防霉剂的制备：

称取纳米埃洛石装入反应茄形瓶中，用真空泵对反应茄形瓶中抽真空，使得茄形瓶内真空度达到200Pa，保持真空40min后，将纳米埃洛石质量5倍的上述硅凝胶防霉助剂加入茄形瓶中，用磁力搅拌器以300r/min的转速搅拌反应30h，搅拌反应结束后出料，得到抗流失防霉剂，备用；

（3）防水预制乳液的制备：

按重量份数计，称取15份硅酸钠、8份丙二酮、16份正丁醇和2份硬脂酸投入烧杯中，将烧杯置于恒温箱中，升高恒温箱温度至70℃，用搅拌器恒温搅拌反应2h制得防水预制乳液；

（4）防水乳液的制备：

向上述烧杯中滴加浓度为1mol/L的盐酸，调节pH至6，用搅拌器以350r/min的转速混合搅拌15min后放入沙浴锅中，加热升温至180℃，继续搅拌反应40min后，制得防水乳液；

（5）自制渗涨剂的制备：

将三乙胺三氟化氢和六氟磷酸铵按质量比为5︰1混合得到自制渗涨剂；

（6）竹材防水防霉涂料的制备：

按重量份数计，向反应釜中加入15份备用的抗流失防霉剂、80份上述防水乳液， 40份异佛尔酮二异氰酸酯、20份马来酸酐、15份甘油、12份自制渗涨剂，加热升温至95℃，搅拌反应4h后出料，即得竹材防水防霉涂料。

对照例1：制备方法和本申请的实例1类似，唯有不同的是不添加本发明的自制渗涨剂；

对照例2：制备方法和本申请的实例1类似，唯有不同的是不添加本发明的抗流失防霉剂；

对照例3：制备方法和本申请的实例1类似，唯有不同的是不添加本发明的防水乳液；

分别对本申请的实施例和对照例中的竹材防水防腐涂料进行性能检测，检测结果如表1所示：

耐水性测试方法：分别将本发明和实施例中的防水防腐涂料按相同涂抹量均匀涂布在相同大小的竹材样本表面上，待其自然干燥固化后将样本放置在40-50摄氏度的热水中，96h后取出样本，检测其吸水率。

发霉情况：分别以实例1～3和对比例中的涂料进行涂刷，涂刷形状为正方形，涂刷面积均为1m²，涂刷时涂刷厚度保持一致，涂刷完成后置于空气相对湿度为70-80%，温度为30-40℃的环境下静置2周，计算涂层表面平均霉变面积比，平均霉变面积比为涂料单位面积内平均霉变面积与对比例的涂料单位面积内平均霉变面积之间的比值。

表1 性能测定结果

测试项目	实施例1	实施例2	实施例3	对照例1	对照例2	对照例3
							·吸水率（96h）	6	4	2	16	6	13
·平均霉变面积比	0.25	0.22	0.17	0.49	0.47	0.26
							·大肠杆菌抑菌率（%）	95.38	96.19	99.23	89.12	80.24	94.39
·金黄色葡萄球菌抑菌率（%）	95.90	97.53	99.72	90.41	80.62	94.41

由上表中检测数据可以看出，本发明的对照例1由于未添加本发明的自制渗涨剂，因此吸水率提高，霉变面积比提高，抑菌率降低，可见本发明的自制渗涨剂的添加提高了本发明涂料的防水性、抗霉性，本发明的对照例2由于未添加抗流失防霉剂，因此平均霉变面积比提高，抑菌率降低，由此可见本发明的抗流失防霉剂的添加提高了本发明涂料的防霉抗菌性能，本发明的对照例3由于未添加防水乳液，因此吸水率提高，霉变面积比提高，抑菌率降低，可见本发明的防水乳液的添加提高了本发明涂料的防水性、抗霉性，具有广阔的应用前景。