專利名稱：戶外使用的防腐處理木質(zhì)工程材料表面涂飾的組合物及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于木質(zhì)材料表面進(jìn)行涂飾的混合物，尤其涉及戶外使用的防腐處理木質(zhì)工程材料表面涂飾的組合物及方法；用于防腐處理木質(zhì)工程材料表面涂飾的組合物及使用這種組合物制備防腐木質(zhì)工程材料的方法。
背景技術(shù)：
木材作為一種天然生物質(zhì)材料，由于其具備一些特性能給人非常舒適的視覺及觸覺感受，使充斥著鋼筋、水泥的城市整體格調(diào)更趨于人性化，也使越來越遠(yuǎn)離大自然的城市居民能在緊張的生活節(jié)奏中得到放松。然而，由于木材自身所具有的營養(yǎng)成分，使其在一定的適宜的溫度、濕度等條件下極易遭受真菌、細(xì)菌及各種蟲害的破壞。木材防腐處理則可有 效提聞木材的抗菌殺蟲等性能，從而防止木材的破壞，延長木材的使用壽命，是節(jié)約木材資源、提高木材利用效率、增加木材產(chǎn)品功能的重要途徑。根據(jù)國內(nèi)外大量試驗結(jié)果統(tǒng)計，經(jīng)防腐處理后的木材，其使用壽命是未經(jīng)處理的5 6倍。而我國每年對林木及其制品的需求折合資源蓄積量為3億立方米以上，而我國現(xiàn)有森林資源的年合理供給量僅占需求量的60%左右；另一方面，在未來5 - 10年，全國人口年均凈增1100萬左右，經(jīng)濟(jì)增速每年7%以上，這對本來就已經(jīng)很貧乏的木材供應(yīng)，提出了更高的要求，因此，對木材及相關(guān)木質(zhì)品進(jìn)行一定的防腐處理，是緩解森林資源緊缺的一條有效途徑。長期以來，在木材防腐行業(yè)廣泛使用的有鉻化砷酸銅(CCA)、胺(氨)溶季銨銅(ACQ)木材防腐劑。近年來，CCA中所含的五價砷離子和六價鉻離子的致癌性已被美國環(huán)保局(US — EPA)等權(quán)威機(jī)構(gòu)所確定。在美國、日本及北歐許多國家，CCA已被限制或禁止在民用場所使用。由于銅不僅價格低廉、水溶性好、具有良好的抗菌、耐腐性，并且對環(huán)境的影響比較溫和。并且，相對而言對哺乳動物是無毒的。因此，二價銅離子已成為第二代木材防腐劑的主要活性成分,其中抗菌殺蟲性較好的ACQ木材防腐劑迅速占領(lǐng)了 CCA讓出的市場份額，尤其是在中國，ACQ防腐劑的使用越來越廣泛。作為戶外用材使用時，ACQ防腐處理材中有效成分二價銅離子的抗水流失性較差，這就會對環(huán)境造成一定的危害。因為，銅離子對哺乳動物相來講是沒有毒性的，但是其對水生生物的危害極大。研究發(fā)現(xiàn)，湖水中銅離子濃度超過60 μ g/L，魚就會完全消失，這個濃度已超過了一些幼魚的致死劑量。銅離子加到土壤和沉積物中也可影響微生物群體。高濃度的Cu2+會抑制藻類的生長和光合作用，影響原生質(zhì)膜的滲透性，使鉀從細(xì)胞內(nèi)喪失。高濃度的鋅離子也會影響藻類這的光合作用，造成類胡蘿卜素與葉綠素的比例失調(diào)，進(jìn)一步引起藻細(xì)胞的死亡。因此，解決好ACQ防腐劑中有效成分的流失問題不僅可以延長防腐處理材的使用壽命，同時也可以確保環(huán)境的安全。經(jīng)過防腐處理的木質(zhì)品，尤其是使用松木作為基材的，由于長期曝露在自然環(huán)境中，處理材表面常會出現(xiàn)耐候性較差的問題，經(jīng)受日曬雨淋，時間久了木材表面會老化，主要表現(xiàn)為顏色變淺即褪色甚至變灰，同時表面會出現(xiàn)開裂、翹曲、甚至腐蝕現(xiàn)象等。申請者曾經(jīng)調(diào)研了包括青島國際奧運(yùn)帆船中心、大連老虎灘海洋公園、北京通州運(yùn)河公園等地的防腐木材應(yīng)用示范項目，這些景區(qū)的棧道均采用的是經(jīng)水載型防腐劑防腐處理的木材(如ACQ和CCA)。在這些防腐木質(zhì)工程中均不同程度地存在著表面變色及開裂現(xiàn)象，有的地方由于存在著嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象已經(jīng)更換了新的防腐處理材，這也增加了這些產(chǎn)品的后期維修成本。本發(fā)明人根據(jù)木材的特性，利用化學(xué)反應(yīng)原理，經(jīng)過大量研究和試驗，發(fā)明了一種利用氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂的雙組分新型戶外木器涂料，用于防腐處理木質(zhì)工程材料表面的技術(shù)方法。采用本發(fā)明處理方法可賦予防腐處理木質(zhì)工程材料表面具有良好的抗水流失性和耐候性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于木材防腐劑處理的木質(zhì)工程材料表面涂飾的戶 外木器涂料組合物。本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用所述的組合物進(jìn)行防腐木質(zhì)工程材料的制備方法，采用本發(fā)明的方法處理的木質(zhì)材料，在提高防腐木質(zhì)工程材料抗水流失性的同時，還會有效地改善其耐候性，并賦予防腐木質(zhì)工程材料良好的戶外使用性能，從而有效地延長防腐木質(zhì)工程材料的使用壽命，降低其對周圍環(huán)境的危害。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種用于戶外使用的防腐處理木質(zhì)工程材料表面涂飾的組合物，其組份及質(zhì)量份數(shù)配比如下有機(jī)硅聚合物2-7份，聞分子樹脂1-5份，鈦氧化物2-5份，有機(jī)溶劑組份2-4份，單體混合物1-3份。有機(jī)硅聚合物是選自二甲基硅烷、聚硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷中的一種或多種；高分子樹脂是選自聚甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、雙酚A型環(huán)氧樹脂、丙烯酸丁酯中的一種或多種；鈦氧化物選自一氧化鈦或鈉米二氧化鈦的一種或多種。所述的組合物優(yōu)選組份及質(zhì)量份數(shù)配比如下有機(jī)硅聚合物4-5份，聞分子樹脂3-5份，鈦氧化物2-3份，有機(jī)溶劑組份3-4份，單體混合物2-3份。所述的組合物最優(yōu)選組份及質(zhì)量份數(shù)配比如下有機(jī)硅聚合物4. 5份，聞分子樹脂4份，
鈦氧化物2. 5份，有機(jī)溶劑組份3份，單體混合物2份。用于戶外使用的防腐處理木質(zhì)工程材料表面涂飾的方法，包括如下步驟(a) ACQ防腐劑的真空加壓浸注處理將氣干狀態(tài)的木質(zhì)材料旋切成20-40_的單板，放入真空加壓罐中，密閉容器，先抽真空至-O. 06 -O.1MPa,保持30_60min，然后導(dǎo)入ACQ防腐劑溶液，接著進(jìn)行加壓處理，壓力為1-2. 5MPa，保持60-120min，使木材能充分吸收防腐溶液，然后卸壓，取出木材；(b)調(diào)溫調(diào)濕后處理
將經(jīng)過步驟(a)浸注處理的木質(zhì)材料放入恒溫恒濕箱中，在50_90°C、相對濕度為80-95%的環(huán)境下進(jìn)行后處理10-16h ；(c)有機(jī)硅聚合物改性高分子樹酯的制備將有機(jī)硅聚合物、高分子樹脂溶于有機(jī)溶劑中，并置于帶有回流冷凝裝置和電動攪拌的四口燒瓶中，通氮氣保護(hù)，攪拌并升溫至40°C，緩慢滴加單體混合物；滴加完畢后保溫 10-30min ;升溫至 60_70°C，保溫 l_3h ；(d)氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料的制備將氧化鈦與制備的有機(jī)硅聚合物改性的高分子樹脂按照1:l(Tl 5的比例進(jìn)行混合，攪拌均勻；(e)表面涂飾處理按照木材紋理涂刷木材表面,每個試件涂3-6遍，讓氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料被木材充分吸收；涂飾完成后將試件放置3天。所述的有機(jī)溶劑組份及質(zhì)量份數(shù)配比如下醇類化合物1-8份，酯類化合物2-7份。所述的有機(jī)溶劑優(yōu)選組份及質(zhì)量份數(shù)配比如下醇類化合物3-5份，酯類化合物2-6份。所述的醇類化合物選自異丙醇、聚乙烯醇、苯氧基乙醇、丙三醇、聚乙二醇-1000中的一種或多種；所述的酯類化合物選自丙烯酸丁酯、醋酸丁酯、異氰酸酯、乙酸乙酯、苯氧羧酸酯中的一種或多種。所述的單體混合物組份及質(zhì)量份數(shù)配比如下酯類化合物1-5份，醇類化合物2-7份，酸類化合物1-7份。所述的單體混合物優(yōu)選組份及質(zhì)量份數(shù)配比如下酯類化合物3-5份，醇類化合物5-7份，酸類化合物2-3份。所述的酯類化合物選自丙烯酸丁酯、異氰酸酯、乙酸乙酯、苯氧羧酸酯、對羥基苯甲酸甲酯中的一種或多種；所述的醇類化合物選自異丙醇、聚乙烯醇、苯氧基乙醇、丙三醇、聚乙二醇-1000中的一種或多種；所述的酸類化合物選自二羥甲基丙酸、異丙酸、乙二酸、苯甲酸、甲基苯磺酸中的一種或多種。戶外木器涂料涂飾是根據(jù)防腐木質(zhì)工程材料的特性，利用化學(xué)反應(yīng)原理，在木質(zhì)材料表面進(jìn)行涂飾，達(dá)到在防腐木質(zhì)工程材料表面形成有效保護(hù)的方法。選用的樹脂分子團(tuán)較小，可滲入木材內(nèi)部，分子排列緊密，間隙小，與木材纖維結(jié)合牢固。經(jīng)涂覆后，具有防水、防紫外線、可開孔式透氣、滲透力強(qiáng)。一定程度上能抵御木材的腐朽、發(fā)霉、開裂、變形等缺陷?？朔酥俺Ｒ?guī)分子團(tuán)粒徑大，很難滲透到木材內(nèi)部，在木材表層形成漆膜、起層脫落的缺點。水性木器涂料配方挑選脂肪族的聚氨酯，如水性脂肪族聚氨酯分散體，這是因為脂肪族聚氨酯面漆比芳香族聚氨酯面漆的室外耐候性要好。傳統(tǒng)脂肪族聚氨酯面漆比芳香族聚氨酯面漆的室外耐候性強(qiáng)，且能滿足室外面漆應(yīng)用中光澤性和保色性的要求。同時，在配方中添加水性丙烯酸乳液能降低配方成本，關(guān)鍵是找到有耐候性的水性丙烯酸樹脂，如自交聯(lián)型水性丙烯酸乳液或高附著力水性丙烯酸乳液和高硬度水性丙烯酸乳液這樣的水性丙烯酸樹脂、雜化聚合物、羥基丙烯酸分散體和脂肪族聚異氰酸酯等。助劑如分散劑和包覆技術(shù)的光穩(wěn)定劑及顏料，提高了處理木質(zhì)材料的耐化學(xué)品、耐腐蝕性和耐沾污性；耐水性、打磨性和耐劃傷性也更好。在常見的成膜助劑，流平劑的基礎(chǔ)上，考慮了添加如紫外吸收劑這樣的添加劑。紫外吸收劑，如苯甲酮和苯并三唑，但不局限于此，能有選擇性的吸收有害的紫外射線并以熱的形式損耗掉。同時，為了豐富產(chǎn)品的顏色，充分考慮了顏料的選用。經(jīng)涂料涂飾處理的木質(zhì)材料的色澤穩(wěn)定性，由顏料的耐候性決定，而顏料的耐候性能主要取決于它的化學(xué)結(jié)構(gòu)和顏料粒子的粒徑大小。如氧化鐵系顏料、鉻酸鹽類顏料和釩酸鉍類顏料等，這些顏料都具有各自的優(yōu)缺點。如色譜較齊全，有鐵紅、鐵黃、鐵棕等各種色相，價格便宜，耐候性好、很好的耐光性，但也有著色力差、價格昂貴，且耐酸性不夠等缺點。有機(jī)顏料的耐候性是由其分子結(jié)構(gòu)決定的，耐候性優(yōu)良的有機(jī)顏料在化學(xué)結(jié)構(gòu)上通常有以下特點分子量較大、分子內(nèi)含鹵素原子、雜環(huán)、極性基團(tuán)、金屬原子和分子間可形成氫鍵等。此外，色漿內(nèi)顏料粒子的直徑變小，著色力提高，但耐光堅牢度會變差，因此顏料的粒徑不是越細(xì)越好，而應(yīng)控制在某一適當(dāng)?shù)姆秶畠?nèi)。高品質(zhì)色漿的細(xì)度都嚴(yán)格控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，在加入到戶外水性木器漆后只需攪拌均勻或用混勻機(jī)混合均勻即可，不用再繼續(xù)砂磨或高速分散，否則可能會因顏料細(xì)度過小而導(dǎo)致的耐候性降低。因此，本發(fā)明所述功能性戶外木器涂料采用包覆技術(shù)納米改性二氧化鈦為活性成 分之一，它在吸收太陽光和日光燈中的紫外線后，能在水分和空氣中自行分解出自由電子和空穴，由空穴激活空氣中的氧，產(chǎn)生活性氧和羥基，其與多種有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，可以將周圍的有機(jī)物質(zhì)(甲醛、乙醛、VOC等)分解為水和二氧化碳；并且可以和微生物體內(nèi)多種有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，破壞細(xì)菌結(jié)構(gòu)。因為涂料表面形成了類似如荷葉表面般致密的超微納米氟碳結(jié)構(gòu)，具有極低的表面能量，涂料的表面能量越低，就越不會被液體污染，即抗污染能力就越強(qiáng)。
通過納米技術(shù)利用結(jié)構(gòu)上的變化將傳統(tǒng)乳膠漆的原有性能提高了一個層次。由于納米級小尺寸效應(yīng)，使涂料產(chǎn)生“滲透”作用，在涂料層界面通過采用生物仿真技術(shù)，使涂料表面形成類似如荷葉表面般致密的超微納米結(jié)構(gòu)，涂料的各項性能都得到了很大的提升。有機(jī)娃聚合物是一種半有機(jī)高分子材料。其主鏈由娃原子和氧原子組成，側(cè)基卻是有機(jī)基團(tuán)，也就是說，在有機(jī)硅聚合物的分子主鏈的外面，排著一層非極性的有機(jī)基團(tuán)，這就使得它們具有良好的憎水性。由于有機(jī)硅聚合物分子結(jié)構(gòu)的特點，使得其分子間的作用力較弱。引起的后果是，一方面具有優(yōu)異的耐低溫性，在-60°C溫度下還保持良好的彈性，而另一方面其機(jī)械強(qiáng)度較低，難以承受因氣溫變化引起的伸縮和變形。因此，有機(jī)硅聚合物雖有很好的憎水防水性，但也不適宜單獨用作防水材料的基料。用有機(jī)硅聚合物分子中的硅醇基與高分子樹脂中的羧基進(jìn)行化學(xué)接枝改性。得到接枝共聚物。正是為了集兩種聚合物性能之長，起到優(yōu)勢互補(bǔ)的作用。將本發(fā)明所述的有機(jī)硅聚合物混合物溶于有機(jī)溶劑中，并置于帶有回流裝置和電動攪拌的四口燒瓶中，通氮氣保護(hù)，攪拌并升溫至40°C，緩慢滴加本發(fā)明所述的高分子樹脂混合單體，滴加完畢后保溫10-30min。升溫至60_70°C，保 溫 l_3h。(d)氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料的制備將本發(fā)明所述的氧化鈦化合物與本發(fā)明所述制備的有機(jī)硅聚合物改性的高分子樹脂按照1/10-1/5的比例進(jìn)行混合，攪拌均勻。(e)表面涂飾處理按照木材紋理涂刷木材表面,每個試件涂刷3-6遍，讓氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料被木材充分吸收。涂飾完成后將試件放置3d，之后按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢測性能。本發(fā)明所述的制備方法，其中有機(jī)溶劑中的醇類化合物選自異丙醇、聚乙烯醇、苯氧基乙醇、丙三醇、聚乙二醇-1000中的一種或多種。優(yōu)選的醇類化合物選自異丙醇、聚乙烯醇、苯氧基乙醇、聚乙二醇-1000中的一種或多種。更優(yōu)選的醇類化合物選自聚乙烯醇、苯氧基乙醇、聚乙二醇-1000中的一種或多種。本發(fā)明所述的制備方法，其中有機(jī)溶劑中的酯類化合物選自丙烯酸丁酯、醋酸丁酯、異氰酸酯、乙酸乙酯、苯氧羧酸酯中的一種或多種。優(yōu)選的酯類化合物選自丙烯酸丁酯、異氰酸酯、乙酸乙酯、苯氧羧酸酯中的一種或多種。更優(yōu)選的酯類化合物選自丙烯酸丁酯、異氰酸酯、苯氧羧酸酯中的一種或多種。本發(fā)明所述的制備方法，其中單體混合物中酯類化合物選自選自丙烯酸丁酯、異氰酸酯、乙酸乙酯、苯氧羧酸酯、尼泊金酯(對羥基苯甲酸甲、乙、丙、丁酯)中的一種或多種。優(yōu)選的酯類化合物選自選自丙烯酸丁酯、異氰酸酯、苯氧羧酸酯、對羥基苯甲酸甲酯中的一種或多種。更優(yōu)選的酯類化合物選自選自丙烯酸丁酯、異氰酸酯、乙酸乙酯中的一種或多種。本發(fā)明所述的制備方法，其中單體混合物中醇類化合物選自異丙醇、聚乙烯醇、苯氧基乙醇、丙三醇、聚乙二醇-1000中的一種或多種。優(yōu)選的醇類化合物選自聚乙烯醇、苯氧基乙醇、丙三醇、聚乙二醇-1000中的一種或多種。更優(yōu)選的醇類化合物選自聚乙烯醇、苯氧基乙醇、聚乙二醇-1000中的一種或多種。本發(fā)明所述的制備方法，其中單體混合物中酸類化合物選自二羥甲基丙酸、異丙酸、乙二酸、苯甲酸、甲基苯磺酸中的一種或多種。優(yōu)選的酸類化合物選自二羥甲基丙酸、異丙酸、乙二酸、苯甲酸中的一種或多種。更優(yōu)選的酸類化合物選自二羥甲基丙酸、異丙酸、乙二酸中的一種或多種。有益效果按本發(fā)明所述制備兼具抗水流失性及耐候性的防腐木質(zhì)工程材料的方法，通過表面涂飾技術(shù)使防腐木質(zhì)工程材料表面形成均勻的有機(jī)涂膜，不但增加了木質(zhì)工程材料的表面裝飾性，同時賦予了防腐木質(zhì)工程材料良好的抗水性及耐候性，提高了防腐木質(zhì)工程材料在戶外使用時的性能，可以有效延長其使用壽命，降低其對環(huán)境造成的危害。按本發(fā)明制備方法獲得的防腐木質(zhì)工程材料，其中有效成分銅的流失率可由未經(jīng)任何處理時的90%以上，下降為8%_15% ;經(jīng)老化試驗后，處理材表面的色品指數(shù)Λ a*、Λ b*、明度差Λ L*和色差Λ Ε*的變化均要明顯小于未處理材，處理材的重量損失率僅為5%-8%，強(qiáng)度損失僅為5%-12%。
具體實施例方式以下實施實例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實施例1(a)木材防腐劑的真空加壓浸注處理將氣干狀態(tài)的鋸材放入真空加壓罐中，密閉容器，先抽真空至-O. 06MPa,保持60min,然后導(dǎo)入一定濃度的木材防腐劑溶液，接著進(jìn)行加壓處理，壓力為1. 5MPa，保持IOOmin,使木材能充分吸收防腐溶液，然后卸壓，取出木材。(b)調(diào)溫調(diào)濕后處理將經(jīng)過步驟(a)浸注處理的楊木單板放置在50°C、相對濕度為80%的環(huán)境下進(jìn)行后處理12h。(c)有機(jī)硅聚合物改性高分子樹酯的制備將4g的乙烯基三甲氧基硅烷、3g的聚甲基丙烯酸三氟乙酯溶于2g的有機(jī)溶劑中(由Ig的異丙醇、Ig的丙烯酸丁酯組成)，并置于帶有回流裝置和電動攪拌的四口燒瓶中，通氮氣保護(hù)，攪拌并升溫至40°c，緩慢滴加Ig的單體混合物(由O. 2g的丙烯酸丁酯、O. 3g的乙二酸和O. 5g的異丙醇組成)。滴加完畢后保溫30min，升溫至70°C，保溫lh。(d)氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料的制備將2g的納米二氧化鈦與有機(jī)硅聚合物改性的聚丙烯酸樹脂按照1/8的比例進(jìn)行混合，攪拌均勻。(e)表面涂飾處理按照木材紋理涂刷木材表面，每個試件涂3遍，讓納米二氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料被木材充分吸收。涂飾完成后將試件放置7d進(jìn)行干燥，即制備出兼具防水流失性及耐候性的防腐木質(zhì)工程材料。采用美國木材防腐協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)AWPA El 1-09標(biāo)準(zhǔn)《水載型木材防腐劑中有效成分的流失試驗方法》檢測其中有效成分銅的流失率為11% ;參照美國材料與實驗協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ASTMG154-06《人工氣候加速老化試驗方法》檢測其重量損失僅為9%，強(qiáng)度損失僅為10%，處理材表面的色品指數(shù)Λ a*、Λ b*、明度差Λ L*和色差Λ Ε*的變化均較小。實施例2
(a)木材防腐劑的真空加壓浸注處理將氣干狀態(tài)的鋸材放入真空加壓罐中，密閉容器，先抽真空至-O.1MPa,保持30min,然后導(dǎo)入一定濃度的木材防腐劑溶液，接著進(jìn)行加壓處理，壓力為IMPa，保持60min,使木材能充分吸收防腐溶液，然后卸壓，取出木材。(b)調(diào)溫調(diào)濕后處理將經(jīng)過步驟(a)浸注處理的楊木單板放置在70°C、相對濕度為80%的環(huán)境下進(jìn)行后處理10h。(c)有機(jī)硅聚合物改性高分子樹酯的制備將2g的二甲基硅烷、Ig的甲基丙烯酸甲酯溶于3g的有機(jī)溶劑中(由Ig的聚乙烯醇和2g的醋酸丁酯組成)，并置于帶有回流裝置和電動攪拌的四口燒瓶中，通氮氣保護(hù)，攪 拌并升溫至40°C,緩慢滴加2g的單體混合物(O. 5g的異氰酸酯、Ig的聚乙烯醇和O. 5g的異丙酸組成)。滴加完畢后保溫lOmin，升溫至60 C，保溫3h。(d)氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料的制備將3. 5g的納米二氧化鈦與有機(jī)硅聚合物改性的聚丙烯酸樹脂按照1/10的比例進(jìn)行混合，攪拌均勻。(e)表面涂飾處理按照木材紋理涂刷木材表面，每個試件涂3遍，讓納米一氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料被木材充分吸收。涂飾完成后將試件放置3d進(jìn)行干燥，即制備出兼具防水流失性及耐候性的防腐木質(zhì)工程材料。采用美國木材防腐協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)AWPA El 1-09標(biāo)準(zhǔn)《水載型木材防腐劑中有效成分的流失試驗方法》檢測其中有效成分銅的流失率為14% ;參照美國材料與實驗協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ASTMG154-06《人工氣候加速老化試驗方法》檢測其重量損失僅為8%，強(qiáng)度損失僅為10%，處理材表面的色品指數(shù)Λ a*、Λ b*、明度差Λ L*和色差Λ Ε*的變化均較小。實施例3(a)木材防腐劑的真空加壓浸注處理將氣干狀態(tài)的鋸材放入真空加壓罐中，密閉容器，先抽真空至-O. 07MPa，保持30min，然后導(dǎo)入防腐劑溶液，接著進(jìn)行加壓處理，壓力為-2. 5MPa，保持120min，使木材能充分吸收防腐溶液，然后卸壓，取出木材。(b)調(diào)溫調(diào)濕后處理將經(jīng)過步驟(a)浸注處理的楊木單板放置在90°C、相對濕度為95%的環(huán)境下進(jìn)行后處理16h。(c)有機(jī)硅聚合物改性高分子樹酯的制備將7g的聚硅氧烷、5g的雙酚A型環(huán)氧樹脂溶于4g的有機(jī)溶劑中(由2. 2g的苯氧基乙醇、1. Sg的異氰酸酯組成)，并置于帶有回流裝置和電動攪拌的四口燒瓶中，通氮氣保護(hù)，攪拌并升溫至40°c，緩慢滴加3g的單體混合物(O. Sg的乙酸乙酯、1.1g的苯氧基乙醇和1.1g的乙二酸組成)。滴加完畢后保溫30min，升溫至70°C，保溫2h。(d)氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料的制備將5g的納米二氧化鈦與有機(jī)硅聚合物改性的環(huán)氧樹脂按照1/5的比例進(jìn)行混合，攪拌均勻。
(e)表面涂飾處理按照木材紋理涂刷木材表面，每個試件涂3遍，讓納米一氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料 被木材充分吸收。涂飾完成后將試件放置3d進(jìn)行干燥，即制備出兼具防水流失性及耐候性的防腐木質(zhì)工程材料。采用美國木材防腐協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)AWPA E11-09標(biāo)準(zhǔn)《水載型木材防腐劑中有效成分的流失試驗方法》檢測其中有效成分銅的流失率為10% ;參照美國材料與實驗協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ASTMG154-06《人工氣候加速老化試驗方法》檢測其重量損失僅為7%，強(qiáng)度損失僅為8%，處理材表面的色品指數(shù)Λ a*、Λ b*、明度差Λ L*和色差Λ Ε*的變化均較小。實施例4(a) ACQ木材防腐劑的真空加壓浸潰處理將氣干狀態(tài)的鋸材置于真空加壓處理罐中，密閉容器，先抽真空至-O. 09MPa，保持30min,然后導(dǎo)入木材防腐劑溶液，接著進(jìn)行加壓處理，壓力為IMPa，保持60min，使木材能充分吸收防腐劑溶液，然后卸壓，取出木材。(b)調(diào)溫調(diào)濕后處理將經(jīng)過步驟(a)浸注處理的馬尾松樣品放置在70°C、相對濕度為80%的環(huán)境下進(jìn)行后處理I Oh。(c)有機(jī)硅聚合物改性高分子樹酯的制備將4. 5g的苯基三甲氧基硅烷、4g的丙烯酸丁酯溶于3g的有機(jī)溶劑中(由Ig的丙三醇、2g的乙酸乙酯組成)，并置于帶有回流裝置和電動攪拌的四口燒瓶中，通氮氣保護(hù)，攪拌并升溫至40°C,緩慢滴加2g的單體混合物(由O. 6g的苯氧羧酸酯、O. 4g的甲基苯磺酸和Ig的聚乙二醇-1000組成)。滴加完畢后保溫30min，升溫至60°C，保溫2h。(d)氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料的制備將2. 5g的納米一氧化鈦與有機(jī)硅聚合物改性的丙烯酸樹脂按照1/5的比例進(jìn)行混合，攪拌均勻。(e)表面涂飾處理按照木材紋理涂刷木材表面，每個試件涂3遍，讓納米一氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料被木材充分吸收。涂飾完成后，將試件放置7d，進(jìn)行干燥，即制備出兼具防水流失性及耐候性的防腐木質(zhì)工程材料。采用美國木材防腐協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)AWPA El 1-09標(biāo)準(zhǔn)《水載型木材防腐劑中有效成分的流失試驗方法》檢測，其中有效成分銅的流失率為8% ;參照美國材料與實驗協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ASTMG154-06《人工氣候加速老化試驗方法》檢測其重量損失僅為10%，強(qiáng)度損失僅為12%，處理材表面的色品指數(shù)Λ a*、A b*、明度差Λ L*和色差Λ Ε*的變化均較小。實施例5(a) ACQ木材防腐劑的真空加壓浸潰處理將氣干狀態(tài)的鋸材置于真空加壓處理罐中，密閉容器，先抽真空至-O. 06MPa，保持60min,然后導(dǎo)入木材防腐劑溶液,接著進(jìn)行加壓處理，壓力為2MPa,保持60min,使木材能充分吸收防腐劑溶液，然后卸壓，取出木材。(b)調(diào)溫調(diào)濕后處理將經(jīng)過步驟(a)浸注處理的馬尾松樣品放置在90°C、相對濕度為80%的環(huán)境下進(jìn)行后處理I Oh。(c)有機(jī)硅聚合物改性高分子樹酯的制備將2g的聚硅氧烷、2. 5g的二甲基硅烷、4g的甲基丙烯酸甲酯溶于3g的有機(jī)溶劑中(由1. Sg的聚乙二醇-1000、0. 4g的苯氧羧酸酯、O. Sg的乙酸乙酯組成)，并置于帶有回流裝置和電動攪拌的四口燒瓶中，通氮氣保護(hù)，攪拌并升溫至40°C，緩慢滴加3g的單體混合物(由Ig的對輕基苯甲酸甲酯、O. 4g的苯甲酸、O. 4g的二輕甲基丙酸和1. 2g的丙三醇組成)。滴加完畢后保溫30min，升溫至70V，保溫lh。(d)氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料的制備將3. 5g的納米一氧化鈦與有機(jī)硅聚合物改性的丙烯酸樹脂按照1/8的比例進(jìn)行 混合，攪拌均勻。(e)表面涂飾處理按照木材紋理涂刷木材表面，每個試件涂3遍，讓納米一氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料被木材充分吸收。涂飾完成后，將試件放置7d，進(jìn)行干燥，即制備出兼具防水流失性及耐候性的防腐木質(zhì)工程材料。采用美國木材防腐協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)AWPA El 1-09標(biāo)準(zhǔn)《水載型木材防腐劑中有效成分的流失試驗方法》檢測，其中有效成分銅的流失率為9% ;參照美國材料與實驗協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ASTMG154-06《人工氣候加速老化試驗方法》檢測其重量損失僅為8%，強(qiáng)度損失僅為7%，處理材表面的色品指數(shù)Λ a*、Λ b*、明度差Λ L*和色差Λ Ε*的變化均較小。實施例6(a) ACQ木材防腐劑的真空加壓浸潰處理將氣干狀態(tài)的鋸材置于真空加壓處理罐中，密閉容器，先抽真空至-O.1MPa，保持30min,然后導(dǎo)入木材防腐劑溶液，接著進(jìn)行加壓處理，壓力為IMPa，保持60min，使木材能充分吸收防腐劑溶液，然后卸壓，取出木材。(b)調(diào)溫調(diào)濕后處理將經(jīng)過步驟(a)浸注處理的馬尾松樣品放置在70°C、相對濕度為80%的環(huán)境下進(jìn)行后處理15h。(c)有機(jī)硅聚合物改性高分子樹酯的制備將Ig的_■甲基娃燒、將2g的聚娃氧燒、2. 5g的苯基二甲氧基娃燒、4g的丙稀酸丁酯溶于4g的有機(jī)溶劑中(由Ig的聚乙二醇-1000、lg的丙三醇、Ig的苯氧羧酸酯、O. 5g的丙烯酸丁酯O. 5g的醋酸丁酯組成)，并置于帶有回流裝置和電動攪拌的四口燒瓶中，通氮氣保護(hù)，攪拌并升溫至40°C，緩慢滴加3g的單體混合物(由O. 4g的對羥基苯甲酸甲酯、O. 6g的苯氧羧酸酯、O. 4g的苯甲酸、O. 4g的二輕甲基丙酸、O. 2g的異丙酸和O. 4g的丙三醇、O. 6g的苯氧基乙醇組成)。滴加完畢后保溫30min，升溫至70°C，保溫lh。(d)氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料的制備將3g的納米一氧化鈦與有機(jī)硅聚合物改性的丙烯酸樹脂按照1/10的比例進(jìn)行混合，攪拌均勻。(e)表面涂飾處理按照木材紋理涂刷木材表面，每個試件涂3遍，讓納米一氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料被木材充分吸收。涂飾完成后，將試件放置7d，進(jìn)行干燥，即制備出兼具防水流失性及耐候性的防腐木質(zhì)工程材料。采用美國木材防腐協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)AWPA El 1-09標(biāo)準(zhǔn)《水載型木材防腐劑中有效成分的流失試驗方法》檢測，其中有效成分銅的流失率為8% ;參照美國材料與實驗協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ASTMG154-06《人工氣候加速老化試驗方法》檢測其重量損失僅為5%，強(qiáng)度損失僅為6%，處理材表面的色品指數(shù)Λ a*、Λ b*、明度差Λ L*和色差Λ Ε*的變化均較小。實施例7(a)木材防腐劑的真空加壓浸注處理將氣干狀態(tài)的鋸材放入真空加壓罐中，密閉容器，先抽真空至-O. 07MPa，保持30min，然后導(dǎo)入防腐劑溶液，接著進(jìn)行加壓處理，壓力為-2. 5MPa，保持120min，使木材能充分吸收防腐溶液，然后卸壓，取出木材。(b)調(diào)溫調(diào)濕后處理 將經(jīng)過步驟(a)浸注處理的楊木單板放置在90°C、相對濕度為95%的環(huán)境下進(jìn)行后處理16h。(c)有機(jī)硅聚合物改性高分子樹酯的制備將7g的聚硅氧烷、2g的雙酚A型環(huán)氧樹脂、Ig的丙烯酸丁酯溶于4g的有機(jī)溶劑中(由O. 5g的苯氧基乙醇、Ig的丙三醇、Ig的異丙醇、O. 5g的丙烯酸丁酯、O. 5g的醋酸丁酯、O. 5g的異氰酸酯組成)，并置于帶有回流裝置和電動攪拌的四口燒瓶中，通氮氣保護(hù)，攪拌并升溫至40°C，緩慢滴加3g的單體混合物(由Ig的乙酸乙酯、O. 2g的苯氧基乙醇、O. 2g的聚乙烯醇、O. 2g的聚乙二醇-1000和1. 4g的乙二酸組成)。滴加完畢后保溫30min，升溫至70°C，保溫2h。(d)氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料的制備將3g的納米二氧化鈦與有機(jī)硅聚合物改性的丙烯酸樹脂按照1/5的比例進(jìn)行混合，攪拌均勻。(e)表面涂飾處理按照木材紋理涂刷木材表面，每個試件涂3遍，讓納米一氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料被木材充分吸收。涂飾完成后將試件放置3d進(jìn)行干燥，即制備出兼具防水流失性及耐候性的防腐木質(zhì)工程材料。采用美國木材防腐協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)AWPA El 1-09標(biāo)準(zhǔn)《水載型木材防腐劑中有效成分的流失試驗方法》檢測其中有效成分銅的流失率為8% ;參照美國材料與實驗協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ASTMG154-06《人工氣候加速老化試驗方法》檢測其重量損失僅為8%，強(qiáng)度損失僅為10%，處理材表面的色品指數(shù)Λ a*、Λ b*、明度差Λ L*和色差Λ Ε*的變化均較小。實施例8(a) ACQ木材防腐劑的真空加壓浸潰處理將氣干狀態(tài)的鋸材置于真空加壓處理罐中，密閉容器，先抽真空至-O. 09MPa，保持30min,然后導(dǎo)入木材防腐劑溶液，接著進(jìn)行加壓處理，壓力為IMPa，保持60min，使木材能充分吸收防腐劑溶液，然后卸壓，取出木材。(b)調(diào)溫調(diào)濕后處理將經(jīng)過步驟(a)浸注處理的馬尾松樣品放置在70°C、相對濕度為80%的環(huán)境下進(jìn)行后處理I Oh。
(c)有機(jī)硅聚合物改性高分子樹酯的制備將4. 5g的苯基三甲氧基硅烷、2g的聚甲基丙烯酸三氟乙酯、2g的甲基丙烯酸甲酯溶于3g的有機(jī)溶劑中(由1. 4g的丙三醇、1. 6g的乙酸乙酯組成)，并置于帶有回流裝置和電動攪拌的四口燒瓶中，通氮氣保護(hù)，攪拌并升溫至40°C，緩慢滴加3g的單體混合物(由O. 9g的苯氧羧酸酯、O. 2g的苯甲酸、O. 2g的乙二酸、O. 2g的甲基苯磺酸和1. 5g的聚乙二醇-1000組成)。滴加完畢后保溫30min，升溫至60°C，保溫2h。(d)氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料的制備將2g的納米一氧化鈦與有機(jī)硅聚合物改性的丙烯酸樹脂按照1/5的比例進(jìn)行混合，攪拌均勻。(e)表面涂飾處理
按照木材紋理涂刷木材表面，每個試件涂3遍，讓納米一氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料被木材充分吸收。涂飾完成后，將試件放置7d，進(jìn)行干燥，即制備出兼具防水流失性及耐候性的防腐木質(zhì)工程材料。采用美國木材防腐協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)AWPA E11-09標(biāo)準(zhǔn)《水載型木材防腐劑中有效成分的流失試驗方法》檢測，其中有效成分銅的流失率為10% ;參照美國材料與實驗協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)ASTMG154-06《人工氣候加速老化試驗方法》檢測其重量損失僅為10%，強(qiáng)度損失僅為8%，處理材表面的色品指數(shù)Λ a*、A b*、明度差Λ L*和色差Λ Ε*的變化均較小。
權(quán)利要求
1.一種戶外使用的防腐處理木質(zhì)工程材料表面涂飾的組合物，其特征在于，組份及質(zhì)量份數(shù)配比如下 有機(jī)硅聚合物 2-7份， 高分子樹脂 1-5份， 鈦氧化物2-5份， 有機(jī)溶劑組份 2-4份 單體混合物 1-3份 有機(jī)硅聚合物是選自二甲基硅烷、聚硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷中的一種或多種； 高分子樹脂是選自聚甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、雙酚A型環(huán)氧樹脂、丙烯酸丁酯中的一種或多種； 鈦氧化物選自一氧化鈦或鈉米二氧化鈦的一種或多種。
2.如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于，組份及質(zhì)量份數(shù)配比如下 有機(jī)硅聚合物 4-5份， 高分子樹脂 3-5份， 鈦氧化物2-3份， 有機(jī)溶劑組份 3-4份， 單體混合物 2-3份。
3.如權(quán)利要求1或2所述的組合物，其特征在于，組份及質(zhì)量份數(shù)配比如下 有機(jī)硅聚合物 4. 5份， 高分子樹脂 4份， 鈦氧化物2. 5份， 有機(jī)溶劑組份 3份， 單體混合物 2份。
4.用于戶外使用的防腐處理木質(zhì)工程材料表面涂飾的方法，其特征是包括如下步驟 (a)ACQ防腐劑的真空加壓浸注處理 將氣干狀態(tài)的木質(zhì)材料旋切成20-40_的單板，放入真空加壓罐中，密閉容器，先抽真空至-0. 06 -0.1MPa,保持30-60min，然后導(dǎo)入ACQ防腐劑溶液，接著進(jìn)行加壓處理，壓力為1-2. 5MPa，保持60-120min，使木材能充分吸收防腐溶液，然后卸壓，取出木材； (b)調(diào)溫調(diào)濕后處理 將經(jīng)過步驟(a)浸注處理的木質(zhì)材料放入恒溫恒濕箱中，在50-90°C、相對濕度為80-95%的環(huán)境下進(jìn)行后處理10-16h ； (c)有機(jī)硅聚合物改性高分子樹酯的制備 將有機(jī)硅聚合物、高分子樹脂溶于有機(jī)溶劑中，并置于帶有回流冷凝裝置和電動攪拌的四口燒瓶中，通氮氣保護(hù)，攪拌并升溫至40°C，緩慢滴加單體混合物；滴加完畢后保溫10-30min ;升溫至 60_70°C，保溫 l_3h ； (d)氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料的制備 將氧化鈦與制備的有機(jī)硅聚合物改性的高分子樹脂按照1:l(Tl 5的比例進(jìn)行混合，攪拌均勻；(e)表面涂飾處理 按照木材紋理涂刷木材表面，每個試件涂3-6遍，讓氧化鈦改性有機(jī)硅聚合樹脂涂料被木材充分吸收；涂飾完成后將試件放置3天。
5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述的有機(jī)溶劑組份及質(zhì)量份數(shù)配比如下 醇類化合物 1-8份， 酯類化合物 2-7份。
6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述的有機(jī)溶劑組份及質(zhì)量份數(shù)配比如下 醇類化合物 3-5份， 酯類化合物 2-6份。
7.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述的醇類化合物選自異丙醇、聚乙烯醇、苯氧基乙醇、丙三醇、聚乙二醇-1000中的一種或多種；所述的酯類化合物選自丙烯酸丁酯、醋酸丁酯、異氰酸酯、乙酸乙酯、苯氧羧酸酯中的一種或多種。
8.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述的單體混合物組份及質(zhì)量份數(shù)配比如下 酯類化合物 1-5份， 醇類化合物 2-7份， 酸類化合物 1-7份。
9.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述的單體混合物組份及質(zhì)量份數(shù)配比如下 酯類化合物 3-5份， 醇類化合物 5-7份， 酸類化合物 2-3份。
10.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述的酯類化合物選自丙烯酸丁酯、異氰酸酯、乙酸乙酯、苯氧羧酸酯、對羥基苯甲酸甲酯中的一種或多種；所述的醇類化合物選自異丙醇、聚乙烯醇、苯氧基乙醇、丙三醇、聚乙二醇-1000中的一種或多種；所述的酸類化合物選自二羥甲基丙酸、異丙酸、乙二酸、苯甲酸、甲基苯磺酸中的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明涉及戶外使用的防腐處理木質(zhì)工程材料表面涂飾的組合物及方法；有機(jī)硅聚合物、高分子樹脂、鈦氧化物、有機(jī)溶劑組份和單體混合物。通過表面涂飾技術(shù)使防腐木質(zhì)工程材料表面形成有機(jī)涂膜，增加了木質(zhì)工程材料的表面裝飾性，同時賦予了防腐木質(zhì)工程材料良好的抗水性及耐候性，提高了防腐木質(zhì)工程材料在戶外使用的性能，有效延長其使用壽命，降低對環(huán)境造成的危害。本發(fā)明獲得的防腐木質(zhì)工程材料，其中有效成分銅的流失率由未經(jīng)任何處理時的90%以上，下降為8%-15%；經(jīng)老化試驗后，處理材表面的色品指數(shù)△a*、△b*、明度差△L*和色差△E*的變化均要明顯小于未處理材，處理材的重量損失率為5%-8%，強(qiáng)度損失為5%-12%。
文檔編號C09D7/12GK103013328SQ20121057628
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者于麗麗, 馬曉軍, 朱禮智, 楊紅梅, 朱俊艷, 劉辛燕 申請人:天津科技大學(xué)