室溫反應(yīng)制備用于木質(zhì)材料表面uv超疏水聚酰亞胺涂料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種室溫反應(yīng)制備用于木質(zhì)材料表面的具有優(yōu)良封閉性能的UV超疏水聚酰亞胺涂料及其制備方法。屬于涂料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]聚酰亞胺是一類(lèi)分子結(jié)構(gòu)含酰亞胺官能團(tuán)的芳雜環(huán)高分子化合物，具有優(yōu)良的機(jī)械性能，熱分解溫度達(dá)600°C，是迄今聚合物中熱穩(wěn)定性最高的品種之一。目前各國(guó)都在將聚酰亞胺的研究、開(kāi)發(fā)及利用列入21世紀(jì)最有希望的聚合物之一。聚酰亞胺，因其在性能方面的突出特點(diǎn)，無(wú)論是作為結(jié)構(gòu)材料或是作為功能性材料，其巨大的應(yīng)用前景已經(jīng)得到充分的認(rèn)識(shí)，被稱(chēng)為是"解決問(wèn)題的能手〃。但是現(xiàn)有的聚酰亞胺主要由二元酐和二元胺合成，首先利用二元酐和二元胺在極性溶劑中反應(yīng)生成聚酰胺酸，然后經(jīng)過(guò)高溫加熱(大于300°C )脫水成環(huán)為聚酰亞胺，這種制備方法的優(yōu)點(diǎn)是原料來(lái)源較廣，合成也較容易。木質(zhì)材料作為一種歷史悠久的天然材料，一直以來(lái)在各個(gè)行業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用。但是由于木質(zhì)材料不能耐受高溫、吸潮、易燃，無(wú)法承受大于300°C的高溫加熱，因此在木質(zhì)材料表面制備聚酰亞胺涂膜受到了嚴(yán)重限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種室溫反應(yīng)能夠快速制備用于木質(zhì)材料表面的UV超疏水聚酰亞胺涂料及制備方法，利用馬來(lái)酸酐改性聚酰胺酸與馬來(lái)酸酐生成的聚酰胺酸，加之特殊形貌碳納米管、苯乙烯、光引發(fā)劑、1，4-二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷的引入，降低體系的固化溫度，所以有效解決了聚酰胺酸轉(zhuǎn)化溫度高、固化慢的問(wèn)題，且可用于木質(zhì)材料表面時(shí)呈現(xiàn)超疏水性能。同時(shí)獲得的聚酰亞胺涂膜具有優(yōu)良漆膜優(yōu)良封閉性能和耐熱性能。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:一種室溫反應(yīng)制備可用于木質(zhì)材料表面的UV超疏水聚酰亞胺涂料，其特征在于由以下重量份制成:
15?40份的均苯四甲酸二酐，
15?40份的4，4’ - 二氨基二苯醚，
10?30份的N-甲基吡咯烷酮，
1?10份的馬來(lái)酸酐，
10?30份的苯乙烯，
1?5份的光引發(fā)劑，
0.1?2份的流平劑，
0.1?1份的1，4- 二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷，
0.1?3份的特殊形貌碳納米管，其中所述光引發(fā)劑為1-羥基環(huán)己基苯基甲酮，上述流平劑為聚醚改性三硅氧烷。
[0005]—種室溫反應(yīng)制備可用于木質(zhì)材料表面的UV超疏水聚酰亞胺涂料的制備方法，包括以下步驟: (一)、將均苯四甲酸二酐、N-甲基吡咯烷酮、4，4’-二氨基二苯醚依次加入到攪拌釜中，攪拌均勻，其中均苯四甲酸二酐重量份數(shù)控制在15?40份，N-甲基吡咯烷酮重量份數(shù)控制在10?30份，4，4’ - 二氨基二苯醚重量份數(shù)控制在15?40份；
(二)、體系在3000-5000r/min轉(zhuǎn)速條件下室溫分散24_48h；
(三)、再向上述體系中依次加入馬來(lái)酸酐、苯乙烯，調(diào)節(jié)至適當(dāng)黏度，其中馬來(lái)酸酐重量份數(shù)控制在1?10份，苯乙稀重量份數(shù)控制在10?30份；
(四)、體系在3000-5000r/min轉(zhuǎn)速條件下室溫分散24_48h；
(五)、反應(yīng)結(jié)束后，在高速攪拌條件下緩慢滴加1，4-二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷、光引發(fā)劑1-羥基環(huán)己基苯基甲酮和流平劑聚醚改性三硅氧烷，最后添加特殊形貌碳納米管，1，4- 二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷重量份數(shù)控制在0.1?1份，光引發(fā)劑重量份數(shù)控制在1?5份，流平劑重量份數(shù)控制在0.1?2.份，特殊形貌碳納米管重量份數(shù)控制在0.1?3份，所得產(chǎn)物即為所述室溫反應(yīng)制備可用于木質(zhì)材料表面的UV超疏水聚酰亞胺涂料。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):由于通過(guò)均苯四甲酸二酐和4，4’ -二氨基二苯醚在N-甲基吡咯烷酮中室溫下反應(yīng)生成聚酰胺酸，而后聚酰胺酸與馬來(lái)酸酐在室溫下反應(yīng)，制備出不飽和預(yù)聚物，并引入光引發(fā)劑、苯乙烯、1，4-二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷、特殊形貌碳納米管、流平劑等原料制備可用于木質(zhì)材料表面的UV超疏水聚酰亞胺涂料。N-甲基吡咯烷酮可溶解均苯四甲酸二酐和4，4’ - 二氨基二苯醚，反應(yīng)生成聚酰胺酸。聚酰胺酸與馬來(lái)酸酐脫水加成反應(yīng)生成含有不飽和雙鍵的預(yù)聚物，溶解在苯乙烯中，作為UV固化涂料的預(yù)聚物。光引發(fā)劑在UV照射下產(chǎn)生活潑的游離鍵，促進(jìn)苯乙烯在UV照射下產(chǎn)生的活性單體與UV固化涂料的預(yù)聚物發(fā)生連鎖反應(yīng)，同時(shí)催化劑1，4-二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷和特殊形貌碳納米管促進(jìn)UV固化涂料的預(yù)聚物中羧基-C00H和-NH-脫去水分子，最終聚合生成大分子聚酰亞胺固化成膜。再加上特殊形貌碳納米管，表面呈化學(xué)惰性，使聚酰亞胺涂膜具有良好封閉性能、超水性、耐溫、耐候等優(yōu)良性能。這種具有優(yōu)良化學(xué)惰性的聚酰亞胺涂料，在涂于木質(zhì)材料表面形成涂膜時(shí)，具有很高的光固化速率且具有較好的疏水性、附著力、抗沖擊強(qiáng)度和耐溫性，保證聚酰亞胺涂料制品的使用性能。再加上本發(fā)明中的輔助組份流平劑，使聚酰亞胺涂料具有很低的表面張力和很好的展著性，更進(jìn)一步確保了聚酰亞胺涂料的性能。簡(jiǎn)單地說(shuō)本發(fā)明是利用馬來(lái)酸酐改性聚酰胺酸與馬來(lái)酸酐生成的聚酰胺酸，加之特殊形貌碳納米管、苯乙烯、光引發(fā)劑、1，4-二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷的引入，降低了體系的固化溫度，所以有效解決了聚酰胺酸轉(zhuǎn)化溫度高、固化慢的問(wèn)題，且可用于木質(zhì)材料表面時(shí)呈現(xiàn)超疏水性能。另外本發(fā)明還根據(jù)制備方法的特點(diǎn)，除了對(duì)各配方組分進(jìn)行設(shè)定，還要求使用催化劑進(jìn)行UV反應(yīng)，提出了相應(yīng)的工藝流程與技術(shù)參數(shù)，以此來(lái)有效控制室溫反應(yīng)制備可用于木質(zhì)材料表面的UV超疏水聚酰亞胺涂料的性能。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本發(fā)明所述室溫反應(yīng)制備可用于木質(zhì)材料表面的UV超疏水聚酰亞胺涂料的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]—種室溫反應(yīng)制備可用于木質(zhì)材料表面的UV超疏水聚酰亞胺涂料，包括由以下重量份制成:
15?40份的均苯四甲酸二酐，
15?40份的4，4’ - 二氨基二苯醚，
10?30份的N-甲基吡咯烷酮，
1?10份的馬來(lái)酸酐，
10?30份的苯乙烯，
1?5份的光引發(fā)劑，
0.1?2份的流平劑，
0.1?1份的1，4- 二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷，
0.1?3份的特殊形貌碳納米管，其中所述光引發(fā)劑為1-羥基環(huán)己基苯基甲酮，上述流平劑為聚醚改性三硅氧烷。
[0009]原料光引發(fā)劑為1-羥基環(huán)己基苯基甲酮，用于室溫反應(yīng)制備可用于木質(zhì)材料表面的UV超疏水聚酰亞胺涂料時(shí)，是一種高效的引發(fā)劑，引發(fā)效率高，紫外吸收范圍廣。流平劑為聚醚改性三硅氧烷，是一種非離子型表面活性劑，用于室溫反應(yīng)制備可用于木質(zhì)材料表面的UV超疏水聚酰亞胺涂料時(shí)，具有很低的表面張力和超級(jí)的展著性。
[0010]采用的特殊形貌碳納米管，具有優(yōu)異的電子、機(jī)械、力學(xué)等性能，尤其是對(duì)電子和空穴都具有超高的迀移率，少量特殊形貌碳納米管的加入可以分散在涂料中，在UV下能夠產(chǎn)生自由基，加速光固化效率。同時(shí)單壁碳納米管表面呈現(xiàn)化學(xué)惰性，使UV聚酰亞胺涂料具有超疏水性能。上述特殊形貌碳納米管優(yōu)選方案為單壁碳納米管。
[0011]所述的室溫反應(yīng)制備可用于木質(zhì)材料表面的UV超疏水聚酰亞胺涂料，包括由以下重量份制成:17?40份的均苯四甲酸二酐，17?40份的4，4’ - 二氨基二苯醚，12?30份的N-甲基吡咯烷酮，1?8份的馬來(lái)酸酐，12?25份的苯乙烯，1?5份的光引發(fā)劑，0?2份的流平劑，0?1份的1，4- 二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷，0?3份的特殊形貌碳納米管。
[0012]所述的室溫反應(yīng)制備可用于木質(zhì)材料表面的UV超疏水聚酰亞胺涂料，包括由以下重量份制成:18?38份的均苯四甲酸二酐，18.5?38份的4，4’ - 二氨基二苯醚，12?25份的N-甲基吡咯烷酮，1?6份的馬來(lái)酸酐，15?25份的苯乙烯，1.5?3份的光引發(fā)劑，0.3?1.8份的流平劑，0.5?0.9份的1，4- 二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷，0.6?2.5份的特殊形貌碳納米管。
[0013]所述特殊形貌碳納米管為單壁納米態(tài)。
[0014]如圖1所示，一種室溫反應(yīng)制備可用于木質(zhì)材料表面的UV超疏水聚酰亞胺涂料的制備方法，包括以下步驟:
(一)、將均苯四甲酸二酐、N-甲基吡咯烷酮、4，4’-二氨基二苯醚依次加入到攪拌釜中，攪拌均勻，其中均苯四甲酸二酐重量份數(shù)控制在15?40份，N-甲基吡咯烷酮重量份數(shù)控制在10?30份，4，4’ - 二氨基二苯醚重量份數(shù)控制在15?40份；
(二)、體系在3000-5000r/min轉(zhuǎn)速條件下室溫分散24_48h；
(三)、再向上述體系中依次加入馬來(lái)酸酐、苯乙烯，調(diào)節(jié)至適當(dāng)黏度，其中馬來(lái)酸酐重量份數(shù)控制在1?10份，苯乙稀重量份數(shù)控制在10?30份；
(四)、體系在3000-5000r/min轉(zhuǎn)速條件下室溫分散24_48h；
(五)、反應(yīng)結(jié)束后，在高速攪拌條件下緩慢滴加1，4-二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷、光引發(fā)劑1-羥基環(huán)己基苯基甲酮和流平劑聚醚改性三硅氧烷，最后添加特殊形貌碳納米管，1，4- 二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷重量份數(shù)控制在0.1?1份，光引發(fā)劑重量份數(shù)控制在1?5份，流平劑重量份數(shù)控制在0.1?2.份，特殊形貌碳納米管重量份數(shù)控制在0.1?3份，所得產(chǎn)物即為所述室溫反應(yīng)制備可用于木質(zhì)材料表面的UV超疏水聚酰亞胺涂料。
[0015]本發(fā)明由于首先通過(guò)均苯四甲酸二酐與4，4’ - 二氨基二苯醚在N-甲基吡咯烷酮中反應(yīng)生成聚酰胺酸，馬來(lái)酸酐對(duì)聚酰胺酸封端，反應(yīng)生成不飽和樹(shù)脂作為UV預(yù)聚物，然后引入1，4-二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷、光引發(fā)劑、苯乙烯單體、特殊形貌碳納米管、流平劑等原料制備UV超疏水聚酰亞胺涂料。均苯四甲酸二酐與4，4’ - 二氨基二苯醚發(fā)生反應(yīng)生成聚酰胺酸，馬來(lái)酸酐中與聚酰胺酸端基氨基脫水加成反應(yīng)生成不飽和預(yù)聚物，作為UV固化涂料的預(yù)聚物。
[0016]光引發(fā)劑在UV照射下能產(chǎn)生游離鍵，引發(fā)苯乙烯與UV固化涂料的不飽和預(yù)聚物分子發(fā)生連鎖反應(yīng)，同時(shí)碳納米管和1，4- 二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷作為催化劑，促進(jìn)不飽和預(yù)聚物的酰亞胺化反應(yīng)，生成堅(jiān)硬的聚酰亞胺涂膜。特殊形貌碳納米管，由于碳原子特殊的極性和疏水性能，使聚酰亞胺涂料超疏水性能。再加上流平劑聚醚改性三硅氧烷作為一種非離子型表面活性劑，具有很低的表面張力和極大展著性，使生成的涂膜光滑平整。
[0017]以下結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述:
實(shí)施例1:室溫反應(yīng)制備可用于木質(zhì)材料表面的UV超疏水聚酰亞胺涂料的制備方法，包括以下步驟:
(一)、將40kg均苯四甲酸二酐、10kgN-甲基卩比略燒酮、36kg4, 4’- 二氨基二苯醚依次加入到攪拌釜中，攪拌；
(二)、