1. 研究目的与意义(文献综述)
生漆是我国特产,我国产量占全世界总产量的85%。它是漆树经人工砍割从韧皮中分泌出来的油包水型(w/o)天然乳胶漆,为白色粘稠液体,与空气接触后出现乳白-黄-褐-棕-黑等色。生漆在我国使用己有几千年的历史,素有“涂料之王”的美誉。生漆是唯一在生物酶催化作用下,完成生物转化过程、自然干燥成膜的天然树脂涂料。生漆漆膜色泽光亮艳丽,耐久性、抗腐蚀、耐溶剂和绝缘性能极佳。生漆己作为优良的装饰和保护材料,广泛应用于石油、化工、纺织、印染、工艺品和高档家具等行业。然而,生漆存在着对人体有严重的过敏毒性,粘度大不易施工且不能用水稀释,对金属附着力不好,须在特定的条件下(相对湿度不低于80%温度在20℃-30℃)才能固化成膜,漆膜耐碱性和抗紫外性差等缺点,应用范围受到很大的局限。为了揭示生漆优异特性的内在本质,也为了提高生漆的综合性能,近百年来国内外学者进行了大量的研究工作。
天然生漆作为涂料由于粘度大而难于实施大面积涂装,应用范围受到很大的局限。为了改善生漆粘度大的缺点,人们根据生漆是w/o型乳液的特点,采用有机溶剂对其进行稀释,这虽然能解决生漆的粘度大的问题,但是这也带来了环境污染的问题。如果将w/o型的生漆转化为o/w型,就能直接用水稀释,这即降低天然生漆粘度,又减少有机溶剂对环境造成的危害,符合当今水性涂料的发展方向。生漆水基化解决了生漆粘度大而难于施工的问题,为生漆多种有效成分的利用提供了新的途径。水基化的生漆还可与其他水性涂料复合使用,提高漆膜性能,扩大生漆的应用范围。这种方法即降低生漆的粘度,同时又对环境友好,因此开发出一种水性化生漆对生漆的应用和发展具有重要的意义。
目前,涂料的水性化方法有乳液聚合、亲水性单体参与共聚合成水溶性树脂及相反转技术等,其中相反转技术是目前生漆及改性树脂的主要水性化方法。如陈钦慧等通过相反转技术,用复合表面活性剂吐温20/司班20将漆酚缩甲醛聚合物乳化为水包油乳液,且在高乳化剂用量和低乳化温度时有利于水包油乳液的形成,乳液粒径小,分布均匀。潘志斌等则以聚乙烯醇(pva)作为乳化剂,通过相反转法制备了水性黑推光漆。刘灿培等以聚乙烯醇缩甲醛(pvfm)和苯乙烯丙烯酸酯共聚物(sa)为高分子乳化剂,直接将生漆乳化成生漆基微乳液(mecl)。传统乳化剂是通过物理吸附聚集在乳胶粒表面。在成膜过程中,由于阻碍乳胶粒的相互靠近而影响成膜速度,且在膜表面形成非化学键合的亲水组分,降低了膜的耐水性和耐碱性。反应型乳化剂是同时存在乳化基团及可参与游离基聚合反应基团的新一代乳化剂,可克服传统乳化剂对漆膜造成的不良影响。郑燕玉等以漆酚、环氧氯丙烷、聚乙二醇为原料合成了反应型漆酚基乳化剂(ue),该乳化剂与聚乙烯醇(pva)复配后可将生漆乳化成能直接用水稀释的水包油型乳液。由于漆酚基乳化剂与生漆具有很好的相容性,所以能获得比传统乳化剂更好的乳化效果。但是生漆水基化的研究还存在一些不足,如水基化方法、乳化剂种类比较单一;由于生漆是酶促自干的天然树脂,对环境要求苛刻,目前主要是对水基化生漆漆膜性能的研究,而水基化生漆的成膜条件及成膜机理缺乏系统的研究与分析。此外,乳化剂的加入导致水基化生漆的漆膜性能与天然生漆相比有所下降,两者存在的差异,问题也有待进一步解决。
2. 研究的基本内容与方案
本实验以漆酚、环氧氯丙烷、聚乙二醇二缩水甘油醚、草酸为原料,在一定条件下,制备反应性生漆乳化剂—漆酚基阴非离子乳化剂。本实验通过大量实验确定最佳工艺条件。本研究的目标是为了使生漆的水性化更好的实施,以及探讨了该乳化剂的最优化工艺。具体实验方案如下:
(1)确定配方组成
查阅大量文献,根据目标要求初步确定配方组成,通过单因素实验和正交实验设计方法确定各组成最佳比例以及最佳反应时间和反应温度,得到最佳配方组成和最佳配制工艺;
3. 研究计划与安排
1-2周:查阅文献,了解生漆的成份和成膜机理,以及乳化剂的选择工艺条件。并对不同制备方法进行比较;
3-4周:拟定大致试验流程,撰写开题报告;
5-13周:进行配方优选实验,开展实验工作;
4. 参考文献(12篇以上)
[1]kumanotani j. urushi (oriental lacquer) — a natural aesthetic durable andfuture-promising coating [j] . progress in organic coatings . 1995, 26(2–4):163-195.
[2] 郑燕玉. 天然生漆的水基化及其复合体系的研究[d]. 福建师范大学, 2008.
[3] 张飞龙. 生漆成膜的分子机理[j]. 中国生漆. 2012, 31(1): 13-20.
