本發(fā)明屬于涂料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、木材作為一種生物質(zhì)資源，良好的可加工性、高強(qiáng)重比和自然降解等優(yōu)勢是人類社會中使用潛力最大的材料之一。然而木材的易燃性限制其更多的應(yīng)用場景，同時木材燃燒釋放大量的熱以及有毒氣體給人們留下潛在隱患。此外，木材的另一個挑戰(zhàn)是它對光線降解的高敏感性，尤其表現(xiàn)在紫外區(qū)，這會促進(jìn)自由基的產(chǎn)生，從而降解木材的主要組分(木質(zhì)素和纖維素)，影響木材的顏色及物理力學(xué)性能。因此，對木材進(jìn)行阻燃性能和紫外屏蔽性能的處理是十分必要的。

2、目前，木材阻燃涂料中常用的阻燃劑主要包括鹵素阻燃劑、無機(jī)阻燃劑以及磷/氮類阻燃劑。傳統(tǒng)的鹵素、無機(jī)和磷/氮類阻燃劑各有其缺點(diǎn)。鹵素類阻燃劑在燃燒時會釋放有毒的鹵化氫氣體，不僅危害人體健康，還會腐蝕設(shè)備和環(huán)境，同時可能增加致癌風(fēng)險(xiǎn)。無機(jī)阻燃劑如氫氧化鋁和氫氧化鎂雖然環(huán)保，但需要大量添加，這會顯著影響材料的機(jī)械性能。磷/氮類阻燃劑雖然環(huán)保，但成本較高，且在高溫下可能分解，影響效果。這些缺點(diǎn)促使行業(yè)尋求更環(huán)保、高效和穩(wěn)定的新型阻燃劑解決方案。生物質(zhì)基阻燃劑相較于傳統(tǒng)的鹵素、無機(jī)和磷/氮類阻燃劑，來源于可再生資源，可以減少對化石燃料的依賴，符合可持續(xù)發(fā)展理念。燃燒時釋放的有害物質(zhì)較少，煙霧和有毒氣體顯著降低，提升安全性。并且易于自然降解，減少長期環(huán)境污染，符合環(huán)保要求，這些優(yōu)點(diǎn)使生物質(zhì)基阻燃劑成為替代傳統(tǒng)阻燃劑的理想選擇。但是，傳統(tǒng)生物質(zhì)組分阻燃劑多依賴單一的凝聚相或者氣相阻燃機(jī)制，缺乏多相的協(xié)同效應(yīng)，難以應(yīng)對復(fù)雜狀況下的燃燒場景。多數(shù)生物質(zhì)基來源阻燃劑(如木質(zhì)素，淀粉衍生物等)需要高添加量(通常20％以上)才能達(dá)到阻燃標(biāo)準(zhǔn)，如此大量的阻燃劑的加入會導(dǎo)致材料機(jī)械性能的下降。并且，部分生物質(zhì)阻燃劑依賴化學(xué)改性，需要額外工藝步驟，而且原料來源受限。這些缺點(diǎn)都影響了生物質(zhì)基阻燃劑的進(jìn)一步應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決現(xiàn)有生物質(zhì)基阻燃劑阻燃機(jī)制單一，缺乏協(xié)同效應(yīng)，需要高添加量才能達(dá)到阻燃標(biāo)準(zhǔn)的問題，解決常規(guī)阻燃劑不符合綠色可持續(xù)發(fā)展理念的問題，進(jìn)而提供一種兼具阻燃、紫外屏蔽的雙層樹脂涂層的制備方法。

2、一種兼具阻燃、紫外屏蔽的雙層樹脂涂層的制備方法，它是按以下步驟進(jìn)行的：

3、一、植酸尿素木材阻燃劑的制備：

4、在溫度為110℃～130℃的條件下，將植酸溶液與尿素?cái)嚢璺磻?yīng)1.5h～2.5h，然后加入蒸餾水，得到植酸尿素木材阻燃劑溶液；

5、二、木質(zhì)素磺酸鹽紫外屏蔽劑的制備：

6、將木質(zhì)素磺酸鈉與蒸餾水混合，得到木質(zhì)素磺酸鹽紫外屏蔽劑溶液；

7、三、阻燃涂層的制備：

8、將植酸尿素木材阻燃劑溶液與樹脂混合，然后加入固化劑并攪拌均勻，得到阻燃劑/樹脂溶液，將阻燃劑/樹脂溶液涂覆在絕干木材表面并靜置，得到阻燃涂層；

9、四、木材紫外屏蔽涂層的制備：

10、將木質(zhì)素磺酸鹽紫外屏蔽劑溶液與樹脂混合，然后加入固化劑并攪拌均勻，得到紫外屏蔽劑/樹脂溶液，將紫外屏蔽劑/樹脂溶液涂覆在阻燃涂層表面并靜置，得到紫外屏蔽層，即完成兼具阻燃、紫外屏蔽的雙層樹脂涂層的制備方法。

11、本發(fā)明的有益效果是：

12、將綠色可再生的植酸和尿素反應(yīng)生成得到植酸銨鹽阻燃劑，以資源豐富、價格低廉的木質(zhì)素磺酸鹽為原料，不對其進(jìn)行額外處理以制得木質(zhì)素磺酸鹽阻燃紫外屏蔽劑。阻燃紫外屏蔽層與阻燃層協(xié)同作用，兼具阻燃、紫外屏蔽功能的雙層樹脂涂料。暴露于表面的阻燃紫外屏蔽層與阻燃層配合緊密，層與層之間通過氫鍵、分子間作用力等相互結(jié)合，提升強(qiáng)度。植酸銨鹽與木質(zhì)素磺酸鈉復(fù)配體系結(jié)合了酸源(植酸)、氣源(尿素)和炭源(木質(zhì)素磺酸鈉)的多重阻燃機(jī)制，作為一種綠色環(huán)保的生物質(zhì)基“三源一體”阻燃涂料包含了凝聚相和氣相阻燃機(jī)理：植酸作為酸源，富磷(28％高含磷量)組分，高溫下分解生成磷酸類物質(zhì)(磷酸和偏磷酸)，催化材料脫水成炭并形成致密炭層；尿素提供氣源，分解產(chǎn)生nh3、n2等不燃?xì)怏w，稀釋氧氣和可燃?xì)怏w濃度，同時與植酸的磷通過p-n協(xié)同效應(yīng)生成磷酸銨類化合物(如磷酸銨等)，增強(qiáng)炭層的熱穩(wěn)定性(p-n鍵的引入在炭層內(nèi)形成穩(wěn)定的化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò))和阻隔性能；木質(zhì)素磺酸鈉則作為炭骨架前驅(qū)體提供炭源，其芳香環(huán)的存在不僅能提升木材樣品的整體熱穩(wěn)定性，還能在熱解中促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)，提升炭層的連續(xù)性和機(jī)械強(qiáng)度，此外生成的炭層還能夠捕捉并吸附氣體(如co和co2)以及燃燒過程中產(chǎn)生的顆粒物，減少對人體以及環(huán)境的危害。三者在氣相中通過自由基捕獲(如po·淬滅h·/ho·)和氣體稀釋效應(yīng)抑制燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，在凝聚相中協(xié)同構(gòu)建穩(wěn)定炭層阻隔熱氧傳遞，最終形成“氣相-固相”雙重屏障，所制備植酸鹽阻燃效率大幅提升，涂層中只需要2wt％～6wt％的添加量即實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的阻燃效果，而且其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高效的阻燃性能，還因?yàn)槿N成分均為環(huán)保材料，符合綠色化學(xué)和可持續(xù)的要求。通過干燥、固化等方式將涂料固著于木材表面，從而賦予木材良好的阻燃性能與抗紫外性能。涂層木材在熱性能相關(guān)測試中結(jié)果表明，添加阻燃劑(植酸鹽)和紫外屏蔽劑(木質(zhì)素磺酸鈉)的涂層樣品具有更高的熱穩(wěn)定性，在800℃時的殘?zhí)柯曙@著高于單純樹脂涂層。涂層樣品的熱釋放速率峰值顯著低于純樹脂涂層。涂層在紫外吸收光譜與耐久實(shí)驗(yàn)測試中結(jié)果表明，添加了木質(zhì)素磺酸鈉紫外屏蔽劑的涂層不僅在紫外線區(qū)域提供了卓越的屏蔽性能，同時兼具一定的可見光調(diào)節(jié)能力，使其在保護(hù)基材的同時還能保持一定的視覺效果。并且還具有良好的紫外線屏蔽耐久性。本發(fā)明提供一種兼具阻燃、紫外屏蔽功能的雙層樹脂涂料，有效提升木材阻燃與耐紫外老化能力。

技術(shù)特征：

1.一種兼具阻燃、紫外屏蔽的雙層樹脂涂層的制備方法，其特征在于它是按以下步驟進(jìn)行的：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼具阻燃、紫外屏蔽的雙層樹脂涂層的制備方法，其特征在于步驟一中所述的植酸溶液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50％～70％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼具阻燃、紫外屏蔽的雙層樹脂涂層的制備方法，其特征在于步驟一中所述的植酸溶液與尿素的質(zhì)量比為1:(0.2～0.5)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼具阻燃、紫外屏蔽的雙層樹脂涂層的制備方法，其特征在于步驟一中所述的植酸尿素木材阻燃劑溶液中植酸尿素木材阻燃劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5％～10％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼具阻燃、紫外屏蔽的雙層樹脂涂層的制備方法，其特征在于步驟二中所述的木質(zhì)素磺酸鹽紫外屏蔽劑溶液中木質(zhì)素磺酸鈉的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5％～10％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼具阻燃、紫外屏蔽的雙層樹脂涂層的制備方法，其特征在于步驟三及步驟四中所述的樹脂為聚天冬氨酸酯樹脂；步驟三及步驟四中所述的固化劑為異氰酸酯固化劑。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼具阻燃、紫外屏蔽的雙層樹脂涂層的制備方法，其特征在于步驟三中所述的絕干木材具體是按以下步驟制備的：將木材自然干燥，然后利用鼓風(fēng)干燥、真空干燥、高溫水蒸氣干燥和微波干燥中的一種或其中幾種組合，以升溫速度為10℃/d～30℃/d升溫至100℃～103℃，在溫度為100℃～103℃的條件下，干燥12h～24h，得到絕干木材；所述的木材為楊木、橡膠木、椴木、杉木或輻射松。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼具阻燃、紫外屏蔽的雙層樹脂涂層的制備方法，其特征在于步驟三及步驟四中所述的靜置時間為24h～48h。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼具阻燃、紫外屏蔽的雙層樹脂涂層的制備方法，其特征在于步驟三所述的阻燃涂層中植酸尿素木材阻燃劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為2％～6％；步驟四所述的紫外屏蔽層中木質(zhì)素磺酸鈉的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為7％～14％。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼具阻燃、紫外屏蔽的雙層樹脂涂層的制備方法，其特征在于步驟三中所述的阻燃涂層的厚度為0.1mm～0.2mm；步驟四中所述的紫外屏蔽層的厚度為0.1mm～0.2mm。

技術(shù)總結(jié)
一種兼具阻燃、紫外屏蔽的雙層樹脂涂層的制備方法，它屬于涂料領(lǐng)域。本發(fā)明要解決現(xiàn)有生物質(zhì)基阻燃劑阻燃機(jī)制單一，缺乏協(xié)同效應(yīng)，需要高添加量才能達(dá)到阻燃標(biāo)準(zhǔn)的問題，解決常規(guī)阻燃劑不符合綠色可持續(xù)發(fā)展理念的問題。方法：一、植酸尿素木材阻燃劑的制備；二、木質(zhì)素磺酸鹽紫外屏蔽劑的制備；三、阻燃涂層的制備；四、木材紫外屏蔽涂層的制備。本發(fā)明用于兼具阻燃、紫外屏蔽的雙層樹脂涂層的制備。

技術(shù)研發(fā)人員：謝延軍,張?zhí)禊i,吳明宇,汪浩然,羅凌峰,肖澤芳,邱哲
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東北林業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8