[发明专利]一种纤维素纳米晶体基水性丙烯酸涂料

权利要求书

1.一种纤维素纳米晶体基水性丙烯酸涂料，制备原料包括：微晶纤维素粉末状；正硅酸乙酯； 水性PAA涂料，白色乳液状，主要成分为丙烯酸树脂，固含量41.9%；浓硫酸(质量分数95 %-98% )；氨水(质量分数25%-28% )；乙醇质量分数>99.7%。

2.根据权利要求1所述的纤维素纳米晶体基水性丙烯酸涂料，其特征是纤维素纳米晶体基水性丙烯酸涂料的制备步骤为：称取5 g MCC置于150mL锥形瓶中，按m CMCC): V(硫酸溶液)=1g:9.8mL的比例在锥形瓶中加入质量分数为64%的硫酸溶液49 mL，搅拌至均匀分散，待温度升至45℃后保持2h；将酸解后的产物取出，在沉淀物中加入10倍去离子水后放入低速离心机中进行离心，离心机转速为4000r/min，离心时间为5 min，反复离心到上层清液变浑浊;将沉淀物放入透析袋中透析至体系pH=7；最后将透析后的产物移入高压均质机中进行高压均质处理，均质压力为80MPa，循环次数为5次，得到质量分数为0.8%的CNC胶体，将96g质量分数为0.8%的CNC, 43.8μm无水乙醇、46.2μmTEOS依次加入250mL三口烧瓶中，搅拌至均匀分散；待温度升至65℃后继续搅拌2 h，然后加入催化剂(氨水)调节至体系的pH=9后，将温度升至80℃；继续搅拌直至形成凝胶，即得CNC/Si0₂复合胶体，采取相同方法，不添加CNC在100 mL三口烧瓶中依次加入23.1 mL TEOS,21.9mL无水乙醇和3.8 mL去离子水制备单一的Si0₂胶体， 称取16 g水性PAA涂料置于100 mL烧杯中，称取30g制得的CNC/ Si0₂复合胶体，在超声仪中进行超声分散，超声功率600W，时间15 min，超声结束后，将CNC/ Si0₂复合胶体加入装有PAA涂料的烧杯中，置于25℃的水浴锅中搅拌1h，得到CNC/Si0:复合胶体改性后的PAA涂料，采取相同方法以单一CNC和Si0₂分别改性PAA涂料作为对照，PAA涂料中，CNC/ Si0₂固含量为PAA树脂固体质量的1%-7%，CNC和Si0₂为PAA树脂固体质量的5%，将改性后的涂料涂布于玻璃表面自然干燥成膜，膜厚175-190μm，含水率2.5%。

3.根据权利要求1所述的纤维素纳米晶体基水性丙烯酸涂料，其特征是纤维素纳米晶体基水性丙烯酸涂料的检测步骤为：环境扫描电子显微镜(ESEM)分析，将改性前后的PAA漆膜采用液氮冷冻后脆断，断面经真空镀金后用扫描电镜观察漆膜的断面和表面形貌，加速电压为20 kV，原子力显微镜(AFM)分析，将改性前后的PAA漆膜制成约5 mmX5 mm的样本，置于原子力显微镜的载物台上，在室温条件下对其进行扫描观测，采用傅里叶红外光谱仪全反射法测定改性前后的PAA漆膜红外光谱，每个样品在室温下扫描16次，涂料黏度测试，参照GB/T9751.1-2008《色漆和清漆用旋转黏度计测定黏度第1部分:以高剪切速率操作的锥板黏度计》测定黏度，首先将改性前后的PAA涂料进行超声处理，再用玻璃棒搅拌均匀后，采用数字式黏度计进行测试；选择合适的转子并安装到黏度计上；将涂料倒入试管至试管高度的2/3处，调节转子高度至完全浸入涂料中，再调节转子转速测定黏度，涂料干燥时间测定，参照GB/T 1728-1979《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》测定涂料干燥时间，采用指触法测量表面干燥时间，用手指轻触漆膜表面，若略感发黏且无涂料黏于手指，则认为表面已经干燥，记录时间。

4.根据权利要求1所述的纤维素纳米晶体基水性丙烯酸涂料，其特征是以CNC为模板，TEOS作为硅源，通过溶胶凝胶法在CNC表面原位聚合形成纳米Si02颗粒，制备得到CNC/Si02复合胶体，并将复合胶体应用于水性PAA涂料的改性，通过ESEM, AFM和FT-IR等探讨了复合胶体对PAA涂料界面性能和物理力学性能的影响，得到以下结论:借助CNC的模板效应，当CNC/ Si02复合胶体加入水性PAA涂料后，CNC模板促进了Si02在水性PAA涂料中的均匀分散，改善了Si02与PAA涂料的界面相容性，CNC/ Si02/PAA改性涂料中CNC和PAA之间形成了分子间氢键和微量的酯基，相比CNC和Si02 CNC/ Si02复合胶体可以改善水性PAA涂料的黏度和表干时间，有效提高水性PAA涂料的硬度和附着力，当复合胶体添加量为5%时，CNC/Si02/PAA改性涂料的黏度为480.8mPa，s，表干时间为130 min，有利于水性PAA涂料的施工，CNC/ Si02/PAA漆膜的硬度和附着力分别达到6H和一级，提高了水性PAA涂料的耐磨性。