[发明专利]Cu2+改性蒙脱土/生漆复合涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于天然高分子材料领域，特别涉及一种复合Cu²⁺改性蒙脱土的快速干燥生漆液 及其制备方法。

背景技术

生漆是我国的特产资源，是从漆树韧皮部割取的天然树脂，属于一种绿色天然的可再生 资源。生漆成膜后具有优异的综合性能，如耐酸、耐水、耐热、超耐磨、耐腐蚀、高光泽度 以及绝缘性好。生漆常作为涂料应用在军工、工业设备、船舶制造、古建筑修复以及工艺品 制造方面。虽然生漆成膜后具有优异的膜性能，但是由于其具有致敏性以及成膜条件(相对 湿度70-90％，温度25-35℃)苛刻的不足，所以生漆的发展应用受到了限制。同时，在生漆 的实际应用中，也会遇到因贮存时间过长或贮存条件不适导致漆酶失活，漆膜无法干燥的问 题，这种不能自干的生漆称为“死漆”，死漆因不能自干被用来提取漆酚，提取过程需要消耗 大量有机溶剂，造成了环境污染，也导致了生漆资源的浪费。天然生漆的干燥成膜是在漆酶 的催化氧化下进行，漆酶是一种含铜的多酚氧化酶，漆酶中的铜离子是实现其催化特性的关 键，研究表明漆酶中包含三种类型的铜离子，这些铜离子在漆酶催化作用中通过不断的氧化 还原传递电子，从而氧化漆酚单体生成漆酚醌自由基，漆酚醌自由基和漆酚单体进一步聚合 生成二聚体，漆酚二聚体不断聚合生成了空间网状聚合物，构成漆膜。因此，在生漆自然干 燥成膜的过程中，漆酶所带的Cu²⁺有着重要的作用。

近年来，聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的研究有迅速的发展，利用硅酸盐粘土改变材 料结构可以使其获得更好的性能。蒙脱土是一种天然硅酸盐粘土矿物，是由两层硅氧四面体 片夹一层铝氧八面体片所构成的层状结构，蒙脱土特殊的结构使其具有独特的吸附及离子交 换特性。马玉龙，郭彤，许梓荣等人【硅酸盐学报，2005(33)，1041-1044】报道了载铜蒙 脱土的制备，表征结果显示Cu²⁺以水和阳离子的形式插层到蒙脱土中，但是其实验中蒙脱土 不经其他处理，直接利用CuSO₄溶液进行插层处理，蒙脱土载铜含量较低。本专利中采用的 Cu²⁺改性蒙脱土经过酸改性、Na⁺盐改性处理后进行插层改性，获得了载铜量较高的Cu²⁺改性 蒙脱土。

近年，利用硅酸盐粘土改善树脂性能的研究也有很多进展，徐艳莲，胡炳环，林金火等 人【高分子学报，2005(6)，825-828】报道了用有机改性蒙脱土通过溶液插层聚合制备了漆 酚钛聚合物/蒙脱土纳米复合材料，蒙脱土的加入提高了复合材料的耐热性和抗紫外性能。但 该文献所用的原料不是天然生漆，其利用的蒙脱土也不是Cu²⁺改性蒙脱土。

目前，尚未发现关于利用Cu²⁺改性蒙脱土改善天然生漆干燥性能及膜性能方面的研究和 专利文献。

发明内容

本发明的目的是改善生漆应用过程中存在的问题，主要是在保持天然生漆原有结构的前 提下，利用蒙脱土负载Cu²⁺，并模拟漆酶的催化作用，提高生漆的干燥性能，恢复“死漆” 的干燥活性，同时蒙脱土的加入也能改善漆膜的性能。

本发明利用Cu²⁺改性蒙脱土和漆酶协同作用，加快生漆中电子传递，促进漆酚单体快速 氧化生成漆酚醌自由基，并进一步聚合形成大分子量聚合物，实现加速漆膜干燥过程的目的。

本发明中Cu²⁺改性蒙脱土在生漆成膜过程中可以嵌入漆膜的空间网状结构中，填补漆膜 干燥过程中因失水留下的孔洞，从而提高漆膜的光泽度。

本发明中Cu²⁺改性蒙脱土/生漆复合涂料的制备是将Cu²⁺改性蒙脱土以悬浮液形式添加 到天然生漆中，制备方法绿色环保。

本发明中采用的Cu²⁺改性蒙脱土包括负载Cu²⁺质量百分比为0.2-2.5％的改性蒙脱土，具 体制备方法如下：

1，将5g蒙脱土分散于装有100ml去离子水的烧杯中，用2mol/L的HNO₃溶液调节pH 值到2，然后在室温下搅拌8h，静置过夜，即得酸改性蒙脱土。