聚合桐油

魯黎 楊柳 楊志斌 洪克儉 洪鴻 羅業(yè)文

摘要：本文在傳統(tǒng)制作工藝的基礎(chǔ)上，在生漆與聚合桐油的混合階段，引入了高速分散攪拌，研磨兩種方法，從而使生漆與聚合桐油的偶連更加緊密，分散更加均勻，從而達(dá)到干燥時(shí)間短，涂層均勻，性能穩(wěn)定。試驗(yàn)表明：基于生漆與桐油的成本差距巨大的考慮，按照經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性相統(tǒng)一的原則，認(rèn)為在春秋季節(jié)，生漆與桐油的最佳搭配比例是4∶6，在夏冬季節(jié)，生漆與桐油的最佳搭配比例是6∶4。通過涂刷，涂層表面的物理性能漆膜附著力達(dá)到國標(biāo)1級，抗沖擊性60～70 cm，涂層表面硬度達(dá)到了國標(biāo)鉛筆2 H，表面光澤度120%，柔韌性10 mm。進(jìn)行的耐堿性、耐酸性、耐鹽性、97﹟汽油、沸水中進(jìn)行耐腐蝕性以及在200℃時(shí)的耐熱性的性能測試，表現(xiàn)良好。

關(guān)鍵詞：生漆；桐油；改性涂料；性能研究

中圖分類號：TQ630.6+8文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1004-3020（2014）03-0026-04

Study on Polymerized Tung Oil- Natural Lacquer Modified Coating and Its Properties

Lu Li（1）Yang Liu（1）Yang Zhibin（1）Hong Kejian（2）Hong Hong（3）Luo Yewen（4）

（1.Hubei Academy of ForestryWuhan430075；2.Hubei Tenglong Cave Folk Craftwork Co，Ltd.Enshi445400；

3.Duting Forestry Station in Lichuan CityEnshi445400；4.Lichuan Municipal Tea BureauEnshi445400）

Abstract： Based on traditional marking process， in the stage of lacquer mixing polymerized tung oil we introuded two methods of high speed dispersion stirring and grinding polymerized tung oil in order that the lacquer was more tightly connected and more evenly distributed， and the drying time was shorter， and the coating was evenly， and the property was stable. The experiment showed that： Taken the cost difference between lacquer and tung oil in consideration and in accordance with the principles of economic and technical unity， in spring and autumn the best proportion of lacquer and tung oil was 4∶6 and in summer and winter the best proportion of lacquer and tung oil was 6∶4； By brushing， the physical properties of the coating film adhesive to the surface met the national standard level 1 ， the impact resistance was 60 ～ 70 cm， the hardness of coating surface is equivalent to that of national standard pencil 2H， the surface gloss was 120%， and the flexibility was 1.0 mm； The performance of alkali resistance， acid resistance， salt tolerance， corrosion resistance in 97# gasoline and boiling water， and heat resistance in 97 # gasoline and boiling water at 200 ℃ is good.

Key words：lacquer； tung oil； modified coating； performance study

生漆具有漆膜堅(jiān)硬，富有光澤、耐久、耐磨、耐油、耐水、耐熱、耐腐蝕、絕緣、與基底材料表面結(jié)合力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn) [1，2 ]，中國是世界上最早利用生漆的國家，精美的中國漆器是傳統(tǒng)的出口商品。桐油，又名木油或中國木油，是由大戟科油桐屬種子經(jīng)壓榨或用溶劑浸出制得的干性油，具有干燥快、附著力強(qiáng) 、有光澤、不怕水 、不怕熱、不傳電、耐酸、防腐等優(yōu)良特性，故用途非常廣泛 [3，4 ]。

在生漆中加入聚合桐油，名曰廣漆，又名金漆、賽霞漆、廣泛用于漆筷和家具涂裝。是我國利用生漆的一種古老方法，傳統(tǒng)的加工方法是將聚合桐油與生漆混合即得，往往由于生漆與聚合桐油的混合均勻度不夠，形成的涂層表面出現(xiàn)顆粒、退色等不良現(xiàn)象，影響了其涂層的裝飾效果。涂層干燥時(shí)間過長，塵埃對涂層的美觀也影響較大。還由于干燥時(shí)間過長，產(chǎn)品長時(shí)間在工藝線路中，生產(chǎn)效率低，質(zhì)量控制難度大。為了改變這種狀況，在傳統(tǒng)制作工藝的基礎(chǔ)上，在生漆與聚合桐油的混合階段，引入了高速分散攪拌，研磨兩種方法，從而使生漆與聚合桐油的偶連更加緊密，分散更加均勻；研磨方法的使用，改變了膠束的粒度、以及生漆中起催化作用的漆酶的粒度變小，進(jìn)一步改善了生漆與聚合桐油的偶連與漆酶分散；漆酶及多糖粒度的變小使得漆的氧化聚合微環(huán)境改善，大大縮短了漆膜的干燥時(shí)間，從而得到干燥快，裝飾好的界面涂層 [5 ]。

1試驗(yàn)材料及儀器設(shè)備

1.1材料

生漆：由湖北騰龍洞民族工藝有限公司提供的陽高小木漆。桐油：產(chǎn)自于來鳳，工業(yè)品一級。輔助材料：硝酸鹽、二甲苯、酒精、氫氧化鉀、草酸銨、硫酸銅均為分析純，指示劑：酚酞試劑。

1.2儀器設(shè)備

試驗(yàn)設(shè)備：ZH-100聚合反應(yīng)鍋、SW-65五輥研磨機(jī)、JB-7.5高速分散機(jī)，自制減壓排氣裝置、加熱裝置、攪拌裝置。測試儀器：GH-15刮板粒度計(jì)、涂-4杯粘度測定儀、300目濾布、溫度計(jì)（-10～300 ℃）、堿式滴定管。

2試驗(yàn)方法

2.1改性生漆涂料制備

2.1.1生漆處理

采用漆酚含量高于70%的陽高小木漆，用300目濾布過濾，除去漆渣及雜質(zhì)。

2.1.2聚合桐油的制備

（1）將澄清的桐油倒入ZH-100聚合反應(yīng)鍋內(nèi)，啟動加熱裝置，當(dāng)油溫升一定溫度時(shí)，保持一定時(shí)間，同時(shí)啟動減壓排氣裝置和攪拌裝置，而后繼續(xù)升溫，當(dāng)溫度達(dá)到定值時(shí)，關(guān)閉加熱裝置，停止加熱，加入硝酸鹽，逐步降溫到常溫（25 ℃），關(guān)閉攪拌、排氣裝置。其產(chǎn)物即為聚合桐油。

（2）調(diào)整pH值，將制備的聚合桐油取1～2 g于50 mL的燒瓶中，加入酒精二甲苯混合液（1∶1），加滴酚酞1～2滴，搖勻，以氫氧化鉀滴定，測定其pH值，若pH值過大或過小，可用草酸銨或硫酸銅進(jìn)行調(diào)整，使pH值達(dá)到7。

2.1.3混合分散攪拌

將聚合桐油與處理的生漆按照設(shè)計(jì)的比例搭配混合，置于高速分散機(jī)中進(jìn)行分散攪拌，將經(jīng)過分散攪拌的桐油生漆混合物用SW-65五輥研磨機(jī)研磨，使粒度達(dá)到要求。分散攪拌、研磨的工藝見表1。

表1分散攪拌、研磨的工藝參數(shù)

工藝要求攪拌時(shí)間/h研磨/次

分散攪拌1～2--

研磨--2

2.1.4改性生漆涂料制備

將經(jīng)過研磨的聚合桐油與天然生漆按不同搭配比例進(jìn)行混合，以生漆為主，為了操作方便，選擇生漆與桐油的搭配比例為整數(shù)比，生漆、桐油的搭配比例如表2。混合物灌裝密封儲藏，即為改性生漆涂料備用 [6 ]。

漆膜干燥速度以表干時(shí)間、實(shí)干時(shí)間按GB/T1728-1979方法測定，漆膜附著力按GB/T9286-1998的方法測定，表面耐沖擊性按GB/T1732-1993的方法測定，固化膜硬度按GB/T6739-2006的鉛筆法測定，表面光澤度按GB/T1743-1979的方法測定，柔韌性能按GB/T1731-1993的方法測定。

耐腐蝕性能測定：耐堿耐酸性按GB/T1763-1979的方法測定，耐鹽性按GB/T1734-1993的方法測定，耐汽油按GB/T1734-1993的方法測定，耐沸水按GB/T1733-1993的方法測定，耐熱性按GB/T1735-2009的方法測定。

2.3應(yīng)用比較試驗(yàn)

生漆與桐油的搭配比例對于涂料的干燥成膜速度和漆膜理化性能十分明顯 [7，8 ]，而且，由于季節(jié)的的不同，溫度濕度的變化，改性涂料的干燥成膜的速度和漆膜的理化性能也在發(fā)生著改變。將不同搭配比例的改性生漆涂料，分別于春、夏、秋、冬四季進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)，涂布于10 cm×5 cm的白鐵皮上，厚度100 μm，進(jìn)行漆膜理化性能測試。同時(shí)考慮到生漆與桐油的搭配比例也明顯影響著生產(chǎn)成本，為尋找最佳的生漆桐油搭配方案，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)型與技術(shù)性的有機(jī)統(tǒng)一，結(jié)合傳統(tǒng)的涂布方法，得出了春秋與夏冬兩種試驗(yàn)方案 [9 ]。

3結(jié)果與分析

3.1不同的生漆與桐油搭配比例對漆膜干燥速度的影響

在室內(nèi)常溫下（25 ℃），不同的生漆/桐油搭配比例的改性涂料，分別在春秋、夏冬季節(jié)涂布于10 cm×5 cm的白鐵皮上，厚度100 μm，測得的表干時(shí)間和實(shí)干時(shí)間如表3。

從表3可以看出：不同生漆桐油配比在春秋季和夏冬季表現(xiàn)的干燥速度基本相近，但夏冬季節(jié)5∶5，4∶6搭配比例，無論是表干時(shí)間，還是實(shí)干時(shí)間，干燥時(shí)間較長。而與傳統(tǒng)的混配方法相比，表干時(shí)間、實(shí)干時(shí)間都少，干燥速度快。

3.2不同的生漆與桐油搭配比例對漆膜物理性能的影響

通過新的搭配比例的生漆改性涂料在不同季節(jié)時(shí)涂布于10 cm×5 cm的白鐵皮上，實(shí)干后，按國家標(biāo)準(zhǔn)要求，測得的漆膜物理性能如表4。

從表4中可以看出：漆膜附著力、表面光澤度在不同季節(jié)、不同配比情況下，表現(xiàn)一樣，表面耐沖擊性在夏冬5∶5，4∶6表現(xiàn)較差，表面硬度以6∶4，5∶5（春秋），4∶6（春秋）表現(xiàn)較好，柔韌性能在不同季節(jié)以6∶4，5∶5，4∶6表現(xiàn)較好。與傳統(tǒng)方法比較，各項(xiàng)指標(biāo)都優(yōu)于傳統(tǒng)的混配方法，物理性能良好。

3.3不同的生漆與桐油搭配比例對漆膜耐腐蝕性能的影響

生漆與桐油的不同配比在不同季節(jié)涂布于10 cm×5 cm的白鐵皮上，在室溫狀態(tài)下（25 ℃），分別進(jìn)行耐堿性（25%NaOH）、耐酸性（25%H2SO4）、耐鹽性（25%NaCl）、97﹟汽油、沸水中進(jìn)行耐腐蝕性以及在200 ℃時(shí)的耐熱性的性能測試，測取漆膜表面未發(fā)生變化的時(shí)間值。測試結(jié)果如表5。

從表5中可以看出：耐腐蝕性能的各項(xiàng)理化指標(biāo)都能滿足實(shí)際運(yùn)用的需要，差別不大，僅僅是夏冬季節(jié)的5∶5，4∶6的耐堿性能較差。與傳統(tǒng)方法比較，耐堿、耐酸、耐汽油性能相近，耐鹽、耐沸水、耐熱性有差異，優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

4結(jié)論與討論

（1）研究表明，同時(shí)考慮生漆與桐的成本差距巨大，按照經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性相統(tǒng)一的原則，筆者認(rèn)為在春秋季節(jié)，生漆與桐油的最佳配比選擇4∶6，在夏冬季節(jié)，生漆與桐油的最佳配比選擇6∶4。

（2）通過對生漆、桐油的調(diào)和配比，在10 cm×5 cm的白鐵皮上涂刷，涂層厚度100 μm，漆膜附著力達(dá)到國標(biāo)1級，抗沖擊性60～70 cm，涂層表面硬度達(dá)到了國標(biāo)鉛筆2H，表面光澤度120%，柔韌性10 mm。進(jìn)行的耐堿性、耐酸性、耐鹽性、97﹟汽油、沸水中進(jìn)行耐腐蝕性以及在200 ℃時(shí)的耐熱性的性能測試，表現(xiàn)良好。

（3）在試驗(yàn)過程中，通過高速分散攪拌機(jī)和五輥研磨機(jī)，對生漆膠束和聚合桐油膠束的不斷剪切和攪拌，漆酶蛋白的粒度顯著變小，使其相互分散更均勻，相互偶連更緊密，改善了氧化聚合的微環(huán)境，加速了氧化聚合過程。避免了兩種膠束分散不均，偶連松散造成腿色咬色的不良現(xiàn)象。

（4）五輥機(jī)研磨過程，同時(shí)也是一個(gè)氧化預(yù)聚合過程。生漆成膜形成界面，一般要經(jīng)過漆酚等自由基單體，最終形成致密網(wǎng)狀多聚體而成為致密堅(jiān)硬的漆膜界面，首先是氧化反應(yīng)，瞬間發(fā)生的，而中間體的生成，漆成膜形成界面的快慢，取決于中間體自由基生成的速度快慢，中間體自由基形成快，則加快成膜界面的形成。在五輥研磨過程中，生漆展延成一層薄層，分布于軸輥之上，使之與空氣充分接觸，加速了氧化和二聚體三聚體中間體自由基的形成，從而縮短了形成界面的過程。

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（責(zé)任編輯：鄭京津）