1.纳米纤维素杂化无机纳米粒子改性水性木器涂料的方法,其特征在于它是按以下步骤完成的:
一、纳米纤维素水液的制备:将纤维素原料依次进行抽提处理、去木质素处理和去半纤维素处理,得到纯化纤维素,对纯化纤维素进行生物预处理或化学预处理,得到纳米纤维素水液;
所述的生物预处理指纤维素酶预处理,具体操作如下:将纯化纤维素加入250mL的烧杯中,加入去离子水至纯化纤维素的质量分数为0.1%~0.3%,加入纤维素酶,于50℃条件下预处理2h,然后在90℃处理2h后,真空抽滤并水洗后,重新配成质量浓度为0.1%~0.3%的纤维素水液,再经600bar的高压均质机械处理30min,即得纳米纤维素水液;
所述的化学预处理指TEMPO氧化处理,具体操作如下:将纯化纤维素装入250mL的烧杯中,加入去离子水至的质量分数为0.1%~0.3%,依次加入溴化钠、TEMPO试剂,磁力搅拌下,以2.5mL/min的加入速度加入5mL质量浓度为12%的次氯酸钠溶液,再利用浓度为
0.5mol/L的氢氧化钠调节pH值为10~10.5,持续反应至pH值不发生变化,结束反应,再加入
15mL的无水乙醇,经抽滤、水洗后,再将得到的氧化纤维素置于250mL锥形瓶中,加入70mL去离子水和0.6g亚氯酸钠,用冰乙酸调节pH值至4~5,然后在70℃磁力搅拌1h,抽滤、水洗,得到羧基化纤维素,然后重新配成0.1%~0.3%的羧基化纤维素水液,再经15000rpm的高速搅拌机机械分散4min、600bar的高压均质机械处理5次,320W功率下强力超声30min,制得纳米纤维素水液;
步骤一中所述的纤维素原料为粒度为60目以上的木材粉末、粒度为60目以上的农作物秸秆粉末或废旧纸张;
二、纳米纤维素与无机纳米粒子的杂化复合:向步骤一得到的纳米纤维素水液中加入零维无机纳米粒子,在功率为300W~1000W下超声波强力超声处理30min~240min,得到无机纳米粒子和纳米纤维素均匀分散的杂化复合液;
三、纳米材料与水性树脂乳液复合:①、将阳离子表面活性剂加入杂化复合液中,在功率为300W~1000W下超声波强力超声处理30min~240min,得到初混物;②、对初混物进行旋蒸,至旋蒸剩余溶液为原初混物体积1/5~1/2为止,将旋蒸剩余溶液加入到水性木器涂料中,在功率为300W~1000W下超声波强力超声处理30min~240min,得到混合涂料;③、用高速搅拌机在15000rpm的速度下高速搅拌混合涂料30min,即得纳米纤维素杂化无机纳米粒子改性水性木器涂料。
2.根据权利要求1所述的纳米纤维素杂化无机纳米粒子改性水性木器涂料的方法,其特征在于步骤一中所述的生物预处理过程中纤维素酶的质量与纳米纤维素水液中纳米纤维素质量比为2:1。
3.根据权利要求1所述的纳米纤维素杂化无机纳米粒子改性水性木器涂料的方法,其特征在于步骤一中所述的化学预处理过程中溴化钠:TEMPO试剂:纳米纤维素水液中纳米纤维素的质量比为100:16:1000。
4.根据权利要求1所述的纳米纤维素杂化无机纳米粒子改性水性木器涂料的方法,其特征在于步骤二中所述的零维无机纳米粒子为SiO2、Al2O3、TiO2、ZnO和CeO2中任意一种或几种的组合物。
5.根据权利要求1所述的纳米纤维素杂化无机纳米粒子改性水性木器涂料的方法,其特征在于步骤二中所述的零维无机纳米粒子的粒径为10nm~30nm。
6.根据权利要求1所述的纳米纤维素杂化无机纳米粒子改性水性木器涂料的方法,其特征在于步骤二中所述的零维无机纳米粒子与步骤一得到的纳米纤维素水液中纳米纤维素的质量比为(1~5):10。
7.根据权利要求1所述的纳米纤维素杂化无机纳米粒子改性水性木器涂料的方法,其特征在于步骤三中所述的阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵或十八烷基三甲基氯化铵中的任意一种或几种的组合。
8.根据权利要求1所述的纳米纤维素杂化无机纳米粒子改性水性木器涂料的方法,其特征在于步骤三中所述的水性木器涂料为水性聚氨酯丙烯酸树脂涂料或水性丙烯酸树脂涂料。
9.根据权利要求1所述的纳米纤维素杂化无机纳米粒子改性水性木器涂料的方法,其特征在于所述的水性聚氨酯丙烯酸树脂涂料由水性聚氨酯丙烯酸树脂、去离子水和固化剂组成,所述水性聚氨酯丙烯酸木器涂料的固含量为30%,所述的水性聚氨酯丙烯酸木器涂料中固化剂的固含量的0.5%~1%,所述的固化剂为氨基树脂类低温自交联固化剂或酰基磷氧化物类紫外光固化剂;或所述的水性丙烯酸木器涂料由水性丙烯酸树脂、去离子水和固化剂组成,所述水性丙烯酸木器涂料的固含量为30%,且所述的水性丙烯酸木器涂料中固化剂的固含量的0.5%~1%,所述的固化剂为氨基树脂类低温自交联固化剂或酰基磷氧化物类紫外光固化剂。
10.根据权利要求1所述的纳米纤维素杂化无机纳米粒子改性水性木器涂料的方法,其特征在于步骤三①中所述的阳离子表面活性剂与杂化复合液中纳米纤维素的质量比为(0.5~1):100;步骤三②中所述水性木器涂料中固体质量与旋蒸剩余溶液中纳米纤维素的质量比为100:(0.2~0.8)。