【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及教学用具领域，具体是一种耐磨耐清洗不留痕的教学黑板涂层及其制备方法。
技术介绍
1、教学黑板是教育领域中不可或缺的工具，在教育教学领域中不可或缺，但是传统的教学黑板存在着一些问题，比如易于磨损、难以清洁、长时间使用或阳光照射下涂层翘边、脱落、褪色等，且一些油性黑板漆中所使用的有机溶剂含有大量的苯、二甲苯等有害物质，不适用于长期在封闭教室中使用，有害人体健康，为解决此类问题，研究人员转向开发用于黑板的水性涂层，以水为溶剂更为无毒环保，并通过设计涂层配方来提高其耐磨性、耐清洗性、稳定性等，使其性能更加优异。
2、水性环氧树脂可以通过在环氧树脂结构中引入柔性亲水段实现，不仅可以改善环氧树脂脆性高、内应力大等缺点，还能够减少vocs的排放，安全性好、施工方便的特点，但是在环氧树脂结构中引入亲水段会使其耐磨性能减弱、耐候性差等，故提高水性环氧树脂的耐磨性能至关重要，并且在增强耐磨性的同时能够增强其他相关性能，如可擦拭性、抗uv性、良好的附着力等，通过添加与水性环氧树脂具有协同作用的添加剂实现，本文选用了埃洛石纳米管及纳米纤维素纤维为主要添加剂，通过对其进行改性来适应教学黑板涂层的性能要求，以突破局限性，满足教学实践中的需求，推动新型教学黑板涂层的研发及应用。
技术实现思路
1、本专利技术提出了一种耐磨耐清洗不留痕的教学黑板涂层及其制备方法，该教学黑板涂层由引入柔性亲水结构的环氧树脂为基材、硅烷化改性埃洛石纳米管和mgo-cds-纳米纤维素纤维作为主要的功能化添加剂，
2、为解决上述技术问题，采用了如下技术方案：
3、一种耐磨耐清洗不留痕的教学黑板涂层由以下重量份的原料组成：420~520份环氧树脂，3.78~4.68份pm，5.2~8.4份peg，45~90份硅烷改性埃洛石纳米管，50~150份mgo-cds-纳米纤维素纤维，100~180份石英粉末，140~170份固化剂，2~4份消泡剂，1.5~3份抗菌剂，20~30份耐磨添加剂，80~160份颜料；
4、硅烷改性埃洛石纳米管由以下比例的原料制备：埃洛石纳米管：硅烷偶联剂=30~35g：2~3ml；
5、mgo-cds-纳米纤维素纤维由以下用量的原料制备：纳米纤维素纤维：ttdda=1~3ml：2~3g，0.5mol/l的mg(no3)2·6h2o溶液250ml；
6、其中，环氧树脂为环氧树脂e-20，纳米纤维素纤维的直径为1~100nm、长度为20~50μm，固化剂为ddm和apts中的一种，消泡剂为水性消泡剂，抗菌剂为kathon，耐磨添加剂为碳化硅或氮化硼中的一种，颜料为氧化铁黑或炭黑中的一种；所述水性消泡剂购买于均雷化工，型号为af813，所述peg为peg-4000，其余试剂均为市售分析纯或化学纯试剂。
7、进一步地，硅烷改性埃洛石纳米管的制备包括以下步骤：
8、p1，取埃洛石纳米管置于烧瓶中，加入去离子水，加热套中升温至50~70℃并保温搅拌12h，搅拌速度为400rpm，得到混合溶液后进行离心，首先1200rpm下离心2~3min，保留上层产物，再将上层产物5000rpm的离心速度离心1min，保留下层沉淀，转移至真空干燥箱中干燥24h，干燥温度60℃，得到纯化埃洛石纳米管；
9、p2，取无水乙醇、去离子水、硅烷偶联剂置于烧瓶中，超声分散20~30min至混合均匀，加入乙酸调节ph至2-4，置于超声机中超声处理，并发生水解，反应50~100min，得到硅烷偶联剂水解液；
10、p3，取步骤p1得到的纯化埃洛石纳米管于无水乙醇中，超声分散3~10min，得到混合溶液；
11、p4，将步骤p3中得到的混合溶液加入步骤p2中得到的硅烷偶联剂水解液中，100w超声10~20min至混合均匀，转移至50~60℃的恒温水浴中反应24h，反应结束后在离心机中以依次以3000rpm、4000rpm、5000rpm的转速离心3次，每次离心时间10min，得到沉淀物置于真空干燥箱中干燥24h，干燥温度60℃，得到硅烷改性埃洛石纳米管。
12、优选地，步骤p1中所述埃洛石纳米管与去离子水的重量比为1:10。
13、优选地，步骤p2中所述无水乙醇：去离子水：硅烷偶联剂的体积之比为10:1:0.2~0.3，所述硅烷偶联剂为kh792、kh570、kh550中的一种。
14、优选地，步骤p3中所述纯化埃洛石纳米管的添加量与无水乙醇的比例为150~175g/l。
15、进一步地，mgo-cds-纳米纤维素纤维的制备包括以下步骤：
16、q1，取纳米纤维素纤维置于去离子水中配置成2~3wt%的悬浮液，在悬浮液中滴加ttdda，超声处理10min使其均匀分散，转移至50ml高压灭菌器，在微波反应系统中于550~600w下加热至160~240℃反应2~5min，反应结束后冷却至室温，7000rpm的转速下离心5min，收集下层沉淀物依次用去离子水和乙醇洗涤，在真空干燥箱中60℃干燥30min，得到cds-纳米纤维素纤维；
17、q2，取步骤s1中制备得到的cds-纳米纤维素纤维，将其在3g/l单宁酸的乙醇溶液中处理10~15min，再转移至mg(no3)2·6h2o溶液中真空条件下处理1~3h，处理结束后转移至微波发生装置，400w微波处理5~20s，再以5000rpm的转速离心10min，得到mgo-cds-纳米纤维素纤维。
18、优选地，步骤q1中所述ttdda与悬浮液的用量的体积之比为0.1~0.3：10。
19、进一步地，本专利技术还提出了一种耐磨耐清洗不留痕的教学黑板涂层的制备方法，包括以下步骤：
20、s1，称取环氧树脂与pm于三口烧瓶中，安装搅拌和冷凝，水浴升温至70℃，搅拌速度为300rpm，搅拌10~20min至溶解，再加入peg，搅拌速度为300rpm，搅拌30~40min至无结晶，降低水浴温度至60℃，得到混合溶液a；
21、s2，取tpp溶解于pm得到pm-tpp，将pm-tpp逐滴加入步骤s1制备得到的混合溶液a中，滴加速度为40滴/min，滴加结束后将水浴升温至70~100℃，恒温反应2~5h，搅拌速度为300rpm，反应结束后水浴温度降至60℃，加入蒸馏水，300rpm的搅拌速度搅拌至乳化完全，得到水性环氧树脂；
22、s3，取mgo-cds-纳米纤维素纤维加入蒸馏水中，冰水浴维持温度为-4~-2℃，并超声处理30min后静置20min，再将溶剂更换为等量丙酮，继续超声处理30min使其分散均匀，得到丙酮溶液；
23、s4，将步骤s2制备得到的水性环氧树脂预热至60~70℃，将步骤s3中制备得到的丙酮溶液以500rpm的搅拌速度搅拌20~40min，通风橱内静置本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐磨耐清洗不留痕的教学黑板涂层，其特征在于，所述教学黑板涂层由以下重量份的原料组成：420~520份环氧树脂，3.78~4.68份PM，5.2~8.4份PEG，45~90份硅烷改性埃洛石纳米管，50~150份MgO-CDs-纳米纤维素纤维，100~180份石英粉末，140~170份固化剂，2~4份消泡剂，1.5~3份抗菌剂，20~30份耐磨添加剂，80~160份颜料；
2.根据权利要求1所述的一种耐磨耐清洗不留痕的教学黑板涂层，其特征在于，所述硅烷改性埃洛石纳米管的制备包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种耐磨耐清洗不留痕的教学黑板涂层，其特征在于，步骤P1中所述埃洛石纳米管与去离子水的重量比为1:10。
4.根据权利要求3所述的一种耐磨耐清洗不留痕的教学黑板涂层，其特征在于，步骤P2中所述无水乙醇：去离子水：硅烷偶联剂的体积之比为10:1:0.2~0.3，所述硅烷偶联剂为KH792、KH570、KH550中的一种。
5.根据权利要求4所述的一种耐磨耐清洗不留痕的教学黑板涂层，其特征在于，步骤P3中所述纯化埃洛石纳米管
6.根据权利要求5所述的一种耐磨耐清洗不留痕的教学黑板涂层，其特征在于，所述MgO-CDs-纳米纤维素纤维的制备包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种耐磨耐清洗不留痕的教学黑板涂层，其特征在于，步骤Q1中所述TTDDA与悬浮液的用量的体积之比为0.1~0.3：10。
8.一种根据权利要求1~7任一项所述的耐磨耐清洗不留痕的教学黑板涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种耐磨耐清洗不留痕的教学黑板涂层的制备方法，其特征在于，步骤S1所述环氧树脂与PM的摩尔比为1:1，环氧树脂与PEG的摩尔比为2~4:1。
10.根据权利要求9所述的一种耐磨耐清洗不留痕的教学黑板涂层的制备方法，其特征在于，步骤S2所述TPP与PM的用量之比为2~5g/L，蒸馏水与混合溶液A的体积之比为0.1~0.5：1。
...【技术特征摘要】
1.一种耐磨耐清洗不留痕的教学黑板涂层，其特征在于，所述教学黑板涂层由以下重量份的原料组成：420~520份环氧树脂，3.78~4.68份pm，5.2~8.4份peg，45~90份硅烷改性埃洛石纳米管，50~150份mgo-cds-纳米纤维素纤维，100~180份石英粉末，140~170份固化剂，2~4份消泡剂，1.5~3份抗菌剂，20~30份耐磨添加剂，80~160份颜料；
2.根据权利要求1所述的一种耐磨耐清洗不留痕的教学黑板涂层，其特征在于，所述硅烷改性埃洛石纳米管的制备包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种耐磨耐清洗不留痕的教学黑板涂层，其特征在于，步骤p1中所述埃洛石纳米管与去离子水的重量比为1:10。
4.根据权利要求3所述的一种耐磨耐清洗不留痕的教学黑板涂层，其特征在于，步骤p2中所述无水乙醇：去离子水：硅烷偶联剂的体积之比为10:1:0.2~0.3，所述硅烷偶联剂为kh792、kh570、kh550中的一种。
5.根据权利要求4所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘念，
申请(专利权)人：江苏安全技术职业学院，
类型：发明
国别省市：
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