中國報告大廳網訊,在當前消費升級的大背景下,室內空間木質產品的功能化需求日益凸顯。實木地板行業作為家居裝飾的重要組成部分,消費者對其功能性和品質的要求也在不斷提高。釋香型木質產品因其獨特的釋香功能和高附加值,近年來備受市場青睞。在此趨勢下,開發具有長效穩定緩釋特性的芳香型地板產品成為木家居材料領域的重要研究方向。本研究聚焦於釋香型實木複合地板的製備技術及其性能表現,旨在為2025年實木地板行業技術發展提供新的思路和參考。
《2025-2030年全球及中國實木地板行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出,製備釋香型實木地板,需選用多種關鍵材料。檀香精油,作為核心釋香成分,純度達 100%,來源為白檀精油。壁材方面,三聚氰胺甲醛(MF)樹脂預聚體的固體含量為 60%,β - 環糊精為分析純。塗料選用丙烯酸類塗料,室溫下黏度為 404.83 mPa・s。此外,還涉及苯乙烯 - 馬來酸酐共聚物、乙酸、氫氧化鈉和質量分數 99.7% 的乙醇等分析純試劑。實木地板基材選用櫟木三層實木複合地板,規格為 910 mm×125 mm×12 mm 。這些材料的特性對最終產品的性能起著決定性作用。
為確保製備過程的精確性,採用了一系列專業設備與儀器。HR - 25D 高剪切均質乳化機用於物料的混合乳化;場發射掃描電鏡用於觀察微觀形貌;DHG - 9145A 型鼓風乾燥箱用於乾燥處理;傅立葉變換紅外光譜分析儀用於分析化學成分;pH 值檢測儀用於監測反應體系酸鹼度;數字式黏度計用於測試塗料黏度。精準的設備配置為製備高質量的釋香型實木地板提供了有力保障。
採用改進的共沉澱法製備 β - 環糊精檀香精油微膠囊(β -CD - MC)乳液。在 50℃且磁力攪拌的條件下,將 6 g β -CD 粉末溶解於去離子水中,製成體積分數為 6% 的 β -CD 溶液。將一定量檀香精油按質量比 1∶3 溶於無水乙醇,攪拌混合後緩慢滴入 β -CD 溶液,進行 3 h 的包埋反應。反應結束,乳液自然冷卻至室溫,放入 4℃冰箱保存 24 h 備用,此時乳液固體含量約 8% 。該工藝確保了微膠囊的形成與穩定性。
製備三聚氰胺甲醛樹脂檀香精油微膠囊(MF - MC)乳液,首先要配製 SMA 溶液。在圓底燒瓶中加入 150 g 去離子水,升溫至 90℃並保持磁力攪拌,將 4.5 g SMA 粉末緩慢倒入,攪拌均勻後,加入適量 10% 體積分數的 NaOH 溶液調節體系 pH 值至 9 - 10,持續攪拌至溶液澄清,得到淡黃色透明的 SMA 溶液,最後調節 pH 值至中性備用。接著製備 MF - MC 乳液,將 150 g SMA 溶液置於燒杯,加入檀香精油攪拌均勻後高速剪切乳化,得到白色乳液。將乳液轉入圓底燒瓶,滴加適量 10% 質量分數的乙酸調節 pH 值,再逐滴加入 MF 預聚體,50℃水浴磁力攪拌,隨後升溫至 75℃繼續反應 1.5 h。反應結束冷卻至室溫,得到固體含量約 11% 的 MF - MC 乳液備用。複雜的製備流程保證了微膠囊的性能。
將 β -CD - MC 乳液、MF - MC 乳液按塗料質量的 5%、10%、15%、20%、25% 的比例進行混合攪拌,製備微膠囊塗料。不同的添加比例會對塗料的性能產生不同影響,為後續地板性能研究提供多樣樣本。
在企業地板塗飾線進行釋香實木複合地板試樣製備。對素板進行六底二面的塗飾工藝處理,在最後兩道面漆工藝中加入微膠囊塗料進行 UV 固化,從而在地板表面形成釋香塗層,製得釋香實木複合地板。以未添加微膠囊塗料的地板為對照組,添加 β -CD - MC 的地板記為 β -CDMC 釋香型地板,添加 MF - MC 的地板記為 MFMC 釋香型地板,每種按微膠囊乳液添加量製作 5 塊地板,以便進行對比研究。
室溫下,利用數字式黏度計測試微膠囊塗料黏度,各微膠囊塗料樣品測試 3 次取平均值。隨著兩種精油微膠囊乳液添加比例增大,微膠囊塗料的黏度值明顯上升。β -CD - MC 乳液添加量從 15% 增加到 20% 時,塗料黏度從 1909.40 mPa・s 提升到 2817.57 mPa・s;MF - MC 塗料的黏度在 MF - MC 乳液添加量由 10% 增至 15% 時急劇上升,從 1936.47 mPa・s 上升到 3526.13 mPa・s 。MF - MC 塗料整體黏度更高,考慮實際生產,β -CD - MC 乳液最佳添加比例為 20%,MF - MC 乳液最佳添加比例為 15%。
採用 SEM 觀察檀香精油微膠囊、微膠囊塗層樣品的微觀形貌。將乾燥樣品粘貼在導電膠帶上,置於離蒸發源 10 - 15 cm 處的樣品台,經真空噴鍍法旋轉噴金(3 kV,60 s)後在 SEM 下觀察。β -CD - MC 呈不規則菱形結構,形狀大小均勻,質地緊密,添加量為 20% 時塗層表面平整但有輕微結塊;MF - MC 呈光滑球形,外殼完整,添加量為 15% 時塗層表面平整,幾乎無球狀微膠囊分布。SEM 結果表明兩種微膠囊經 60℃鼓風乾燥後囊壁結構穩定,與塗料相容性良好。
將檀香精油微膠囊、塗料、塗層樣品和 KBr 以 1∶100 的比例混合研磨、壓片,波數掃描範圍 4000 - 400 cm⁻¹,光譜儀解析度 4 cm⁻¹,信噪比 50000∶1,掃描 32 次。添加微膠囊的塗料固化後,β -CD 塗層和 MF - MC 塗層均未出現新的特徵峰,說明微膠囊與塗料在混合和 UV 固化過程中未發生化學反應,對塗料本身性能影響不大。
參考人工嗅聞直測法評分,將地板樣品分別置於 60℃鼓風和室溫通風條件下,由不少於 3 人的嗅聞人員每天在固定地點評價地板香氣緩釋性能並記錄得分取平均值。隨著 β -CD - MC 乳液添加量增大,地板香氣釋放初始濃度升高,整體呈現先快後慢的釋香趨勢。在 60℃鼓風條件下,β -CD - MC 乳液添加量為 20% 和 25% 的樣品加熱釋香 104 h 後香氣基本消失;室溫通風條件下,添加量為 20% 和 25% 的地板經 24 周釋香後鼻貼板嗅聞香氣仍較明顯。MF - MC 釋香型地板在室溫通風條件下緩釋性能整體優於 β -CD - MC 釋香型地板,且 MF - MC 在一定程度上延緩檀香精油揮發,香氣緩釋更持久。
依據 GB/T 18103 - 2022《實木複合地板》,測試釋香地板的漆膜附著力、漆膜表面耐磨、表面耐污染和漆膜硬度,每個試件重複 3 次取平均值。添加兩種微膠囊的釋香地板的各項理化性能均滿足國家標準要求,且與對照地板差別不大,證明在塗料中添加釋香微膠囊,採用表面塗飾製備釋香實木複合地板的方式可行。
本研究通過在丙烯酸類塗料中添加 β - 環糊精檀香精油微膠囊乳液和三聚氰胺甲醛樹脂檀香精油微膠囊乳液,成功製備出釋香型實木複合地板。確定了 β -CD - MC 乳液和 MF - MC 乳液的最佳添加量分別為 20% 和 15%,在此比例下微膠囊與塗料相容性良好。SEM 和 FTIR 分析表明微膠囊對塗料性能影響小。釋香性能測試顯示,β -CD - MC - 20% 和 MF - MC - 15% 地板在 60℃高溫下分別持續鼓風 96 h 和 104 h 仍有香氣,室溫通風條件下香氣保留時間超 24 周。地板的主要理化性能滿足國家標準要求。該研究為實木地板行業在功能性產品開發方面提供了重要的技術參考,有望推動實木地板行業向更具功能性和市場競爭力的方向發展。
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