本發(fā)明屬于涂料制造領(lǐng)域，具體涉及一種生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂防腐涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
防腐涂料一般分為常規(guī)防腐涂料和重防腐涂料，是油漆涂料中必不可少的一種涂料。常規(guī)防腐涂料是在一般條件下，對金屬等起到防腐蝕的作用，保護有色金屬使用的壽命；重防腐涂料是指相對常規(guī)防腐涂料而言，能在相對苛刻腐蝕環(huán)境里應(yīng)用，并具有能達到比常規(guī)防腐涂料更長保護期的一類防腐涂料。
防腐涂料的常見產(chǎn)品有環(huán)氧樹脂涂料、陶瓷填充涂層、酚醛環(huán)氧涂料、高分子復(fù)合材料以及聚氨酯防腐涂料等。在這些涂料體系中，環(huán)氧樹脂涂料適用于保護管道免受磨損以及外部腐蝕。環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團的有機化合物，具有優(yōu)良的物理機械性能、電絕緣性能、與各種材料的粘接性能，以及具有使用工藝靈活的特點。這些功能和特點是其他熱固性塑料所不具備的，因此它能制成涂料、復(fù)合材料、澆鑄料、膠粘劑、模壓材料和注射成型材料，在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域中均得到廣泛的應(yīng)用。環(huán)氧樹脂具有以下共性：1、耐化學(xué)品性優(yōu)良，尤其是耐堿性；2、漆膜附著力強，特別是對金屬；3、具有較好的耐熱性和電絕緣性；4、漆膜保色性較好。但是環(huán)氧樹脂涂料的耐候性差，脆性較大，抗開裂抗沖擊性能差，漆膜在戶外易粉化失光又欠豐滿，不宜作戶外用涂料及高裝飾性涂料之用。因此，急需找到一種韌性、防腐性能、抗沖擊抗開裂性能和耐候性能優(yōu)異的環(huán)氧樹脂防腐涂料。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于：針對上述環(huán)氧樹脂防腐涂料的韌性、防腐性能、抗沖擊抗開裂性能和耐候性能差的問題，本發(fā)明提供一種生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂防腐涂料及其制備方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂防腐涂料，包括涂料組分和固化組分，所述涂料組分包括以下質(zhì)量百分比的原料：30～43％生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂、5～15％有機溶劑、0.1～0.5％著色顏料、35～58％體質(zhì)顏料、2～8％耐腐蝕顏料、0.3～2.8％觸變劑、0.1～0.8％分散劑和0.1～0.9％消泡劑，各原料的質(zhì)量百分比之和為100％。該涂料組分采用生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂作為原料，由于環(huán)氧樹脂經(jīng)生物質(zhì)油改性后，其韌性、防腐性能和耐候性能均可得到提高，因此，由生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂制備的涂料可用作防腐涂料。
所述生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂的制備方法，其步驟為：將環(huán)氧樹脂50～100份、稀釋劑A20～80份和生物質(zhì)油20～100份依次加入至反應(yīng)釜中，啟動反應(yīng)釜攪拌，緩慢升溫至50～65℃，加入堿性催化劑0.2～1.5份，加熱至60～75℃并保溫0.5～2.0h，加入金屬鹽類催化劑0.1～0.8份，加熱至75～85℃后回流并保溫0.5～2.0h，降溫得到生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂。該生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂的制備方法，通過化學(xué)方法對環(huán)氧樹脂進行修飾，將生物質(zhì)油分子鏈中含有的酚羥基、羧基等基團引入到環(huán)氧樹脂的分子結(jié)構(gòu)中。生物質(zhì)油具有韌性好、耐候性能好、防腐性能好等優(yōu)異特性，采用生物質(zhì)油對環(huán)氧樹脂進行改性，可提高環(huán)氧樹脂的韌性、耐候性能以及抗沖擊抗開裂性能等。
所述生物質(zhì)油的制備方法如下：
(1)萃?。喊粗亓糠輸?shù)，將20～100份市售木質(zhì)素、纖維素和半纖維素裂解而來的生物質(zhì)原油加入到容器中，加入蒸餾水20～80份攪拌，并升溫至40～50℃，保溫20～60min，靜置分層并去除上層清液，加入蒸餾水10～50份攪拌，并升溫至60～80℃，保溫20～60min，靜置分層并去除上層清液；
(2)蒸餾：重量份數(shù)，將(1)萃取的生物質(zhì)油加熱到80～105℃，減壓蒸餾，除去水分，加入稀釋劑A 10～50份得到生物質(zhì)油。
所述環(huán)氧樹脂包括雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、雙酚S型環(huán)氧樹脂、酚醛型環(huán)氧樹脂和間苯二酚環(huán)氧樹脂中的一種。
所述堿性催化劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉、乙酸鈣、氫氧化鋇和羧酸鎂中的一種，金屬鹽類催化劑為三氯化鐵、三氯化硼和三異丙氧基鋁中的一種,稀釋劑A選自乙醇、正丁醇、乙酸丁酯、乙酸乙酯、四氫呋喃、乙二醇和丙三醇中的一種或多種。
所述固化組分包括以下質(zhì)量百分比的原料：70～90％胺固化劑、1～2.5％環(huán)氧促進劑和9～21％有機溶劑,各原料的質(zhì)量百分比為100％，固化組分用于使涂料組分凝固。
所述有機溶劑包括丙酮、正丁醇、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯和四氫呋喃中的一種或多種，著色顏料包括鈦白粉、氧化鐵紅、氧化鐵黃、炭黑和鉻綠中的一種或多種，體質(zhì)顏料包括滑石粉、云母粉、氫氧化鋁和膨潤土中的一種或多種，耐腐蝕顏料包括鋅粉或鋁粉或鋅粉和鋁粉的混合物，觸變劑包括有機膨潤土、高嶺土和二氧化硅中的一種或多種，分散劑為潤濕分散劑，消泡劑為有機硅消泡劑。
所述胺固化劑包括酚醛改性胺T31、650聚酰胺、651聚酰胺、701酚醛改性胺和702酚醛改性胺中的一種或多種，環(huán)氧促進劑包括三乙醇胺、二甲基苯胺和DMP-30中的一種或多種。
一種生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂防腐涂料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將所述生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂與3～10％有機溶劑混合，加入著色顏料、體質(zhì)顏料、耐腐蝕顏料、觸變劑、分散劑和消泡劑，在45～55℃下按1500～3000轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速高速分散30min，再加入2～5％有機溶劑，攪拌均勻，熟化1天后獲得涂料組分；
(2)將胺固化劑、環(huán)氧促進劑和有機溶劑混合，在常溫下攪拌均勻，獲得固化組分；
(3)制備防腐涂料：將涂料組分和固化組分按(10～17):1的質(zhì)量比混合，加入稀釋劑B攪拌均勻，熟化15min后獲得生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂防腐涂料。
所述稀釋劑B按質(zhì)量百分比的組分為50～80％二甲苯和20～50％異丁醇，各組分的質(zhì)量百分比之和為100％。
綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：
1.提供了一種生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂防腐涂料，該防腐涂料具有優(yōu)異的韌性、防腐性能、抗沖擊抗開裂性能和耐候性能；
2.提供了一種生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂防腐涂料的制備方法，該方法簡單，工藝穩(wěn)定，反應(yīng)條件溫和；
3.采用生物質(zhì)油對環(huán)氧樹脂進行改性，能充分利用生物質(zhì)材料，節(jié)能環(huán)保，提高生物質(zhì)能源的附加利用價值；
4.采用的原材料易得，且價格低廉，可降低生產(chǎn)成本。
具體實施方式
本說明書中公開的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
一種生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂防腐涂料，包括涂料組分和固化組分，所述涂料組分包括以下質(zhì)量百分比的原料：30～43％生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂、5～15％有機溶劑、0.1～0.5％著色顏料、35～58％體質(zhì)顏料、2～8％耐腐蝕顏料、0.3～2.8％觸變劑、0.1～0.8％分散劑和0.1～0.9％消泡劑，各原料的質(zhì)量百分比之和為100％。
優(yōu)選的，生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂的制備方法，其步驟為：將環(huán)氧樹脂50～100份、稀釋劑A 20～80份和生物質(zhì)油20～100份依次加入至反應(yīng)釜中，啟動反應(yīng)釜攪拌，緩慢升溫至50～65℃，加入堿性催化劑0.2～1.5份，加熱至60～75℃并保溫0.5～2.0h，加入金屬鹽類催化劑0.1～0.8份，加熱至75～85℃后回流并保溫0.5～2.0h，降溫得到生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂。
優(yōu)選的，生物質(zhì)油的制備方法如下：
(1)萃?。喊粗亓糠輸?shù)，將20～100份市售木質(zhì)素、纖維素和半纖維素裂解而來的生物質(zhì)原油加入到容器中，加入蒸餾水20～80份攪拌，并升溫至40～50℃，保溫20～60min，靜置分層并去除上層清液，加入蒸餾水10～50份攪拌，并升溫至60～80℃，保溫20～60min，靜置分層并去除上層清液；
(2)蒸餾：按重量份數(shù)，將(1)萃取的生物質(zhì)油加熱到80～105℃，減壓蒸餾，除去水分，加入稀釋劑A 10～50份得到生物質(zhì)油。
優(yōu)選的，環(huán)氧樹脂包括雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、雙酚S型環(huán)氧樹脂、酚醛型環(huán)氧樹脂和間苯二酚環(huán)氧樹脂中的一種。
優(yōu)選的，堿性催化劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉、乙酸鈣、氫氧化鋇和羧酸鎂中的一種，金屬鹽類催化劑為三氯化鐵、三氯化硼和三異丙氧基鋁中的一種,稀釋劑A選自乙醇、正丁醇、乙酸丁酯、乙酸乙酯、四氫呋喃、乙二醇和丙三醇中的一種或多種。
優(yōu)選的，固化組分包括以下質(zhì)量百分比的原料：70～90％胺固化劑、1～2.5％環(huán)氧促進劑和9～21％有機溶劑,各原料的質(zhì)量百分比為100％，固化組分用于使涂料組分凝固。
優(yōu)選的，有機溶劑包括丙酮、正丁醇、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯和四氫呋喃中的一種或多種，著色顏料包括鈦白粉、氧化鐵紅、氧化鐵黃、炭黑和鉻綠中的一種或多種，體質(zhì)顏料包括滑石粉、云母粉、氫氧化鋁和膨潤土中的一種或多種，耐腐蝕顏料包括鋅粉或鋁粉或鋅粉和鋁粉的混合物，觸變劑包括有機膨潤土、高嶺土和二氧化硅中的一種或多種，分散劑為潤濕分散劑，消泡劑為有機硅消泡劑。
優(yōu)選的，胺固化劑包括酚醛改性胺T31、650聚酰胺、651聚酰胺、701酚醛改性胺和702酚醛改性胺中的一種或多種，環(huán)氧促進劑包括三乙醇胺、二甲基苯胺和DMP-30中的一種或多種。
一種生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂防腐涂料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將所述生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂與3～10％有機溶劑混合，加入著色顏料、體質(zhì)顏料、耐腐蝕顏料、觸變劑、分散劑和消泡劑，在45～55℃下按1500～3000轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速高速分散30min，再加入2～5％有機溶劑，攪拌均勻，熟化1天后獲得涂料組分；
(2)將胺固化劑、環(huán)氧促進劑和有機溶劑混合，在常溫下攪拌均勻，獲得固化組分；
(3)制備防腐涂料：將涂料組分和固化組分按(10～17):1的質(zhì)量比混合，加入稀釋劑B攪拌均勻，熟化15min后獲得生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂防腐涂料。
優(yōu)選的，稀釋劑B按質(zhì)量百分比的組分為50～80％二甲苯和20～50％異丁醇，各組分的質(zhì)量百分比之和為100％。
實施例1
生物質(zhì)油的制備方法如下：
(1)萃?。簩⑹惺勰举|(zhì)素、纖維素和半纖維素裂解而來的生物質(zhì)原油100份加入到三口燒瓶中，加入蒸餾水80份攪拌，并升溫至50℃，保溫60min，靜置分層30min并去除上層清液，加入蒸餾水50份攪拌，并升溫至80℃，保溫60min，靜置分層30min并去除上層清液；
(2)蒸餾：將萃取后的生物質(zhì)油加熱到105℃，減壓蒸餾，控制真空度為-0.095～-0.09MPa，除去水分，得到粘稠性的液體生物質(zhì)油，加入乙醇50份得到生物質(zhì)油。所得生物質(zhì)油中固含量的質(zhì)量百分比為64.2％，生物質(zhì)油的平均分子量Mn為400～3000，優(yōu)選平均分子量Mn為500～1000的生物質(zhì)油。
實施例2
生物質(zhì)油的制備方法如下：
(1)萃?。簩⑹惺勰举|(zhì)素、纖維素和半纖維素裂解而來的生物質(zhì)原油60份加入到三口燒瓶中，加入蒸餾水50份攪拌，并升溫至45℃，保溫40min，靜置分層30min并去除上層清液，加入蒸餾水30份攪拌，并升溫至70℃，保溫40min，靜置分層30min并去除上層清液；
(2)蒸餾：將萃取后的生物質(zhì)油加熱到100℃，減壓蒸餾，控制真空度為-0.095～-0.09MPa，除去水分，得到粘稠性的液體生物質(zhì)油，加入乙酸乙酯30份得到生物質(zhì)油。所得生物質(zhì)油中固含量的質(zhì)量百分比為64.7％，生物質(zhì)油的平均分子量Mn為400～3000，優(yōu)選平均分子量Mn為500～1000的生物質(zhì)油。
實施例3
生物質(zhì)油的制備方法如下：
(1)萃?。簩⑹惺勰举|(zhì)素、纖維素和半纖維素裂解而來的生物質(zhì)原油30份加入到三口燒瓶中，加入蒸餾水20份攪拌，并升溫至45℃，保溫30min，靜置分層30min并去除上層清液，加入蒸餾水10份攪拌，并升溫至65℃，保溫30min，靜置分層30min并去除上層清液；
(2)蒸餾：將萃取后的生物質(zhì)油加熱到95℃，減壓蒸餾，控制真空度為-0.095～-0.09MPa，除去水分，得到粘稠性的液體生物質(zhì)油，加入四氫呋喃15份得到生物質(zhì)油。所得生物質(zhì)油中固含量的質(zhì)量百分比為61.3％，生物質(zhì)油的平均分子量Mn為400～3000，優(yōu)選平均分子量Mn為500～1000的生物質(zhì)油。
實施例4
基于實施例1，生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂的制備方法為：將雙酚A型環(huán)氧樹脂E-51(環(huán)氧值0.516)60份、乙醇30份和所述生物質(zhì)油40份依次加入至反應(yīng)釜中，啟動反應(yīng)釜攪拌30min，緩慢升溫至55℃，加入氫氧化鉀0.5份，加熱至65℃并保溫1.5h，加入三氯化鐵0.3份，加熱至75℃后回流并保溫，在保溫20min后開始測定環(huán)氧值，當(dāng)環(huán)氧值為0.20～0.25時停止反應(yīng)，立刻降溫至35℃得到生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂。
實施例5
基于實施例2，生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂的制備方法為：將雙酚F型環(huán)氧樹脂(環(huán)氧值0.466)80份、乙酸乙酯50份和所述生物質(zhì)油60份依次加入至反應(yīng)釜中，啟動反應(yīng)釜攪拌30min，緩慢升溫至60℃，加入乙酸鈣0.9份，加熱至70℃并保溫2.0h，加入三異丙氧基鋁0.5份，加熱至80℃后回流并保溫，在保溫20min后開始測定環(huán)氧值，當(dāng)環(huán)氧值為0.20～0.25時停止反應(yīng)，立刻降溫至35℃得到生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂。
實施例6
基于實施例3，生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂的制備方法為：將酚醛型環(huán)氧樹脂F(xiàn)44(環(huán)氧值0.457)100份、四氫呋喃60份和所述生物質(zhì)油80份依次加入至反應(yīng)釜中，啟動反應(yīng)釜攪拌30min，緩慢升溫至65℃，加入羧酸鎂1.3份，加熱至75℃并保溫1.5h，加入三氯化硼0.6份，加熱至85℃后回流并保溫，在保溫20min后開始測定環(huán)氧值，當(dāng)環(huán)氧值為0.20～0.25時停止反應(yīng)，立刻降溫至35℃得到生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂。
實施例7
基于上述實施例1和實施例4，按質(zhì)量百分比，將43％所述生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂與8％正丁醇混合，加入0.5％鈦白粉、37％滑石粉、4％鋅粉、2.5％高嶺土、0.4％潤濕分散劑和0.6％有機硅消泡劑，在45℃下以1500轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速高速分散30min，再加入4％丙酮，攪拌均勻，熟化1天后獲得涂料組分；按質(zhì)量百分比，將90％酚醛改性胺T31、1％三乙醇胺和9％乙酸丁酯混合，在常溫下攪拌均勻，獲得固化組分；按質(zhì)量百分比，將50％二甲苯和50％異丁醇攪拌均勻，獲得稀釋劑B，然后將涂料組分和固化組分按質(zhì)量比為10:1混合，再加入適量稀釋劑B攪拌均勻，熟化15min后獲得生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂防腐涂料。
實施例8
基于上述實施例2和實施例5，按質(zhì)量百分比，將36％所述生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂與9％乙酸丁酯混合，加入0.3％氧化鐵紅、44％云母粉、3％鋁粉、1.7％有機膨潤土、0.5％潤濕分散劑和0.5％有機硅消泡劑，在50℃下以3000轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速高速分散30min，再加入5％丙酮，攪拌均勻，熟化1天后獲得涂料組分；按質(zhì)量百分比，將80％702酚醛改性胺、2％二甲基苯胺和18％正丁醇混合，在常溫下攪拌均勻，獲得固化組分；按質(zhì)量百分比，將60％二甲苯和40％異丁醇攪拌均勻，獲得稀釋劑B，然后將涂料組分和固化組分按質(zhì)量比為14:1混合，再加入適量稀釋劑B攪拌均勻，熟化15min后獲得生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂防腐涂料。
實施例9
基于上述實施例3和實施例6，按質(zhì)量百分比，將30％所述生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂與10％丙酮混合，加入0.4％鉻綠、50％氫氧化鋁、3.6％鋅粉、1.5％二氧化硅、0.7％潤濕分散劑和0.8％有機硅消泡劑，在50℃下以2000轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速高速分散30min，再加入3％四氫呋喃，攪拌均勻，熟化1天后獲得涂料組分；按質(zhì)量百分比，將77％650聚酰胺、2％DMP-30和21％正丁醇混合，在常溫下攪拌均勻，獲得固化組分；按質(zhì)量百分比，將70％二甲苯和30％異丁醇攪拌均勻，獲得稀釋劑B，然后將涂料組分和固化組分按質(zhì)量比為17:1混合，再加入適量稀釋劑B攪拌均勻，熟化15min后獲得生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂防腐涂料。
對比實施例
本對比實施例與實施例7的不同之處僅在于：所用環(huán)氧樹脂為未改性的雙酚A型環(huán)氧樹脂E51，且用乙醇稀釋雙酚A型環(huán)氧樹脂E51，使其固體含量與實施例7中所述生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂的固體含量相同。
將上述實施例7制備得到的生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂防腐涂料與對比實施例中的涂料涂于光滑的鋁板上，測試漆膜的性能，測試報告如表1所示。
表1漆膜性能測試報告
從表1可以看出，生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂防腐涂料的韌性和抗沖擊抗開裂性能優(yōu)于環(huán)氧樹脂防腐涂料，主要表現(xiàn)在第8和第9兩項指標(biāo)上。第8項沖擊性能，其值越大表明漆膜的抗沖擊抗開裂性能越好，第9項彎曲性能，其值越小表示漆膜的彎曲能力越好，韌性也越好。其次，生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂防腐涂料的耐候性較環(huán)氧樹脂防腐涂料有了明顯的提高，這從第16項的耐紫外線性能可以看出來。另外，生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂防腐涂料的附著力拉開強度也較環(huán)氧樹脂防腐涂料的大，疏水性也得到了改善，干燥時間變快，可見，生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂防腐涂料的綜合性能得到了明顯的提高。從上述測試報告可以看出，生物質(zhì)油改性環(huán)氧樹脂防腐涂料具有優(yōu)異的韌性、防腐性能、抗沖擊抗開裂性能和耐候性能。