一种生物质油改性环氧树脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质油改性环氧树脂及其制备方法，该生物质油改性环氧树脂包括以下重量份的原料：环氧树脂50～100份，生物质油20～100份，碱性催化剂0.2～1.5份，金属盐类催化剂0.1～0.8份，稀释剂20～80份。本发明专利技术提供的生物质油改性环氧树脂具有优异的韧性、抗冲击抗开裂性能以及耐候性能等，解决了环氧树脂作为防腐涂料的技术难题。同时，该生物质油改性环氧树脂的制备方法简单，工艺稳定，反应条件温和，能充分利用生物质材料，节能环保，提高生物质能源的附加利用价值，并降低生产成本。该生物质油改性环氧树脂还可用于制备复合材料、粘合剂、电子电器材料、工程塑料等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于树脂领域，具体涉及一种生物质油改性环氧树脂及其制备方法。
技术介绍
环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物，具有优良的物理机械性能、电绝缘性能、与各种材料的粘接性能，以及具有使用工艺灵活的特点。这些功能和特点是其他热固性塑料所不具备的，因此它能制成涂料、复合材料、浇铸料、胶粘剂、模压材料和注射成型材料，在国民经济的各个领域中均得到广泛的应用。其中，环氧树脂在涂料中的应用占有较大的比例，它能制成各具特色、用途各异的品种。环氧树脂具有以下共性：1、耐化学品性优良，尤其是耐碱性；2、漆膜附着力强，特别是对金属；3、具有较好的耐热性和电绝缘性；4、漆膜保色性较好。但是环氧树脂涂料的耐候性差，脆性较大，抗开裂抗冲击性能差，漆膜在户外易粉化失光又欠丰满，不宜作户外用涂料及高装饰性涂料之用。因此，急需找到一种改性环氧树脂，该改性环氧树脂具有优异的韧性、防腐性能、抗冲击抗开裂性能和耐候性能，可解决环氧树脂作为防腐涂料的技术难题，同时，该改性环氧树脂还可用于制备复合材料、粘合剂、电子电器材料和工程塑料等。生物质油为生物质压块，主要含木质素、纤维素和半纤维素。生物质油是在温度、压力、反应介质以及催化剂的作用下，通过控制反应参数，使分子量为几万到几百万的木质素、纤维素和半纤维素降解而获得的分子量为几百上千的产物。生物质油中含有酚类、醛类、醇类、酸类等物质，其分子链中含有酚羟基、羧基等基团，这些可与环氧基反应，用于改性环氧树脂。生物质油还具有其他优异特性，如成本低廉、韧性好、耐候性能好、防腐性能好、原材料易得等。但是，高温裂解生物质油组成复杂，物质种类多达200多种，其中小分子产物活性极高，不适于改性环氧树脂，大分子产物分子链过长，位阻大，使反应难以进行。因此，必须择优选取裂解生物质原油，再对其进行萃取、蒸馏等分离工艺，制备合适的生物质油，用于改性环氧树脂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对上述环氧树脂韧性、抗冲击抗开裂性能和耐候性能差的问题，本专利技术提供一种生物质油改性环氧树脂及其制备方法。本专利技术采用的技术方案如下：一种生物质油改性环氧树脂，所述生物质油改性环氧树脂包括以下重量份的原料：环氧树脂50～100份，生物质油20～100份，碱性催化剂0.2～1.5份，金属盐类催化剂0.1～0.8份，稀释剂20～80份。该生物质油改性环氧树脂的化学组分包括生物质油，生物质油的分子链中含有酚羟基、羧基等基团，这些基团可被引入到环氧树脂的分子结构中。而生物质油具有韧性好、耐候性能好、抗冲击抗开裂性能和防腐性能好等优异特性，有利于提高环氧树脂的韧性、耐候性能、防腐性能以及抗冲击抗开裂性能等。但高温裂解生物质油组成复杂，物质种类多达200多种，其中小分子产物活性极高，不适用改性环氧树脂，而大分子产物分子链过长，位阻大，使反应难以进行。因此，必须制备合适的生物质油用于环氧树脂改性。生物质油的制备可通过先择优选取生物质原油，再对生物质原油进行萃取、蒸馏等分离工艺来完成，所述生物质油的制备方法如下：(1)备料：取用分离塔中段部分的热裂解生物质原油，其平均分子量Mn为100～500；(2)萃取：按重量份计，将20～100份所述生物质原油加入到容器中，加入蒸馏水20～80份搅拌，并升温至40～50℃，保温20～60min，静置分层并去除上层清液，加入蒸馏水10～50份搅拌，并升温至60～80℃，保温20～60min，静置分层并去除上层清液；(3)蒸馏：按重量份计，将萃取后的生物质油加热到80～105℃，减压蒸馏，除去水分，加入稀释剂10～50份得到生物质油。所述生物质油的平均分子量Mn为400～3000，该范围的生物质油具有适中的活性，有利于改性环氧树脂。进一步地，所述生物质油的平均分子量Mn为500～1000。所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、酚醛型环氧树脂和间苯二酚环氧树脂中的一种。进一步地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂或酚醛型环氧树脂。所述稀释剂选自乙醇、正丁醇、乙酸丁酯、乙酸乙酯、四氢呋喃、乙二醇和丙三醇中的一种或多种。所述碱性催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、乙酸钙、氢氧化钡和羧酸镁中的一种。碱性催化剂用于促进环氧基开环，并与生物质油中的酚羟基、羧基反应。所述金属盐类催化剂为三氯化铁、三氯化硼和三异丙氧基铝中的一种。金属盐类催化剂有利于反应生成支链，提高固化物分子网状结构的交联度和密实度。一种生物质油改性环氧树脂的制备方法，步骤为：制备所述生物质油改性环氧树脂的方法，步骤为：将环氧树脂、稀释剂和生物质油依次加入至反应釜中，启动反应釜搅拌，升温至50～65℃，加入碱性催化剂，加热至60～75℃并保温0.5～2.0h，加入金属盐类催化剂，加热至75～85℃后回流并保温0.5～2.0h，降温得到生物质油改性环氧树脂。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1.提供了一种生物质油改性环氧树脂，该生物质油改性环氧树脂具有优异的韧性、防腐性能、抗冲击抗开裂性能和耐候性能，解决了环氧树脂作为防腐涂料的技术难题，同时，该生物质油改性环氧树脂还可用于制备复合材料、粘合剂、电子电器材料和工程塑料等；2.提供了一种生物质油改性环氧树脂的制备方法，该方法简单，工艺稳定，反应条件温和，能充分利用生物质材料，节能环保，提高生物质能源的附加利用价值；3.采用的原材料易得，且价格低廉，可降低生产成本。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。一种生物质油改性环氧树脂，所述生物质油改性环氧树脂包括以下重量份的原料：环氧树脂50～100份，生物质油20～100份，碱性催化剂0.2～1.5份，金属盐类催化剂0.1～0.8份，稀释剂20～80份。优选的，生物质油的制备方法如下：(1)备料：取用分离塔中段部分的热裂解生物质原油，其平均分子量Mn为100～500；(2)萃取：按重量份计，将20～100份所述生物质原油加入到容器中，加入蒸馏水20～80份搅拌，并升温至40～50℃，保温20～60min，静置分层并去除上层清液，加入蒸馏水10～50份搅拌，并升温至60～80℃，保温20～60min，静置分层并去除上层清液；(3)蒸馏：按重量份计，将萃取后的生物质油加热到80～105℃，减压蒸馏，除去水分，加入稀释剂10～50份得到生物质油。优选的，生物质油的平均分子量Mn为400～3000，该范围的生物质油具有适中的活性，有利于改性环氧树脂。进一步地，生物质油的平均分子量Mn为500～1000。优选的，环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、酚醛型环氧树脂和间苯二酚环氧树脂中的一种。进一步地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂或酚醛型环氧树脂。优选的，稀释剂选自乙醇、正丁醇、异丁醇、乙酸丁酯、乙酸乙酯、四氢呋喃、乙二醇和丙三醇中的一种或多种。优选的，碱性催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、乙酸钙、氢氧化钡和羧酸镁中的一种，金属盐类催化剂为三氯化铁、三氯化硼和三异丙氧基铝中的一种。一种生物质油改性环氧树脂的制备方法，步骤为：制备所述生物质油改性环氧树脂的方法，步骤为：将环氧树脂、稀释剂和生物质油依次加入至反应釜中，启动反应釜搅拌，升本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质油改性环氧树脂，其特征在于，所述生物质油改性环氧树脂包括以下重量份的原料：环氧树脂50～100份，生物质油20～100份，碱性催化剂0.2～1.5份，金属盐类催化剂0.1～0.8份，稀释剂20～80份。

【技术特征摘要】
1.一种生物质油改性环氧树脂，其特征在于，所述生物质油改性环氧树脂包括以下重量份的原料：环氧树脂50～100份，生物质油20～100份，碱性催化剂0.2～1.5份，金属盐类催化剂0.1～0.8份，稀释剂20～80份。2.根据权利要求1所述的一种生物质油改性环氧树脂，其特征在于，所述生物质油的制备方法如下：(1)备料：取用分离塔中段部分的热裂解生物质原油，其平均分子量Mn为100～500；(2)萃取：按重量份数计，将20～100份所述生物质原油加入到容器中，加入蒸馏水20～80份搅拌，并升温至40～50℃，保温20～60min，静置分层并去除上层清液，加入蒸馏水10～50份搅拌，并升温至60～80℃，保温20～60min，静置分层并去除上层清液；(3)蒸馏：按重量份数计，将(2)萃取的生物质油加热到80～105℃，减压蒸馏，除去水分，加入稀释剂10～50份得到生物质油。3.根据权利要求1或2所述的一种生物质油改性环氧树脂，其特征在于，所述生物质油的平均分子量Mn为400～3000。4.根据权利要求3所述的一种生物质油改性环氧树脂，其特征在于，所述生物质油的平均分子量Mn为500～1000。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹海波，王兴财，王维平，
申请(专利权)人：四川国能高科生物树脂有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51