一种无溶剂生物基环保涂料制造技术

本发明专利技术公开了一种无溶剂生物基环保涂料，所述涂料含有20

【技术实现步骤摘要】
一种无溶剂生物基环保涂料


[0001]本专利技术涉及涂料
，尤其是涉及一种含多臂生物基树脂的无溶剂生物 基环保涂料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]挥发性有机化合物(VOC)是在101.3kPa压力下沸点小于或等于250℃的有 机化合物，VOC的排放可导致癌症风险增加。尤其是生活在工业区的儿童会接 触到挥发性有机化合物。相比之下，某些VOC不会影响人类患癌症的风险，但 仍会造成健康风险。一般涂料预聚物分子量大且黏度高，为了达到施工应用的 要求，都需要加入一定量的有机溶剂调节产品的黏度，会造成VOC大量排放。 随着人们环保意识的增强以及国家法律法规的完善，未来涂料将会由低溶剂向 无溶剂方向发展。
[0003]可再生资源的商品化是学术界和工业界研究人员的研究热点。以可再生资源 为原料的合成是重要的研究方向，涂料领域亦是如此，生物基涂料由于其绿色 环保、成本较低等优点，已成为材料领域的研究热点。目前，用于生物基涂料 领域的原材料主要是植物油，例如大豆油，桐油，亚麻籽油，蓖麻油和腰果壳 油或腰果壳液(CNSL)等。腰果壳油经提炼可制备腰果酚及其衍生物，腰果酚 是腰果行业的副产品，是一种廉价且易得的多功能原料，有望替代某些石油基 材料。跟其他植物油相比，腰果酚除了含有不饱和C15烷基链外，它还具有反 应性酚羟基，既有芳香族化合物耐高温的特点，又有脂肪族化合物柔韧性好的 特点，同时还赋予了材料疏水性。腰果酚侧链的双键类似于醇酸树脂的侧链双 键，有望在催干剂作用下进行氧气固化交联。
[0004]之前的研究大都集中在对腰果酚侧链双键的改性，改性工艺和后处理复杂， 改性后粘度较大，通常在使用过程中需要加入溶剂或者活性稀释剂。开发一种 性能优异的无溶剂绿色环保涂料迫在眉睫。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种无溶剂生物基环保涂料及 其制备方法与应用。本专利技术将多臂腰果酚树脂HF与环氧树脂稀释剂复配固化， 环氧树脂的引入提高了涂层的性能，得到一种性能优越的无溶剂涂料。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种无溶剂生物基环保涂料，所述涂料含有20
‑
80重量份多臂生物基树脂， 5
‑
50重量份环氧树脂稀释剂，5
‑
25重量份固化剂，1
‑
5重量份催干剂；所述多臂 生物基树脂的结构如通式(1)所示：
[0008][0009]通式(1)中，R1每次出现分别相同或不同地表示为如下结构中的任一种；
[0010][0011]优选方案，所述环氧树脂稀释剂为NC
‑
514、NC
‑
513、PLR601A、PLR602A、 聚乙二醇二缩水甘油醚PDE400、C
12
‑
14
‑
烷基缩水甘油醚AGE中的一种或多种。
[0012]优选方案，所述固化剂为甲基六氢苯酐、邻苯二甲酸酐、甲基四氢苯酐、均 苯四甲酸二酐、苯酮四甲酸二酐、异佛尔酮二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、 间苯二胺中的一种或多种。
[0013]优选方案，所述催干剂为环烷酸钴、环烷酸铅、环烷酸锰、环烷酸钙、环烷 酸锌、辛酸钴中的一种或多种。
[0014]优选方案，所述多臂生物基树脂的制备方法为：
[0015]HCE和HMMM发生醚化反应制备所述多臂生物基树脂HF；
[0016]具体步骤为：
[0017]将高甲醚化三聚氰胺甲醛树脂HMMM、羟乙基腰果酚醚HCE混合，之后加 入对甲苯磺酸，升温至90
‑
120℃，反应2
‑
12h，之后用增氧泵缓慢通入空气，带 出甲醇，反应结束；产物用旋转蒸发仪除去残留甲醇，即得所述多臂生物基树 脂HF。
[0018]进一步，所述HMMM与HCE的摩尔比为1:5
‑
6；所述对甲苯磺酸占反应原 料的质量比为0.3
‑
0.5％。
[0019]进一步，所述涂料还包括3重量份固化促进剂、1
‑
2重量份助剂、5
‑
30重量 份填料。
[0020]进一步，所述固化促进剂为酸酐类固化促进剂或胺类固化促进剂；所述酸酐 类固化促进剂为2
‑
乙基
‑4‑
甲基咪唑、2,4,6
‑
三(二甲胺基甲基)苯酚、1,8
‑
二氮 杂双环[5.4.0]十一碳
‑7‑
烯DBU中的一种或多种；所述胺类固化促进剂为三乙醇 胺；所述助剂为流平剂和/或消泡剂；流平剂为丙烯酸类、有机硅类、氟碳化合 物类流平剂中的一种或多种；消泡剂为BYK
‑
333、Y
‑
611、Y
‑
630、Y
‑
686中的一 种或多种；所述填料为钛白粉、云母粉、滑石粉、高岭土、重晶石粉中的一种 或多种。
[0021]一种所述无溶剂生物基环保涂料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0022]将20
‑
80重量份多臂生物基树脂HF、5
‑
50重量份环氧树脂稀释剂、5
‑
25重 量份固化剂、1
‑
5重量份催干剂混合，在100
‑
2500rpm转速下混合2
‑
10min，混 合均匀即得所述无溶剂生物基环保涂料。
[0023]一种所述无溶剂生物基环保涂料制备的涂层，将制得所述的无溶剂生物基环 保涂料，涂覆于基材上，加热固化，制得所述无溶剂生物基环保涂料涂层；
[0024]所述涂层厚度为30
‑
120μm；
[0025]热固化条件为：120
‑
180℃，2
‑
8h。
[0026]本专利技术有益的技术效果在于：
[0027]本专利技术合成的HF粘度不高(4850mPa
·
s)，可作为无溶剂体系进行研究。 腰果酚作为一种植物油，这种侧链双键可直接进行气干性固化，通过与环氧树 脂复配进行双交联固化。
[0028]本专利技术中采用的多臂生物基树脂HF，来源于资源可再生的腰果酚，具有价 格低廉、黏度低等优点。多臂结构的设计能够很好的利用生物基单体，制备高 性能的生物基涂料。同时与环氧树脂复配提高了涂层的柔韧性和耐候性，更高 的交联密度还赋予了涂层较强的机械强度。填料加入到树脂配方中，降低成本 的同时，提高涂层的防腐性能，颜填料的加入还起到遮盖性作用。
附图说明
[0029]图1为实施例1的反应机理示意图。
[0030]图2为本专利技术涂料成膜固化的机理。
[0031]图3为实施例1的HF和HCE的红外光谱图。
[0032]图4为实施例1的HF和HCE的1HNMR氢谱图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无溶剂生物基环保涂料，其特征在于，所述涂料含有20
‑
80重量份多臂生物基树脂，5
‑
50重量份环氧树脂稀释剂，5
‑
25重量份固化剂，1
‑
5重量份催干剂；所述多臂生物基树脂的结构如通式(1)所示：通式(1)中，R1每次出现分别相同或不同地表示为如下结构中的任一种；2.根据权利要求1所述的无溶剂生物基环保涂料，其特征在于，所述环氧树脂稀释剂为NC
‑
514、NC
‑
513、PLR601A、PLR602A、聚乙二醇二缩水甘油醚PDE400、C
12
‑
14
‑
烷基缩水甘油醚AGE中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的无溶剂生物基环保涂料，其特征在于，所述固化剂为甲基六氢苯酐、邻苯二甲酸酐、甲基四氢苯酐、均苯四甲酸二酐、苯酮四甲酸二酐、异佛尔酮二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、间苯二胺中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的无溶剂生物基环保涂料，其特征在于，所述催干剂为环烷酸钴、环烷酸铅、环烷酸锰、环烷酸钙、环烷酸锌、辛酸钴中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的无溶剂生物基环保涂料，其特征在于，所述多臂生物基树脂的制备方法为：HCE和HMMM发生醚化反应制备所述多臂生物基树脂HF；具体步骤为：
将高甲醚化三聚氰胺甲醛树脂HMMM、羟乙基腰果酚醚HCE混合，之后加入对甲苯磺酸，升温至90
‑
120℃，反应2
‑
12h，之后用增氧泵缓慢通入空气，带出甲醇，反应结束；产物用旋转蒸发仪除去残留甲醇，即得所述多臂生物基树脂HF。6.根据权利要求5所述的无溶剂生物基环保涂料，其特征在于，所述HMMM与HCE的摩尔比为1:5
‑
6；所述对甲苯磺酸占反应原料的质量比为0.3
‑
0.5％。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘敬成，刘仁，罗静，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：