CN107365410B - 一种资源节约、高效绿色的植物基催化功能材料 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种资源节约、高效绿色的植物基催化功能材料儿茶素，属新材料领域。以儿茶素为催化剂，完成天然植物腰果酚、醛、胺三元缩聚合成反应，只需50±1℃保温1小时，原本要在145℃保温3小时才能完成，大大降低能耗和人耗，得到的合成产物为腰果酚环氧固化剂新品种，与环氧树脂按当量计算混合使用，在钢铁、金属和其他基材表面上，进行防腐蚀涂装和涂饰，形成的固化物漆膜，有很好的机械性能、重防腐性能和低温固化性能。

Description

一种资源节约、高效绿色的植物基催化功能材料
技术领域
本发明属于新材料领域，涉及一种资源节约、高效绿色的植物基催化功能材料，涉及天然植物高分子新学科。催化功能材料被广泛应用于环氧涂料、环氧油墨、环氧粘结剂行业，用于对各种工程建设产品的防腐蝕涂装和涂饰，具体地说，被广泛应用于电力、能源、交通、船舶、宇航、化工、汽车、电子、建筑等领域产品的防腐蝕涂装和涂饰。
背景技术
环氧树脂是重要的工业原料，是带有反应性环氧基团的线性结构物，它必须与环氧固化剂混合使用，使环氧树脂上的环氧基团开环，和环氧固化剂上的氨基发生交链，形成三向立体网状的高分子固化物(漆膜)，漆膜牢固附着在钢铁、金属或其他基材表面，产生防腐、涂装、涂饰的实用效果。最常用的环氧固化剂是酚醛胺环氧固化剂，它是由化工毒性苯酚、醛、胺进行三元缩聚合成反应得到的，商品名为T31。近十年国内出现用天然植物腰果酚，替代毒性苯酚，完成腰果酚、醛、胺三元缩聚合成反应，得到环保性的腰果酚环氧固化剂，与环氧树脂混合使用形成的固化物(漆膜)，在基材表面有很好的附着力、硬度、冲击强度，有很好的机械性能，有突出的耐化学腐蚀性能(重防腐施工)，有独特的低温固化性能(在寒冬也可室外施工)，很受用户欢迎。天然植物腰果酚是从腰果壳油中精镏出来的植物高分子新材料。腰果树生長在亚热带，年年开花结果，果仁美食，果壳炸油，植物资源循环再生利用。
在市面上收集到的腰果酚环氧固化剂，用铁钴比色计测量，色度一般在8到18之间，多数为红棕色液体，用数显粘度计测量，粘度一般在几千到几万mPa.S，多数为粘稠液体。这在实际的涂装和涂饰施工中，往往遇到两个问题：1)腰果酚环氧固化剂颜色不够浅，只能用于底涂和中涂，很难用于面涂层；2)腰果酚环氧固化剂粘度不够低，使涂装和涂饰时的湿漆膜流平性差，如用有机溶剂稀释施工，环保性降失。最近获得授权的中国发明专利ZL2012 1 0042725.8，以植物质茶多酚中的酚酸成分为催化剂，完成腰果酚、醛、胺三元缩聚合成反应，得到的腰果酚环氧固化剂，低色度，低粘度，100％固含量，解决了上述两大难题，取得突破性进展。茶多酚是茶叶中含的多酚物质，其組成分有酚酸、花色苷、儿茶素、黄酮醇、黄烷醇等。
本申请专利是在ZL 2012 1 0042725.8专利的基础上，研发向更高层次发展。以茶多酚中的儿茶素成分为催化剂，进行腰果酚、醛、胺三元缩聚合成反应，结果发现，儿茶素是一种资源节约、高效绿色的植物基催化功能材料。
发明内容
本发明以植物质茶多酚中的儿茶素成分为催化剂，用天然植物腰果酚、四乙烯五胺、多聚甲醛三种原料，进行三元缩聚合成反应，主产物生成天然植物腰果酚醛胺，付产物生成水，水经真空脱水排出，得到天然植物腰果酚醛胺淡黄色透明液体，是腰果酚环氧固化剂的新品种。合成反应方程式如下：
Figure BSA0000130030230000021
具体实施方式
在一个1000ml四口玻璃反应釜上，装有电动搅拌器、迴流冷凝器、直流冷凝器、温度计、氮气进口、加料口，在500转/分钟的搅拌速度下，由加料口，加入儿茶素催化剂，用量是物料总量的0.2-0.5％，再加入天然植物腰果酚、四乙烯五胺、多聚甲醛，摩尔比为1.0-1.2∶0.8-1.0∶0.7-1.0，腰果酚纯度≥99％，四乙烯五胺纯度≥90％，多聚甲醛纯度≥95％，釜内通氮除氧，迴流冷凝器用冰水循环致冷，用油浴加热反应釜使釜内温度升至50±1℃，保温约1小时，釜内多聚甲醛固体粉末完全消失，液体呈浑浊状，表示三元缩聚合成反应完成，然后，实施真空脱水，关闭氮气入口，关闭迴流冷凝器，接通直流冷凝器，直流冷凝器用冰水循环致冷，在不小于1000转/分钟的搅拌速度下，接通真空机泵抽真空，直至釜内真空度达到-0.098MPa，生成的水经直流冷凝器流入计量容器，当出水量达到理论出水量的80％以上，反应釜内浑浊状液体变成清彻透明液体，停止真空脱水。
真空脱水后的产物为淡黄色清彻透明液体，铁钴比色计测得的色度为2～4，数显粘度计测得的粘度为200～600mPa.S，100％固含量。与环氧树脂按当量计算配比混合，在钢铁、金属和其他基材表面涂装和涂饰，形成的固化物漆膜，有很好的附着力、硬度、冲击强度，有很好的机械性能，有突出的耐化学腐蚀性能，有独特的低温固化性能。
腰果酚、醛、胺三元缩聚合成反应原本在145℃保温3小时才能完成，在儿茶素催化剂参与下，只需50℃保温1小时，大大降低了能耗和人耗。儿茶素是一种资源节约、高效绿色的植物基催化功能材料。

Claims (1)

1.一种植物基催化功能材料儿茶素在高效催化腰果酚、醛、胺三元缩聚合成反应中的应用，其特征在于：具体为在一个1000ml四口玻璃反应釜上，装有电动搅拌器、迴流冷凝器、直流冷凝器、温度计、氮气进口、加料口，在500转/分钟的搅拌速度下，由加料口，加入儿茶素催化剂，用量是物料总量的0.2-0.5％，加入天然植物腰果酚、四乙烯五胺、多聚甲醛，摩尔比为1.0-1.2∶0.8-1.0∶0.7-1.0，腰果酚纯度≥99％，四乙烯五胺纯度≥90％，多聚甲醛纯度≥95％，釜内通氮除氧，迥流冷凝器用冰水循环致冷，用油浴加热反应釜使釜内温度升至50±1℃，保温1小时，釜内多聚甲醛固体粉末完全消失时，釜内液体呈浑浊状，表示三元缩聚合成反应完成，然后，实施真空脱水，关闭氮气入口，关闭迥流冷凝器，接通直流冷凝器，直流冷凝器用冰水循环致冷，在不小于1000转/分钟的搅拌速度下，接通真空机泵抽真空，直至釜内真空度达到-0.098Mpa，生成的水经直流冷凝器流入计量容器，当出水量达到理论出水量的80％以上，反应釜内浑浊状液体变成清彻透明液体，停止真空脱水，得到合成产物腰果酚环氧固化剂。
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