CN114806358A - 一种高固含生物基涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高固含生物基涂料及其制备方法，涉及涂料技术领域；为了解决涂料生产成本高的问题；该涂料，包括以下重量组成分：醇酸树脂20～60份、生物基多元醇活性稀释剂8～20份、生物基增塑剂5～20份、助剂5～15份、颜料3～8份。该涂料的制备方法，包括以下步骤：按重量组份称取原料备用；将醇酸树脂与生物基多元醇活性稀释剂、生物基增塑剂加入反应釜中。本发明实现了资源的回收利用，变废为宝，降低生产成本的同时，减少了对城市造成的环境污染；通过实现涂料的高固体化、低污染化，进而达到节省能源、提高作业效率的目的，具有绿色环保、可持续发展的特性，且制备工艺简单，有更广阔的市场的需求和前景。

Description

一种高固含生物基涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种高固含生物基涂料及其制备方法。

背景技术

目前，环保逐渐成为一个涂料行业不得不面对问题，传统涂料中挥发性有机溶剂较多，在成膜和干燥过程中往往要大量散发有毒有害气体，因此环保高固含的涂料成为了一个主要的发展方向。随着世界各国环保法规日益严格及人们环保意识的提高，高固含涂料作为具有环保性能的产品得到越来越多消费者的认可，开发环境友好型、能够替代传统低固含溶剂型中涂的高固含涂料是涂料行业努力的方向。

高固含涂料是在传统溶剂型涂料基础上发展起来的，不仅可以大大降低涂料体系的挥发性有机化合物(VOC)含量和固化能耗，而且由于采用分子设计原理﹐结合新的合成和交联技术，能有效控制涂膜聚合物的组成和结构，使许多品种的性能都优于低固含量溶剂型涂料，成为发展最快的涂料品种之一。

目前，大多数涂料的主要成分是醇酸树脂，醇酸树脂的合成过程中，需要大量使用各类植物油脂或脂肪酸，导致生产成本较高，同时，涂料在施工过程中还存在VOC排放，导致环境污染的问题。基于此，我们提出了一种将生物基与高固含涂料相结合的涂料。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高固含生物基涂料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高固含生物基涂料，包括以下重量组成分：醇酸树脂20～60份、生物基多元醇活性稀释剂8～20份、生物基增塑剂5～20份、助剂5～15份、颜料3～8份、去离子水0.5～6份。

优选地：所述醇酸树脂由质量比为5～30：5～30：5～30：5～40的生物基丙交酯、生物基多元醇、生物基多元酸和回收植物油组成。

优选地：所述回收植物油的处理方法，包括以下内容：

A1：向回收油料内添加甲醇、四氢呋喃和硝酸钠，于65～90℃温度下搅拌1～3min进行酯交换反应；

A2：将制得产品置于蒸发器中，于60～90℃下蒸发回收溶剂；

A3：将回收溶剂静置1～2h后得到水油分层，取油脂层进行脱酸、脱水、脱臭处理，得到回收植物油成品。

优选地：所述回收油料、甲醇、四氢呋喃和硝酸钠的质量比为3：1：3：0.06。

优选地：所述醇酸树脂的制备方法，包括以下内容：

B1：取各组份原料加入反应釜中并通入氮气，于85-95℃环境下加热搅拌15min，保温1～2h；

B2：再次升温至210～230℃，并保温至固体酸值＜10mgKOH/g，加氏粘度25℃；

B3：回流反应结束后，降温冷却后得到醇酸树脂成品。

优选地：所述生物基增塑剂的制备方法，包括以下内容：

C1：将质量比为5：1：0.01的木质素、柠檬酸和钛酸四正丁酯加入反应器中，加热至180～250℃，搅拌15～30min，保温反应6～12h；

C2：降温至60～80℃，得到生物基增塑剂成品。

优选地：所述助剂包括防沉剂、流平剂、催干剂；

所述防沉剂为聚酰胺蜡铵盐、有机膨润土、气相二氧化硅中的一种；

所述流平剂为聚醚改性有机硅聚合物、改性聚硅氧烷、氟碳改性的聚丙烯酸酯、丙烯酸-有机硅共聚物中的一种；

所述催干剂为金属氧化物、金属盐、金属皂中的一种。

优选地：所述颜料为二氧化钛、硫酸钡、石英粉、云母粉、长石粉、碳酸钙、煅烧高岭土、滑石粉、锌钡白中的一种。

一种高固含生物基涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1：按重量组份称取原料备用；

S2：将醇酸树脂与生物基多元醇活性稀释剂、生物基增塑剂加入反应釜中，于温度100～120℃、搅拌速度300～800rpm/min的条件下，混合5～120min；

S3：加入去离子水并升温至85～110℃并加入助剂，同等搅拌速度下混合均匀；

S4：降温至60～80℃，于400～1000rpm/min转速下继续搅拌1～2h；

S5：加入颜料搅拌20～30min，在封闭环境中保温35～50℃，得到成品。

本发明的有益效果为：

1.本发明以回收油作为原料，实现了资源的回收利用，变废为宝，降低生产成本的同时，减少了对城市造成的环境污染；通过实现涂料的高固体化、低污染化，进而达到节省能源、提高作业效率的目的，具有绿色环保、可持续发展的特性，且制备工艺简单，有更广阔的市场的需求和前景。

2.本发明以醇酸树脂、生物基多元醇活性稀释剂及生物基增塑剂作为主要材料，提高增塑效果及涂料的生物基含量的同时，避免带来的气味和VOC释放问题，减少对环境的污染，有利于环保，且能够减少对施工人员身体健康的损害。

3.本发明利用醇酸树脂和搭配生物基多元醇活性稀释剂，使得生产的涂料具有优异的疏水性、高硬度、抗水解性和成膜性，且添加生物基多元醇活性稀释剂可以降低涂料的整体气味。

4.本发明采用生物基原料，以得到高固含的产品，由于涂料的固含量较高，单次涂装的膜厚是固含量低涂料的1.5～2倍，进而可有效减少施工次数，节约了劳动力成本，节省工时。

附图说明

图1为本发明提出的一种高固含生物基涂料的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

实施例1：

一种高固含生物基涂料，包括以下重量组成分：醇酸树脂40份、生物基多元醇活性稀释剂15份、生物基增塑剂15份、助剂10份、颜料4份、去离子水4份。

所述醇酸树脂由质量比为5～30：5～30：5～30：5～40的生物基丙交酯、生物基多元醇、生物基多元酸和回收植物油组成；全部采用生物基原料，以得到高固含的产品，从而降低对环境的污染。

优选的，所述基丙交酯为L-丙交酯、D-丙交酯、DL-丙交酯和Meso-丙交酯中的一种或多种，优选的，本实施例中生物基丙交酯为L-丙交酯；

优选的，所述生物基多元酸为生物基乙二醇、生物基新戊二醇、生物基三羟甲基丙烷和生物基季戊四醇中的一种或多种组合，优选的，本实施例生物基多元酸为生物基琥珀酸或生物基己二酸或两种组合；

优选的，所述回收植物油的处理方法，包括以下内容：

A1：向回收油料内添加甲醇、四氢呋喃和硝酸钠，于65～90℃温度下搅拌1～3min进行酯交换反应；

A2：将制得产品置于蒸发器中，于60～90℃下蒸发回收溶剂；

A3：将回收溶剂静置1～2h后得到水油分层，取油脂层进行脱酸、脱水、脱臭处理，得到回收植物油成品。以回收油作为原料，实现了资源的回收利用，变废为宝，降低生产成本的同时，减少了对城市造成的环境污染。

进一步优选的，所述回收油料包括回收的蓖麻油、豆油脂肪酸、妥尔油脂肪酸、椰子油脂肪酸、葵花籽油脂肪酸、米糠油脂肪酸、亚麻籽油脂肪酸等。

进一步优选的，所述回收油料、甲醇、四氢呋喃和硝酸钠的质量比为3：1：3：0.06。

进一步的，所述醇酸树脂的制备方法，包括以下内容：

B1：取各组份原料加入反应釜中并通入氮气，于85-95℃环境下加热搅拌15min，保温1～2h；

B2：再次升温至210～230℃，并保温至固体酸值＜10mgKOH/g，加氏粘度25℃；

B3：回流反应结束后，降温冷却后得到醇酸树脂成品。制备方法简单，方便推广。

所述生物基增塑剂的制备方法，包括以下内容：

C1：将质量比为5：1：0.01的木质素、柠檬酸和钛酸四正丁酯加入反应器中，加热至180～250℃，搅拌15～30min，保温反应6～12h；

C2：降温至60～80℃，得到生物基增塑剂成品。

所述助剂包括防沉剂、流平剂、催干剂等；

优选的，所述防沉剂为聚酰胺蜡铵盐、有机膨润土、气相二氧化硅等中的一种；

优选的，所述流平剂为聚醚改性有机硅聚合物、改性聚硅氧烷、氟碳改性的聚丙烯酸酯、丙烯酸-有机硅共聚物中的任意一种或两种以上的组合；

优选的，所述催干剂为金属氧化物、金属盐、金属皂中的任意一种或两种以上的组合。

所述颜料为二氧化钛、硫酸钡、石英粉、云母粉、长石粉、碳酸钙、煅烧高岭土、滑石粉、锌钡白等中的一种或多种组成。

本实施例在使用时，以醇酸树脂、生物基多元醇活性稀释剂及生物基增塑剂作为主要材料，提高增塑效果及涂料的生物基含量的同时，避免带来的气味和VOC释放问题，减少对环境的污染，有利于环保，且能够减少对施工人员身体健康的损害；而且可以使生产得到的涂料固体含量不低于92％，同时也保证了漆膜的快干性和硬度；

利用醇酸树脂和搭配生物基多元醇活性稀释剂，使得生产的涂料具有优异的疏水性、高硬度、抗水解性和成膜性，且添加生物基多元醇活性稀释剂可以进一步降低涂料的整体气味。

由于涂料的固含量较高，单次涂装的膜厚是固含量低涂料的1.5～2倍，进而可有效减少施工次数，节约了劳动力成本，节省工时，于30℃下可以储存18个月。通过实现涂料的高固体化、低污染化，进而达到节省能源、提高作业效率的目的，具有绿色环保、可持续发展的特性，有更广阔的市场的需求和前景。

实施例2：

一种高固含生物基涂料，包括以下重量组成分：醇酸树脂50份、生物基多元醇活性稀释剂12份、生物基增塑剂10份、助剂7份、颜料3份、去离子水2.5份。

本实施例在使用时，生产得到的涂料固体含量不低于95％，单次涂装的膜厚是固含量低涂料的2～3.5倍。

实施例3：

一种高固含生物基涂料，包括以下重量组成分：醇酸树脂60份、生物基多元醇活性稀释剂18份、生物基增塑剂20份、助剂9份、颜料3.5份、去离子水0.5份。

本实施例在使用时，生产得到的涂料固体含量不低于99％，单次涂装的膜厚是固含量低涂料的2.5～4倍，低水分的特性进而提高施工涂布的干燥速度。

以下为实施例1-3与市面高固含涂料的性能参数对比：

实施例4：

一种实施例1-3所述高固含生物基涂料的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1：按重量组份称取原料备用；

S2：将醇酸树脂与生物基多元醇活性稀释剂、生物基增塑剂加入反应釜中，于温度100～120℃、搅拌速度300～800rpm/min的条件下，混合5～120min；

S3：加入去离子水并升温至85～110℃并加入助剂，同等搅拌速度下混合均匀；

S4：降温至60～80℃，于400～1000rpm/min转速下继续搅拌1～2h；

S5：加入颜料搅拌20～30min，在封闭环境中保温35～50℃，得到成品。

优选的，所述保温时间为20～30min。

本实施例在使用时，制备工艺简单，易于推广。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高固含生物基涂料，其特征在于，包括以下重量组成分：醇酸树脂20～60份、生物基多元醇活性稀释剂8～20份、生物基增塑剂5～20份、助剂5～15份、颜料3～8份、去离子水0.5～6份。

2.根据权利要求1所述的一种高固含生物基涂料，其特征在于，所述醇酸树脂由质量比为5～30：5～30：5～30：5～40的生物基丙交酯、生物基多元醇、生物基多元酸和回收植物油组成。

3.根据权利要求2所述的一种高固含生物基涂料，其特征在于，所述回收植物油的处理方法，包括以下内容：

A1：向回收油料内添加甲醇、四氢呋喃和硝酸钠，于65～90℃温度下搅拌1～3min进行酯交换反应；

A2：将制得产品置于蒸发器中，于60～90℃下蒸发回收溶剂；

A3：将回收溶剂静置1～2h后得到水油分层，取油脂层进行脱酸、脱水、脱臭处理，得到回收植物油成品。

4.根据权利要求3所述的一种高固含生物基涂料，其特征在于，所述回收油料、甲醇、四氢呋喃和硝酸钠的质量比为3：1：3：0.06。

5.根据权利要求4所述的一种高固含生物基涂料，其特征在于，所述醇酸树脂的制备方法，包括以下内容：

B1：取各组份原料加入反应釜中并通入氮气，于85-95℃环境下加热搅拌15min，保温1～2h；

B2：再次升温至210～230℃，并保温至固体酸值＜10mgKOH/g，加氏粘度25℃；

B3：回流反应结束后，降温冷却后得到醇酸树脂成品。

6.根据权利要求1所述的一种高固含生物基涂料，其特征在于，所述生物基增塑剂的制备方法，包括以下内容：

C1：将质量比为5：1：0.01的木质素、柠檬酸和钛酸四正丁酯加入反应器中，加热至180～250℃，搅拌15～30min，保温反应6～12h；

C2：降温至60～80℃，得到生物基增塑剂成品。

7.根据权利要求6所述的一种高固含生物基涂料，其特征在于，所述助剂包括防沉剂、流平剂、催干剂；

所述防沉剂为聚酰胺蜡铵盐、有机膨润土、气相二氧化硅中的一种；

所述流平剂为聚醚改性有机硅聚合物、改性聚硅氧烷、氟碳改性的聚丙烯酸酯、丙烯酸-有机硅共聚物中的一种；

所述催干剂为金属氧化物、金属盐、金属皂中的一种。

8.根据权利要求7所述的一种高固含生物基涂料，其特征在于，所述颜料为二氧化钛、硫酸钡、石英粉、云母粉、长石粉、碳酸钙、煅烧高岭土、滑石粉、锌钡白中的一种。

9.一种高固含生物基涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：按重量组份称取原料备用；

S2：将醇酸树脂与生物基多元醇活性稀释剂、生物基增塑剂加入反应釜中，于温度100～120℃、搅拌速度300～800rpm/min的条件下，混合5～120min；

S3：加入去离子水并升温至85～110℃并加入助剂，同等搅拌速度下混合均匀；

S4：降温至60～80℃，于400～1000rpm/min转速下继续搅拌1～2h；

S5：加入颜料搅拌20～30min，在封闭环境中保温35～50℃，得到成品。

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