一种基于制浆黑液的木质素基环氧树脂涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种木质素基环氧树脂及其制备方法。所述木质素基环氧树脂的制备原料包括组分A和组分B；所述组分A包括以下重量份的原料：环氧树脂稀释剂80~100份，环氧改性木质素20~50份，扩链剂20~50份，第一溶剂10~20份；所述组分B包括以下重量份的原料：环氧树脂固化剂30~50份，环氧树脂促进剂0.010~0.015份，第二溶剂10~20份，助剂1~5份；所述组分A和组分B的重量比为1：（0.2~0.5）。本发明专利技术木质素基环氧树脂具有成膜强度高、耐水性好、生产成本较低、绿色环保和减少木质素在传统利用方式中碳排放的优点。放的优点。放的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于制浆黑液的木质素基环氧树脂涂料及其制备方法


[0001]本专利技术属于生物质资源高附加值利用和醇酸树脂交叉
，尤其是涉及一种基于制浆黑液的木质素基环氧树脂涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]在涂料应用领域，生物基材料特别是植物油已经广泛地用于制备新型的绿色环保涂料。这是因为植物油具有无毒性、低挥发性、生物可降解性和原材料丰富易得等特点。19 世纪以来，人们对植物油基聚合物开展了一系列的研究。如植物油中的甘油三酸酯经过甘油醇解后，得到单甘油酯用于制备醇酸树脂；干性油或脂肪酸首先经过马来酸酐化，然后与环氧预聚物进行酯交换反应，制备脂肪酸改性环氧涂料；大豆油经过环氧化处理后，再与丙烯酸酯结合，用于制备环氧化大豆油丙烯酸酯树脂；单甘油酯也是一种多元醇，可以与二异氰酸酯反应制备聚氨酯，用于制备水基聚氨酯的植物油有向日葵油、蓖麻油、菜籽油、大豆油等；桐油热交联聚合后直接形成可生物降解的涂层。
[0003]木质素是一类复杂的有机聚合物，其在维管植物和一些藻类的支持组织中形成重要的结构材料。木质素在细胞壁的形成中是特别重要的，特别是在木材和树皮中，因为它们赋予刚性并且不容易腐烂。在化学上，木质素是交叉链接的酚聚合物。木质素是由3种苯丙烷单元通过醚键和碳碳键相互连接形成的具有三维网状结构的生物高分子，含有丰富的芳环结构、脂肪族和芳香族羟基以及醌基等活性基团，是植物界中储量仅次于纤维素的第二大生物质资源。作为典型的生物质材料，木质素是芳香族化合物中少有的可再生资源之一。木质素作为植物界继纤维素之后第二大资源的生物质材料，全球每年产量约5000万吨，其中源自农业残留物的木质素约占10%～20%，源自森林生物质材料的木质素约占20%～30%，来源甚广且产量巨大。
[0004]由于木质素的分子结构中存在着芳香基、酚羟基、醇羟基、碳基共扼双键等活性基团，因此可以进行氧化、还原、水解、醇解、酸解甲氧基、羧基、光解、酞化、磺化、烷基化、卤化、硝化、缩聚或接枝共聚等许多化学反应。其中，又以氧化、酞化、磺化、缩聚和接枝共聚等反应性能在研究木质素的应用中显示着尤为重要的作用，同时也是扩大其应用的重要途径。在此过程中，磺化反应又是木质素应用的基础和前提，到目前为止，木质素的应用大都以木质素磺酸盐的形式加以利用。制浆造纸过程中会产生大量的黑液，黑夜中含有大量的木质素，对其进行分离回收并利用具有十分重要的实际应用价值。木质素以及它们的衍生物可以作为涂料的增强填料，也可用于涂料树脂的合成原料或是成膜物质。因此，研究新型的可再生和环保涂料对于我国涂料工业的发展具有深远和重要的意义。
[0005]中国专利【CN202011027011.0】公开了一种防水型木质素基环氧树脂胶黏剂，尤其是油酰化木质素基环氧树脂的制备方法，包括如下步骤：(1)将木质素、N,N
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二甲基甲酰胺加入到容器中，在20～80℃下搅拌2h，再加入催化剂A，混合均匀，之后加入油酰氯，在40～70℃反应1
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3h；(2)将环氧氯丙烷、催化剂B加入到步骤(1)中的反应体系中，在20～80℃下搅拌反应2～8h，得到油酰化木质素基环氧树脂。
[0006]中国专利【CN201811314354.8】公开了一种木质素的改性方法，包括以下步骤：将木质素和金属氧化物加入到低共熔体中进行改性反应，反应结束后，经过分离，得到改性木质素。基于该木质素的改性方法，该专利技术还提供一种木质素基环氧树脂的制备方法。该专利技术木质素的改性方法以低共熔体为溶剂，协同金属氧化物改性木质素，利用低共熔体中尿素与氯化胆碱形成氢键对木质素结构中C
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C、C
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O键和表面官能团进行可控的断裂，达到对木质素充分溶解的效果，再利用金属氧化物M＝O键中形成的晶格氧对木质素进行选择性氧化，进而高效地催化脱除木质素表面的甲氧基、断裂木质素中的C
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O键，实现降低木质素空间结构位阻和增加表面羟基含量的目的，能够提高木质素与环氧氯丙烷的反应活性。
[0007]以上专利技术对木质素进行了改性，但改性前未对木质素进行活化，导致在后续的改性中，木质素的功能基团在木质素分子链的接枝率较低，从而使后续木质素基环氧树脂在固化中难以发生交联，导致成膜的强度较低。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种木质素基环氧树脂涂料及其制备方法，特别是以制浆黑液为原料生产的生物基环氧树脂，所述木质素基环氧树脂具有成膜强度高、耐水性好、生产成本较低、绿色环保等优点。
[0009]具体技术方案如下：一种木质素基环氧树脂，所述木质素基环氧树脂涂料的制备原料包括的组分A和组分B；所述组分A包括以下重量份的原料：环氧树脂稀释剂80~100份，环氧改性木质素20~50份，扩链剂20~50份，第一溶剂10~20份；所述组分B包括以下重量份的原料：环氧树脂固化剂30~50份，环氧树脂促进剂0.010~0.015份，第二溶剂10~20份，助剂1~5份；所述组分A和组分B的重量比为1：（0.2~0.5）。
[0010]在一些实施例中，所述木质素基环氧树脂的制备原料包括A和组分B；所述组分A包括以下重量份的原料：环氧树脂稀释剂80~100份，环氧改性木质素30~50份，扩链剂30~50份，第一溶剂15~20份；所述组分B包括以下重量份的原料：环氧树脂固化剂40~50份，环氧树脂促进剂0.010~0.015份，第二溶剂15~20份，助剂2~4份。
[0011]在一些实施例中，所述组分A和组分B的重量比为1：（0.2~0.4）。
[0012]在其中一些实施例中，所述环氧树脂稀释剂选自亚烷基缩水甘油醚、1,4
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丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、1,6
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己二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚中、己二醇二缩水甘油醚中的至少一种。
[0013]在其中一些实施例中，所述扩链剂选自聚氧化丙烯二胺、聚天门冬氨酸酯树脂F420、聚天门冬氨酸酯树脂F520中的至少一种。
[0014]在其中一些实施例中，所述固化剂选自甲基聚乙烯乙二醇胺、乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺、间苯二胺、双氰胺、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐中的至少一种。
[0015]在其中一些实施例中，所述第一溶剂为正丁醇和二甲苯的混合液，正丁醇和二甲苯的质量比1：（0.5~1）；所述第二溶剂为正丁醇和二甲苯的混合液，正丁醇和二甲苯的质量比1：（0.5~1）。
[0016]在其中一些实施例中，所述环氧树脂促进剂选自DMP
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30、HDG
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A/B、N
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对氯苯基
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N,
N'
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二甲基脲、N
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(3，4
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二氯苯基）
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N,N'
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二甲基脲中的至少一种。
[0017]在其中一些实施例中，所述助剂包括活性消泡剂、流平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种木质素基环氧树脂，其特征在于，所述木质素基环氧树脂的制备原料包括组分A和组分B；所述组分A包括以下重量份的原料：环氧树脂稀释剂80~100份，环氧改性木质素20~50份，扩链剂20~50份，第一溶剂10~20份；所述组分B包括以下重量份的原料：环氧树脂固化剂30~50份，环氧树脂促进剂0.010~0.015份，第二溶剂10~20份，助剂1~5份；所述组分A和组分B的重量比为1：（0.2~0.5）。2.如权利要求1所述的木质素基环氧树脂，其特征在于，所述环氧树脂稀释剂选自亚烷基缩水甘油醚、1,4
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丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、1,6
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己二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚中、己二醇二缩水甘油醚中的至少一种。3.如权利要求1所述的木质素基环氧树脂，其特征在于，所述扩链剂选自聚氧化丙烯二胺、聚天门冬氨酸酯树脂F420、聚天门冬氨酸酯树脂F520中的至少一种。4.如权利要求1所述的木质素基环氧树脂，其特征在于，所述环氧树脂固化剂选自甲基聚乙烯乙二醇胺、乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺、间苯二胺、双氰胺、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐中的至少一种。5.如权利要求1所述的木质素基环氧树脂，其特征在于，所述第一溶剂为正丁醇和二甲苯的混合液，正丁醇和二甲苯的质量比1：（0.5~1）；所述第二溶剂为正丁醇和二甲苯的混合液，正丁醇和二甲苯的质量比1：（0.5~1）。6.如权利要求1所述的木质素基环氧树脂，其特征在于，所述环氧树脂促进剂选自DMP
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30、HDG
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A/B、N
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对氯苯基
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N,N'
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二甲基脲、N
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(3，4
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二氯苯基）
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N,N'
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二甲基脲中的至少一种。7.如权利要求1所述的木质素基环氧树脂，其特征在于，所述助剂包括活性消泡剂、流平剂和防沉剂；所述消泡剂选自聚硅氧烷类消泡剂、聚醚类消泡剂中的至少一种；所述流平剂选自改性聚硅氧烷型流平剂、丙烯酸酯均聚物或丙烯酸酯共聚物中的至少一种；所述防沉剂选自膨润土和/或蒙脱石粉。8.如权利要求7所述的木质素基环氧树脂，其特征在于，所述助剂包括活性消泡剂、流平剂和防沉剂；...

【专利技术属性】
技术研发人员：石聪灿，朱伯承，王韬，唐桂明，江瑶，江学亮，
申请(专利权)人：广东睿鹏材料科学有限公司，
类型：发明
国别省市：