本發明屬于涂料制造領域，具體涉及一種生物質油改性環氧樹脂防腐涂料及其制備方法。
背景技術：
防腐涂料一般分為常規防腐涂料和重防腐涂料，是油漆涂料中必不可少的一種涂料。常規防腐涂料是在一般條件下，對金屬等起到防腐蝕的作用，保護有色金屬使用的壽命；重防腐涂料是指相對常規防腐涂料而言，能在相對苛刻腐蝕環境里應用，并具有能達到比常規防腐涂料更長保護期的一類防腐涂料。
防腐涂料的常見產品有環氧樹脂涂料、陶瓷填充涂層、酚醛環氧涂料、高分子復合材料以及聚氨酯防腐涂料等。在這些涂料體系中，環氧樹脂涂料適用于保護管道免受磨損以及外部腐蝕。環氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個以上環氧基團的有機化合物，具有優良的物理機械性能、電絕緣性能、與各種材料的粘接性能，以及具有使用工藝靈活的特點。這些功能和特點是其他熱固性塑料所不具備的，因此它能制成涂料、復合材料、澆鑄料、膠粘劑、模壓材料和注射成型材料，在國民經濟的各個領域中均得到廣泛的應用。環氧樹脂具有以下共性：1、耐化學品性優良，尤其是耐堿性；2、漆膜附著力強，特別是對金屬；3、具有較好的耐熱性和電絕緣性；4、漆膜保色性較好。但是環氧樹脂涂料的耐候性差，脆性較大，抗開裂抗沖擊性能差，漆膜在戶外易粉化失光又欠豐滿，不宜作戶外用涂料及高裝飾性涂料之用。因此，急需找到一種韌性、防腐性能、抗沖擊抗開裂性能和耐候性能優異的環氧樹脂防腐涂料。
技術實現要素：
本發明的目的在于：針對上述環氧樹脂防腐涂料的韌性、防腐性能、抗沖擊抗開裂性能和耐候性能差的問題，本發明提供一種生物質油改性環氧樹脂防腐涂料及其制備方法。
本發明采用的技術方案如下：
一種生物質油改性環氧樹脂防腐涂料，包括涂料組分和固化組分，所述涂料組分包括以下質量百分比的原料：30～43％生物質油改性環氧樹脂、5～15％有機溶劑、0.1～0.5％著色顏料、35～58％體質顏料、2～8％耐腐蝕顏料、0.3～2.8％觸變劑、0.1～0.8％分散劑和0.1～0.9％消泡劑，各原料的質量百分比之和為100％。該涂料組分采用生物質油改性環氧樹脂作為原料，由于環氧樹脂經生物質油改性后，其韌性、防腐性能和耐候性能均可得到提高，因此，由生物質油改性環氧樹脂制備的涂料可用作防腐涂料。
所述生物質油改性環氧樹脂的制備方法，其步驟為：將環氧樹脂50～100份、稀釋劑A20～80份和生物質油20～100份依次加入至反應釜中，啟動反應釜攪拌，緩慢升溫至50～65℃，加入堿性催化劑0.2～1.5份，加熱至60～75℃并保溫0.5～2.0h，加入金屬鹽類催化劑0.1～0.8份，加熱至75～85℃后回流并保溫0.5～2.0h，降溫得到生物質油改性環氧樹脂。該生物質油改性環氧樹脂的制備方法，通過化學方法對環氧樹脂進行修飾，將生物質油分子鏈中含有的酚羥基、羧基等基團引入到環氧樹脂的分子結構中。生物質油具有韌性好、耐候性能好、防腐性能好等優異特性，采用生物質油對環氧樹脂進行改性，可提高環氧樹脂的韌性、耐候性能以及抗沖擊抗開裂性能等。
所述生物質油的制備方法如下：
(1)萃取：按重量份數，將20～100份市售木質素、纖維素和半纖維素裂解而來的生物質原油加入到容器中，加入蒸餾水20～80份攪拌，并升溫至40～50℃，保溫20～60min，靜置分層并去除上層清液，加入蒸餾水10～50份攪拌，并升溫至60～80℃，保溫20～60min，靜置分層并去除上層清液；
(2)蒸餾：重量份數，將(1)萃取的生物質油加熱到80～105℃，減壓蒸餾，除去水分，加入稀釋劑A 10～50份得到生物質油。
所述環氧樹脂包括雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、酚醛型環氧樹脂和間苯二酚環氧樹脂中的一種。
所述堿性催化劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉、乙酸鈣、氫氧化鋇和羧酸鎂中的一種，金屬鹽類催化劑為三氯化鐵、三氯化硼和三異丙氧基鋁中的一種,稀釋劑A選自乙醇、正丁醇、乙酸丁酯、乙酸乙酯、四氫呋喃、乙二醇和丙三醇中的一種或多種。
所述固化組分包括以下質量百分比的原料：70～90％胺固化劑、1～2.5％環氧促進劑和9～21％有機溶劑,各原料的質量百分比為100％，固化組分用于使涂料組分凝固。
所述有機溶劑包括丙酮、正丁醇、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯和四氫呋喃中的一種或多種，著色顏料包括鈦白粉、氧化鐵紅、氧化鐵黃、炭黑和鉻綠中的一種或多種，體質顏料包括滑石粉、云母粉、氫氧化鋁和膨潤土中的一種或多種，耐腐蝕顏料包括鋅粉或鋁粉或鋅粉和鋁粉的混合物，觸變劑包括有機膨潤土、高嶺土和二氧化硅中的一種或多種，分散劑為潤濕分散劑，消泡劑為有機硅消泡劑。
所述胺固化劑包括酚醛改性胺T31、650聚酰胺、651聚酰胺、701酚醛改性胺和702酚醛改性胺中的一種或多種，環氧促進劑包括三乙醇胺、二甲基苯胺和DMP-30中的一種或多種。
一種生物質油改性環氧樹脂防腐涂料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將所述生物質油改性環氧樹脂與3～10％有機溶劑混合，加入著色顏料、體質顏料、耐腐蝕顏料、觸變劑、分散劑和消泡劑，在45～55℃下按1500～3000轉/min的轉速高速分散30min，再加入2～5％有機溶劑，攪拌均勻，熟化1天后獲得涂料組分；
(2)將胺固化劑、環氧促進劑和有機溶劑混合，在常溫下攪拌均勻，獲得固化組分；
(3)制備防腐涂料：將涂料組分和固化組分按(10～17):1的質量比混合，加入稀釋劑B攪拌均勻，熟化15min后獲得生物質油改性環氧樹脂防腐涂料。
所述稀釋劑B按質量百分比的組分為50～80％二甲苯和20～50％異丁醇，各組分的質量百分比之和為100％。
綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：
1.提供了一種生物質油改性環氧樹脂防腐涂料，該防腐涂料具有優異的韌性、防腐性能、抗沖擊抗開裂性能和耐候性能；
2.提供了一種生物質油改性環氧樹脂防腐涂料的制備方法，該方法簡單，工藝穩定，反應條件溫和；
3.采用生物質油對環氧樹脂進行改性，能充分利用生物質材料，節能環保，提高生物質能源的附加利用價值；
4.采用的原材料易得，且價格低廉，可降低生產成本。
具體實施方式
本說明書中公開的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
一種生物質油改性環氧樹脂防腐涂料，包括涂料組分和固化組分，所述涂料組分包括以下質量百分比的原料：30～43％生物質油改性環氧樹脂、5～15％有機溶劑、0.1～0.5％著色顏料、35～58％體質顏料、2～8％耐腐蝕顏料、0.3～2.8％觸變劑、0.1～0.8％分散劑和0.1～0.9％消泡劑，各原料的質量百分比之和為100％。
優選的，生物質油改性環氧樹脂的制備方法，其步驟為：將環氧樹脂50～100份、稀釋劑A 20～80份和生物質油20～100份依次加入至反應釜中，啟動反應釜攪拌，緩慢升溫至50～65℃，加入堿性催化劑0.2～1.5份，加熱至60～75℃并保溫0.5～2.0h，加入金屬鹽類催化劑0.1～0.8份，加熱至75～85℃后回流并保溫0.5～2.0h，降溫得到生物質油改性環氧樹脂。
優選的，生物質油的制備方法如下：
(1)萃取：按重量份數，將20～100份市售木質素、纖維素和半纖維素裂解而來的生物質原油加入到容器中，加入蒸餾水20～80份攪拌，并升溫至40～50℃，保溫20～60min，靜置分層并去除上層清液，加入蒸餾水10～50份攪拌，并升溫至60～80℃，保溫20～60min，靜置分層并去除上層清液；
(2)蒸餾：按重量份數，將(1)萃取的生物質油加熱到80～105℃，減壓蒸餾，除去水分，加入稀釋劑A 10～50份得到生物質油。
優選的，環氧樹脂包括雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、酚醛型環氧樹脂和間苯二酚環氧樹脂中的一種。
優選的，堿性催化劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉、乙酸鈣、氫氧化鋇和羧酸鎂中的一種，金屬鹽類催化劑為三氯化鐵、三氯化硼和三異丙氧基鋁中的一種,稀釋劑A選自乙醇、正丁醇、乙酸丁酯、乙酸乙酯、四氫呋喃、乙二醇和丙三醇中的一種或多種。
優選的，固化組分包括以下質量百分比的原料：70～90％胺固化劑、1～2.5％環氧促進劑和9～21％有機溶劑,各原料的質量百分比為100％，固化組分用于使涂料組分凝固。
優選的，有機溶劑包括丙酮、正丁醇、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯和四氫呋喃中的一種或多種，著色顏料包括鈦白粉、氧化鐵紅、氧化鐵黃、炭黑和鉻綠中的一種或多種，體質顏料包括滑石粉、云母粉、氫氧化鋁和膨潤土中的一種或多種，耐腐蝕顏料包括鋅粉或鋁粉或鋅粉和鋁粉的混合物，觸變劑包括有機膨潤土、高嶺土和二氧化硅中的一種或多種，分散劑為潤濕分散劑，消泡劑為有機硅消泡劑。
優選的，胺固化劑包括酚醛改性胺T31、650聚酰胺、651聚酰胺、701酚醛改性胺和702酚醛改性胺中的一種或多種，環氧促進劑包括三乙醇胺、二甲基苯胺和DMP-30中的一種或多種。
一種生物質油改性環氧樹脂防腐涂料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將所述生物質油改性環氧樹脂與3～10％有機溶劑混合，加入著色顏料、體質顏料、耐腐蝕顏料、觸變劑、分散劑和消泡劑，在45～55℃下按1500～3000轉/min的轉速高速分散30min，再加入2～5％有機溶劑，攪拌均勻，熟化1天后獲得涂料組分；
(2)將胺固化劑、環氧促進劑和有機溶劑混合，在常溫下攪拌均勻，獲得固化組分；
(3)制備防腐涂料：將涂料組分和固化組分按(10～17):1的質量比混合，加入稀釋劑B攪拌均勻，熟化15min后獲得生物質油改性環氧樹脂防腐涂料。
優選的，稀釋劑B按質量百分比的組分為50～80％二甲苯和20～50％異丁醇，各組分的質量百分比之和為100％。
實施例1
生物質油的制備方法如下：
(1)萃取：將市售木質素、纖維素和半纖維素裂解而來的生物質原油100份加入到三口燒瓶中，加入蒸餾水80份攪拌，并升溫至50℃，保溫60min，靜置分層30min并去除上層清液，加入蒸餾水50份攪拌，并升溫至80℃，保溫60min，靜置分層30min并去除上層清液；
(2)蒸餾：將萃取后的生物質油加熱到105℃，減壓蒸餾，控制真空度為-0.095～-0.09MPa，除去水分，得到粘稠性的液體生物質油，加入乙醇50份得到生物質油。所得生物質油中固含量的質量百分比為64.2％，生物質油的平均分子量Mn為400～3000，優選平均分子量Mn為500～1000的生物質油。
實施例2
生物質油的制備方法如下：
(1)萃取：將市售木質素、纖維素和半纖維素裂解而來的生物質原油60份加入到三口燒瓶中，加入蒸餾水50份攪拌，并升溫至45℃，保溫40min，靜置分層30min并去除上層清液，加入蒸餾水30份攪拌，并升溫至70℃，保溫40min，靜置分層30min并去除上層清液；
(2)蒸餾：將萃取后的生物質油加熱到100℃，減壓蒸餾，控制真空度為-0.095～-0.09MPa，除去水分，得到粘稠性的液體生物質油，加入乙酸乙酯30份得到生物質油。所得生物質油中固含量的質量百分比為64.7％，生物質油的平均分子量Mn為400～3000，優選平均分子量Mn為500～1000的生物質油。
實施例3
生物質油的制備方法如下：
(1)萃取：將市售木質素、纖維素和半纖維素裂解而來的生物質原油30份加入到三口燒瓶中，加入蒸餾水20份攪拌，并升溫至45℃，保溫30min，靜置分層30min并去除上層清液，加入蒸餾水10份攪拌，并升溫至65℃，保溫30min，靜置分層30min并去除上層清液；
(2)蒸餾：將萃取后的生物質油加熱到95℃，減壓蒸餾，控制真空度為-0.095～-0.09MPa，除去水分，得到粘稠性的液體生物質油，加入四氫呋喃15份得到生物質油。所得生物質油中固含量的質量百分比為61.3％，生物質油的平均分子量Mn為400～3000，優選平均分子量Mn為500～1000的生物質油。
實施例4
基于實施例1，生物質油改性環氧樹脂的制備方法為：將雙酚A型環氧樹脂E-51(環氧值0.516)60份、乙醇30份和所述生物質油40份依次加入至反應釜中，啟動反應釜攪拌30min，緩慢升溫至55℃，加入氫氧化鉀0.5份，加熱至65℃并保溫1.5h，加入三氯化鐵0.3份，加熱至75℃后回流并保溫，在保溫20min后開始測定環氧值，當環氧值為0.20～0.25時停止反應，立刻降溫至35℃得到生物質油改性環氧樹脂。
實施例5
基于實施例2，生物質油改性環氧樹脂的制備方法為：將雙酚F型環氧樹脂(環氧值0.466)80份、乙酸乙酯50份和所述生物質油60份依次加入至反應釜中，啟動反應釜攪拌30min，緩慢升溫至60℃，加入乙酸鈣0.9份，加熱至70℃并保溫2.0h，加入三異丙氧基鋁0.5份，加熱至80℃后回流并保溫，在保溫20min后開始測定環氧值，當環氧值為0.20～0.25時停止反應，立刻降溫至35℃得到生物質油改性環氧樹脂。
實施例6
基于實施例3，生物質油改性環氧樹脂的制備方法為：將酚醛型環氧樹脂F44(環氧值0.457)100份、四氫呋喃60份和所述生物質油80份依次加入至反應釜中，啟動反應釜攪拌30min，緩慢升溫至65℃，加入羧酸鎂1.3份，加熱至75℃并保溫1.5h，加入三氯化硼0.6份，加熱至85℃后回流并保溫，在保溫20min后開始測定環氧值，當環氧值為0.20～0.25時停止反應，立刻降溫至35℃得到生物質油改性環氧樹脂。
實施例7
基于上述實施例1和實施例4，按質量百分比，將43％所述生物質油改性環氧樹脂與8％正丁醇混合，加入0.5％鈦白粉、37％滑石粉、4％鋅粉、2.5％高嶺土、0.4％潤濕分散劑和0.6％有機硅消泡劑，在45℃下以1500轉/min的轉速高速分散30min，再加入4％丙酮，攪拌均勻，熟化1天后獲得涂料組分；按質量百分比，將90％酚醛改性胺T31、1％三乙醇胺和9％乙酸丁酯混合，在常溫下攪拌均勻，獲得固化組分；按質量百分比，將50％二甲苯和50％異丁醇攪拌均勻，獲得稀釋劑B，然后將涂料組分和固化組分按質量比為10:1混合，再加入適量稀釋劑B攪拌均勻，熟化15min后獲得生物質油改性環氧樹脂防腐涂料。
實施例8
基于上述實施例2和實施例5，按質量百分比，將36％所述生物質油改性環氧樹脂與9％乙酸丁酯混合，加入0.3％氧化鐵紅、44％云母粉、3％鋁粉、1.7％有機膨潤土、0.5％潤濕分散劑和0.5％有機硅消泡劑，在50℃下以3000轉/min的轉速高速分散30min，再加入5％丙酮，攪拌均勻，熟化1天后獲得涂料組分；按質量百分比，將80％702酚醛改性胺、2％二甲基苯胺和18％正丁醇混合，在常溫下攪拌均勻，獲得固化組分；按質量百分比，將60％二甲苯和40％異丁醇攪拌均勻，獲得稀釋劑B，然后將涂料組分和固化組分按質量比為14:1混合，再加入適量稀釋劑B攪拌均勻，熟化15min后獲得生物質油改性環氧樹脂防腐涂料。
實施例9
基于上述實施例3和實施例6，按質量百分比，將30％所述生物質油改性環氧樹脂與10％丙酮混合，加入0.4％鉻綠、50％氫氧化鋁、3.6％鋅粉、1.5％二氧化硅、0.7％潤濕分散劑和0.8％有機硅消泡劑，在50℃下以2000轉/min的轉速高速分散30min，再加入3％四氫呋喃，攪拌均勻，熟化1天后獲得涂料組分；按質量百分比，將77％650聚酰胺、2％DMP-30和21％正丁醇混合，在常溫下攪拌均勻，獲得固化組分；按質量百分比，將70％二甲苯和30％異丁醇攪拌均勻，獲得稀釋劑B，然后將涂料組分和固化組分按質量比為17:1混合，再加入適量稀釋劑B攪拌均勻，熟化15min后獲得生物質油改性環氧樹脂防腐涂料。
對比實施例
本對比實施例與實施例7的不同之處僅在于：所用環氧樹脂為未改性的雙酚A型環氧樹脂E51，且用乙醇稀釋雙酚A型環氧樹脂E51，使其固體含量與實施例7中所述生物質油改性環氧樹脂的固體含量相同。
將上述實施例7制備得到的生物質油改性環氧樹脂防腐涂料與對比實施例中的涂料涂于光滑的鋁板上，測試漆膜的性能，測試報告如表1所示。
表1漆膜性能測試報告
從表1可以看出，生物質油改性環氧樹脂防腐涂料的韌性和抗沖擊抗開裂性能優于環氧樹脂防腐涂料，主要表現在第8和第9兩項指標上。第8項沖擊性能，其值越大表明漆膜的抗沖擊抗開裂性能越好，第9項彎曲性能，其值越小表示漆膜的彎曲能力越好，韌性也越好。其次，生物質油改性環氧樹脂防腐涂料的耐候性較環氧樹脂防腐涂料有了明顯的提高，這從第16項的耐紫外線性能可以看出來。另外，生物質油改性環氧樹脂防腐涂料的附著力拉開強度也較環氧樹脂防腐涂料的大，疏水性也得到了改善，干燥時間變快，可見，生物質油改性環氧樹脂防腐涂料的綜合性能得到了明顯的提高。從上述測試報告可以看出，生物質油改性環氧樹脂防腐涂料具有優異的韌性、防腐性能、抗沖擊抗開裂性能和耐候性能。