[发明专利]一种生物基粉末涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含端羧基木质素的生物基粉末涂料及其制备方法，首先利用木质素与环氧丙醇发生开环反应，制得木质素多元醇；在催化剂下，GL与酸酐反应，制得端羧基木质素；将所述端羧基木质素5‑20份、环氧树脂50‑70份、氧化锌0.5‑1份、硫酸钡10‑15份、钛白粉2‑3份、固化剂5‑10份、安息香0.3‑0.5份、流平剂0.3‑0.5份混合均匀后制得粉末涂料。本发明端羧基木质素添加到粉末涂料中可以实现“死光”的消光效果，既实现了木质素的“废物利用”，也制备出了一种耐紫外老化的高性能环保涂料。

技术领域

本发明涉及功能涂料技术领域，尤其是涉及一种含端羧基木质素的生物基粉末涂料及其制备方法。

背景技术

粉末涂料常以环氧、聚酯、丙烯酸等有机树脂作为基体，通过添加固化剂、颜填料与助剂等原料，经混炼、压片、破碎、研磨、过筛制得粉体涂料，具有节能环保、涂装高效、防护性好、可回收再利用的特点，是一种生态环保涂料。随着粉末涂料生产工艺革新，涂装设备、施工应用取得突破性进展，粉末涂料已经进入各个生产加工行业，行业地位越来越重要，市场发展前景也越来越广阔。

近年来，生物基化学品和可再生资源已经成为研究热点，生物基产品及绿色能源的研究已经成为世界科技领域的前沿，世界各国都在积极推动，也为其市场的拓展创造了有利空间。生物基涂料是利用可再生生物质为原料生产的涂料产品，从源头进行绿色设计，有利于推动行业绿色升级。

木质素作为一种清洁、可再生的生物质资源，对于解决化石燃料的短缺和全球环境问题具有重要的价值。木质素储量丰富，且产量每年还在继续增长，但其仍未得到有效利用。不同于其他生物质资源，木质素是由三种苯丙烷单元构成的三维无定形聚合物，其结构中含有大量的芳香环，具有一定的刚性和耐热性；同时，木质素含有大量的羟基可供化学改性，木质素的这些特性使其成为制备热固性树脂的极佳生物质原料。如果将木质素应用到粉末涂料中，不仅可以降低成本，还能提高涂料的综合性能。

随着人们审美观念的转变，对涂层光泽的要求也发生了变化，人们不仅需要高光泽的涂层，也需要低光泽的涂层。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种生物基粉末涂料及其制备方法。本发明以木质素为原料，对其羟基进行化学改性，合成端羧基木质素；将所述端羧基木质素添加到粉末涂料中可以实现“死光”的消光效果，既实现了木质素的“废物利用”，也制备出了一种耐紫外老化的高性能环保涂料。

本发明的技术方案如下：

本发明的第一个目的是提供了一种端羧基木质素，所述端羧基木质素的制备方法为：

(1)木质素与环氧丙醇发生开环反应，制得木质素多元醇(GL)；

(2)在催化剂下，步骤(1)制得的木质素多元醇(GL)与酸酐反应，制得所述端羧基木质素；其中羧基含量≥15wt％。

在本发明的一个实施例中，步骤(1)中，所述木质素为碱木质素、酸水解木质素、酶解木质素、木质素磺酸盐中的一种或多种。

优选地，所述木质素为酶解木质素，酚羟基含量≥3wt％。

在本发明的一个实施例中，步骤(1)中，木质素中酚羟基与环氧丙醇的摩尔比为1:1-1.5；

优选地，开环反应的条件为：NaOH水溶液调节pH为7.5-8.5，50-70℃反应12 -20h。

在本发明的一个实施例中，步骤(2)中，所述催化剂为N,N-二甲基苄胺，用量为木质素多元醇与酸酐总质量的2-5％；

优选地，所述酸酐为马来酸酐、丁二酸酐、己二酸酐、戊二酸酐中的一种或多种；

优选地，所述木质素多元醇中醇羟基与酸酐的摩尔比为1:1.2-1.5；

优选地，反应条件为75-90℃下反应6-12h。