[发明专利]魔芋飞粉环氧树脂及其制备方法和用其制备的涂料

说明书

技术领域

本发明涉及生物基高分子树脂领域，特别涉及一种魔芋飞粉基环氧树脂及其制备方法和用其制备的涂料。

背景技术

魔芋(Amorphophalms konjac)又名鬼芋、花杆莲、天南星等，是天南星科的多年生草本植物。中国是世界最大的魔芋生产国，主要加工产品魔芋精粉(简称精粉)的下脚料为魔芋飞粉(简称飞粉)，占精粉质量的30％～40％。魔芋飞粉中含有涩味物质，适口性很不好，未被食品工业直接利用，极少部分飞粉作为低价饲料或干燥剂出售，大部分被弃掉，这既是对资源的浪费，同时也对环境造成了污染。因此，如何解决魔芋飞粉应用中的限制因素并将其进行深加工与综合开发利用具有重要意义。国内市场对魔芋的需求逐年增大，而魔芋加工所产生的飞粉量巨大，开发利用这些下脚料已成为许多企业的当务之急。在发展魔芋产业的同时，如果能对魔芋飞粉的综合利用进行更加深入的研究，充分挖掘魔芋飞粉利用的潜力，开发出具有高附加值的产品，既减少了魔芋资源的浪费和对环境的污染，也将产生巨大的社会效益和经济效益。

环氧树脂(Epoxy)是泛指含有2个或2个以上环氧官能团，以脂肪族、脂环族或芳香族链段为主链的高分子预聚物。环氧树脂最通用的具有代表性的品种是双酚A二缩水甘油醚型环氧树脂，通常被称为双酚A环氧树脂(DGEBA)。环氧树脂具有良好的物化性能以及加工性能是其他热固性树脂所不具备的，因此它能用作涂料及胶黏剂、浇注料、模压材料和复合材料等，广泛的应用于国名经济的各个领域。利用魔芋胶与环氧树脂进行共混得到的高分子新材料相继出现。例如，詹衬芬等人(CN201510224115)公开了一种利用魔芋胶和环氧树脂制备的可食用餐具免洗保鲜膜，适用于餐具频繁的普通家庭和餐厅，饭店，酒店等餐饮行业。黄述宝等人(CN201410799819.9)提供了一种利用丙烯酸改性环氧树脂共聚物、硫脲改性的魔芋凝胶等树脂制备高光涂布涂料的方法，可应用于涂布白卡上。但这些环氧树脂主要由双酚A和环氧氯丙烷2种原料制备而成，尽管生物基环氧氯丙烷(由生物基甘油得到)已经实现产业化，并且产量也越来越大，但是70％左右的双酚A目前完全依赖于石化资源。同时已有研究报道，双酚A对生命体的健康存在极大的威胁。因此，双酚A类环氧树脂已经被世界多个国家禁止用于与食品及人体接触，利用魔芋飞粉开发可替代双酚A环氧树脂的环境友好型树脂显得意义重大。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种魔芋飞粉环氧树脂及其制备方法，该环氧树脂以魔芋飞粉为原料制备得到，具有优异的耐水、酸和碱等介质的化学耐腐蚀性能和良好的力学性能；制备工艺简单、可操作性强，易于工业化实施。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种用上述魔芋飞粉环氧树脂制备的涂料。

为解决上述第一个技术问题，本发明设计的技术方案包括以下步骤：

(1)称取魔芋飞粉、苯酚加入到装有搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，反应温度100～160℃，缓慢滴加98％的浓硫酸，浓硫酸用量为魔芋飞粉质量的1％～5％，反应1～3h后冷却至室温，过滤，调节滤液pH至中性后再过滤，减压除去未反应的苯酚后即得到魔芋飞粉液化产物。苯酚与魔芋飞粉的加入量按质量比为(1～6):1。

(2)向装有电动搅拌、冷凝管、温度计和恒压滴液漏斗的四口烧瓶中加入上述魔芋飞粉液化产物、环氧氯丙烷和催化剂，在80～120℃条件下反应2～4h，减压除去未反应的环氧氯丙烷。再向上述产物中加入溶剂溶解，在室温下滴加浓度为20％～40％的氢氧化钠水溶液，滴加完毕后继续反应1～4h，反应结束后，过滤，滤液用水洗至中性，经干燥后减压除去溶剂即得到魔芋飞粉基环氧树脂。所述环氧氯丙烷与魔芋飞粉液化产物的摩尔比为(6～10):1，所述催化剂包括但不限于四甲基溴化铵、四丁基溴化铵、苄基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵，用量为魔芋飞粉液化产物质量的0.1％～1％，氢氧化钠与魔芋飞粉液化产物的摩尔比为(1～4):1，所述溶剂为甲苯、丙酮、丁酮、四氢呋喃、乙酸乙酯中的一种或几种。

为解决上述第二个技术问题，本发明还提供了一种用上述魔芋飞粉环氧树脂制备的无溶剂室温固化纳米防腐涂料，该涂料包括A组分和B组分，所述A组分包括：

魔芋飞粉环氧树脂100重量份；

双酚酸型超支化环氧树脂5～10重量份；

改性纤蛇纹石纳米管1～10重量份；

腰果酚基缩水甘油醚10～15重量份；

颜填料10～30重量份；

消泡剂0.3～1重量份；