一种桐油基再生聚烯烃沥青涂料及其制备方法与流程

2021-02-02 15:02:23|

373|

起点商标网

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种桐油基再生聚烯烃沥青涂料及其制备方法。

背景技术：

在涂料领域，石油资源作为涂料工业原料具有不可动摇的地位，但是随着人类生产规模的不断发展，全球的石油资源正在急剧减少，因此绿色可再生的生基材料称为了最为理想的石油替代资源。生物基材料是指采用物理、化学和生物等方法处理自然界中的可再生资源，以获得可用于生产生活的原材料。

生物基材料有植物油、木质素、纤维素、淀粉、皮毛、壳聚糖等，其中植物油因具有无毒性、低挥发性、生物可降解性和原材料丰富易得等特点，已经广泛地用于制备新型的绿色环保涂料。中国专利cn104945256b公开的一种植物油多元醇的制备方法、植物油多元醇及应用，以可再生的植物油为原料，将植物油在甲酸/乙酸、双氧水和硫酸或磷酸环氧化催化剂的环境中进行环氧化反应得到环氧化植物油，然后与水在酸性物质存在下进行开环反应，得到植物油多元醇；其中开环反应为加压开环反应或常压开环反应，制得的植物油多元醇可生物降解，对环境友好，且其羟值在100-700mgkoh/g，可作为原料用于制备聚氨酯软泡材料、防水涂料及胶黏剂等高分子材料。中国专利cn103073694b公开的高生物基含量的高耐水性聚氨酯乳液及其制备方法，该高生物基含量的高耐水性聚氨酯乳液包括二异氰酸酯、蓖麻油、有机锡催化剂、成盐试剂、植物油基羧酸型亲水单体和去离子水，其中，植物油基羧酸型亲水单体是由蓖麻油和3-巯基丙酸在紫外光照射下反应得到，乳液的制备方法为：将蓖麻油真空脱水处理后，使用丙酮溶解，与二异氰酸酯在有机锡催化剂的作用下反应生成预聚物，再加入植物油基羧酸型亲水单体进行扩链反应，加入成盐试剂中和反应，最后使用高速分散机将上述聚合物在去离子水中进行乳化分散，抽真空脱丙酮，即得高生物基含量的高耐水性聚氨酯乳液。该方法制备的聚氨酯乳液中具有很高的生物基含量。其生物可再生碳含量(％brc)为57.6～64.04，并且所制得的聚氨酯乳液具有良好的耐水性，可用于涂料和胶黏剂，尤其能够满足高性能的水性聚氨酯胶黏剂和涂料产品。由上述现有技术可知，植物油中脂肪酸大多含有不饱和双肩，可以通过多种聚合方法合成醇酸树脂涂料、环氧树脂涂料、丙烯酸树脂涂料、聚氨酯涂料和桐油涂料等，在赋予功能性的同时，节能环保，但是目前基于桐油涂料方面的研究尚不多。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种桐油基再生聚烯烃沥青涂料及其制备方法，本发明将预聚合桐油加入到sbs的多官能改性中，将制备得到的聚桐油改性的sbs聚合物与微纳米级聚烯烃废塑料超细粉末加入沥青基材中，制备得到桐油基再生聚烯烃沥青涂料。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种桐油基再生聚烯烃沥青涂料，所述桐油基再生聚烯烃沥青涂料的组分，按重量百分比计，包括聚烯烃废塑料3-7％、聚桐油改性的sbs聚合物5-8％，余量为沥青，总量为100％。

本发明还提供所述一种桐油基再生聚烯烃沥青涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将桐油加入含催化剂的无水乙醇中，加热搅拌形成粘稠液态，加入硝酸盐，逐步降至室温，得到预聚合桐油；

(2)在惰性气体保护下，将聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三前段共聚物和n-乙酰-l-半胱氨酸加入到1,4-二氧六环中，搅拌溶解，加入步骤(1)制备的预聚合桐油，搅拌混合均匀，再加入偶氮二异丁腈，加热搅拌反应，得到聚桐油改性的sbs聚合物；

(3)将聚烯烃废塑料经机械剪切预处理后，置于低温环境中粉碎，制备得到微纳米级聚烯烃废塑料超细粉末；

(4)将基质沥青加热至熔融，加入步骤(2)制备的聚桐油改性的sbs聚合物和步骤(3)制备的聚烯烃废塑料超细粉末，混合搅拌加热，加入助剂，加热研磨，得到桐油基再生聚烯烃沥青涂料。

作为上述技术方案的优先，所述步骤(1)中，催化剂为氯化铝或者氯化钕。

作为上述技术方案的优先，所述步骤(1)中，加热搅拌的工艺为：在750-1000r/min的速率下，先在室温下以10-15℃/min的速率升温至100-120℃，然后以5-10℃/min的速率升温至200-220℃，保温15-30min，然后以20-30℃/min的速率降温至50-60℃，自然降至室温。

作为上述技术方案的优先，所述步骤(2)中，聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三前段共聚物、n-乙酰-l-半胱氨酸、预聚合桐油和偶氮二异丁腈的质量比为2-3：50-60:3-5：0.5-1。

作为上述技术方案的优先，所述步骤(2)中，加热搅拌反应的温度为60-80℃，时间为8-12h。

作为上述技术方案的优先，所述步骤(3)中，所述低温环境的温度为-50～-80℃。

作为上述技术方案的优先，所述步骤(3)中，所述聚烯烃废塑料为聚烯烃废塑料超细粉末，粒径为微纳米级。

作为上述技术方案的优先，所述步骤(4)中，加热熔融的温度为190-200℃。

作为上述技术方案的优先，所述步骤(4)中，加热研磨的温度为165-175℃，转速为1000-2000r/min，时间为2-4h。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明制备的桐油基再生聚烯烃沥青涂料中包含微纳米级的聚烯烃废塑料超细粉末，该微纳米级的聚烯烃废塑料超细粉末是以废聚烯烃类废塑料为原料，实现废聚烯烃类废塑料的再回收利用，将废聚烯烃类废塑料经低温冷冻粉碎处理，使废聚烯烃类废塑料颗粒的粒径小，且分布窄，将微纳米级的聚烯烃废塑料超细粉末更容易分布于沥青中，分散更均匀，且通过改性sbs，可提高聚烯烃废塑料与沥青的相容性。

(2)本发明制备的桐油基再生聚烯烃沥青涂料中包含聚桐油改性的sbs聚合物，sbs为热塑性橡胶类改性剂，将sbs加入到沥青中可以提高聚烯烃废塑料超细粉末的溶解速度，提高沥青涂料的耐低温性能，本发明利用桐油对sbs进行改性处理，桐油的主要成分为桐油酸甘油酯，以弱极性的脂肪链锻为主，因此聚桐油改性的sbs聚合物对沥青的粘附力更强，而且桐油预聚合处理后加入到sbs的改性中，两者之间结合紧密，制备的聚桐油改性的sbs聚合物兼具两者的优点，有利于提高沥青涂料的稳定性、耐低温性和力学性能。

(3)本发明制备的桐油基再生聚烯烃沥青涂料采用植物油和废塑料对沥青涂料进行改性，制备的沥青涂料中，预聚体桐油与sbs和沥青自聚形成三维网络，提高了沥青涂料的稳定性和力学性能。

具体实施方式

下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：

(1)将桐油加入含0.01％的氯化铝催化剂的无水乙醇中，在750r/min的速率下，先在室温下以10℃/min的速率升温至100℃，然后以5℃/min的速率升温至200℃，形成粘稠液态保温15min，加入占总量为6％的硝酸盐，然后以20℃/min的速率降温至50℃，逐步降至室温，得到预聚合桐油。

(2)按重量份计，在惰性气体保护下，将2份的聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三前段共聚物和50份的n-乙酰-l-半胱氨酸加入到100份的1,4-二氧六环中，在25℃下，以1500r/min的速率搅拌溶解，加入3份的预聚合桐油，以800r/min的速率搅拌混合均匀，再加入0.5份的偶氮二异丁腈，在60℃下，以1200r/min的速率搅拌反应8h，得到聚桐油改性的sbs聚合物。

(3)将聚烯烃废塑料经机械剪切预处理至粒径为3-5mm后，置于-50℃的低温环境中,在0.5mpa的压力下，以300r/min的转速研磨粉碎4h，制备得到微纳米级聚烯烃废塑料超细粉末。

(4)按重量份计，将100份的基质沥青加热190℃至熔融，加入6份的聚桐油改性的sbs聚合物和8份的聚烯烃废塑料超细粉末，以4000r/min的转速混合搅拌加热1h，加入助剂，在165℃下，以1000r/min的转速加热研磨2h，得到桐油基再生聚烯烃沥青涂料。

实施例2：

(1)将桐油加入含0.02％的氯化钕催化剂的无水乙醇中，在1000r/min的速率下，先在室温下以15℃/min的速率升温至120℃，然后以10℃/min的速率升温至220℃，形成粘稠液态保温30min，加入占总量为9％的硝酸盐，然后以30℃/min的速率降温至60℃，逐步降至室温，得到预聚合桐油。

(2)按重量份计，在惰性气体保护下，将3份的聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三前段共聚物和60份的n-乙酰-l-半胱氨酸加入到100份的1,4-二氧六环中，在30℃下，以2000r/min的速率搅拌溶解，加入5份的预聚合桐油，以1200r/min的速率搅拌混合均匀，再加入1份的偶氮二异丁腈，在80℃下，以2000r/min的速率搅拌反应12h，得到聚桐油改性的sbs聚合物。

(3)将聚烯烃废塑料经机械剪切预处理至粒径为3-5mm后，置于-80℃的低温环境中,在2mpa的压力下，以800r/min的转速研磨粉碎8h，制备得到微纳米级聚烯烃废塑料超细粉末。

(4)按重量份计，将100份的基质沥青加热200℃至熔融，加入8份的聚桐油改性的sbs聚合物和16份的聚烯烃废塑料超细粉末，以6000r/min的转速混合搅拌加热-2h，加入助剂，在175℃下，以2000r/min的转速加热研磨4h，得到桐油基再生聚烯烃沥青涂料。

实施例3：

(1)将桐油加入含0.015％的氯化钕催化剂的无水乙醇中，在800r/min的速率下，先在室温下以13℃/min的速率升温至110℃，然后以7℃/min的速率升温至210℃，形成粘稠液态保温20min，加入占总量为7％的硝酸盐，然后以25℃/min的速率降温至55℃，逐步降至室温，得到预聚合桐油。

(2)按重量份计，在惰性气体保护下，将2.5份的聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三前段共聚物和55份的n-乙酰-l-半胱氨酸加入到100份的1,4-二氧六环中，在28℃下，以1900r/min的速率搅拌溶解，加入3.5份的预聚合桐油，以1000r/min的速率搅拌混合均匀，再加入0.8份的偶氮二异丁腈，在75℃下，以1800r/min的速率搅拌反应10h，得到聚桐油改性的sbs聚合物。

(3)将聚烯烃废塑料经机械剪切预处理至粒径为3-5mm后，置于-60℃的低温环境中,在1.5mpa的压力下，以500r/min的转速研磨粉碎6h，制备得到微纳米级聚烯烃废塑料超细粉末。

(4)按重量份计，将100份的基质沥青加热195℃至熔融，加入7.5份的聚桐油改性的sbs聚合物和12份的聚烯烃废塑料超细粉末，以5500r/min的转速混合搅拌加热1.5h，加入助剂，在168℃下，以1700r/min的转速加热研磨2.5h，得到桐油基再生聚烯烃沥青涂料。

实施例4：

(1)将桐油加入含0.017％的氯化铝催化剂的无水乙醇中，在950r/min的速率下，先在室温下以14℃/min的速率升温至105℃，然后以8℃/min的速率升温至215℃，形成粘稠液态保温25min，加入占总量为8％的硝酸盐，然后以27℃/min的速率降温至57℃，逐步降至室温，得到预聚合桐油。

(2)按重量份计，在惰性气体保护下，将2.6份的聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三前段共聚物和57份的n-乙酰-l-半胱氨酸加入到100份的1,4-二氧六环中，在28℃下，以1900r/min的速率搅拌溶解，加入4.5份的预聚合桐油，以1000r/min的速率搅拌混合均匀，再加入0.9份的偶氮二异丁腈，在75℃下，以1900r/min的速率搅拌反应11.5h，得到聚桐油改性的sbs聚合物。

(3)将聚烯烃废塑料经机械剪切预处理至粒径为3-5mm后，置于-65℃的低温环境中,在1.5mpa的压力下，以650r/min的转速研磨粉碎7h，制备得到微纳米级聚烯烃废塑料超细粉末。

(4)按重量份计，将100份的基质沥青加热195℃至熔融，加入7.2份的聚桐油改性的sbs聚合物和14.5份的聚烯烃废塑料超细粉末，以5500r/min的转速混合搅拌加热1.5h，加入助剂，在172℃下，以1300r/min的转速加热研磨3.5h，得到桐油基再生聚烯烃沥青涂料。

实施例5：

(1)将桐油加入含0.01％的氯化钕催化剂的无水乙醇中，在1000r/min的速率下，先在室温下以10℃/min的速率升温至120℃，然后以5℃/min的速率升温至220℃，形成粘稠液态保温15min，加入占总量为9％的硝酸盐，然后以20℃/min的速率降温至60℃，逐步降至室温，得到预聚合桐油。

(2)按重量份计，在惰性气体保护下，将2份的聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三前段共聚物和60份的n-乙酰-l-半胱氨酸加入到100份的1,4-二氧六环中，在25℃下，以2000r/min的速率搅拌溶解，加入3份的预聚合桐油，以1200r/min的速率搅拌混合均匀，再加入0.5份的偶氮二异丁腈，在80℃下，以1200r/min的速率搅拌反应12h，得到聚桐油改性的sbs聚合物。

(3)将聚烯烃废塑料经机械剪切预处理至粒径为3-5mm后，置于-50℃的低温环境中,在2mpa的压力下，以300r/min的转速研磨粉碎8h，制备得到微纳米级聚烯烃废塑料超细粉末。

(4)按重量份计，将100份的基质沥青加热190℃至熔融，加入8份的聚桐油改性的sbs聚合物和8份的聚烯烃废塑料超细粉末，以6000r/min的转速混合搅拌加热1h，加入助剂，在175℃下，以1000r/min的转速加热研磨4h，得到桐油基再生聚烯烃沥青涂料。

实施例6：

(1)将桐油加入含0.02％的氯化铝催化剂的无水乙醇中，在750r/min的速率下，先在室温下以15℃/min的速率升温至100℃，然后以10℃/min的速率升温至200℃，形成粘稠液态保温30min，加入占总量为6％的硝酸盐，然后以30℃/min的速率降温至50℃，逐步降至室温，得到预聚合桐油。

(2)按重量份计，在惰性气体保护下，将3份的聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三前段共聚物和50份的n-乙酰-l-半胱氨酸加入到100份的1,4-二氧六环中，在30℃下，以1500r/min的速率搅拌溶解，加入5份的预聚合桐油，以800r/min的速率搅拌混合均匀，再加入1份的偶氮二异丁腈，在60℃下，以2000r/min的速率搅拌反应8h，得到聚桐油改性的sbs聚合物。

(3)将聚烯烃废塑料经机械剪切预处理至粒径为3-5mm后，置于-80℃的低温环境中,在0.5mpa的压力下，以800r/min的转速研磨粉碎4h，制备得到微纳米级聚烯烃废塑料超细粉末。

(4)按重量份计，将100份的基质沥青加热200℃至熔融，加入6份的聚桐油改性的sbs聚合物和16份的聚烯烃废塑料超细粉末，以4000r/min的转速混合搅拌加热2h，加入助剂，在165℃下，以2000r/min的转速加热研磨2h，得到桐油基再生聚烯烃沥青涂料。

经检测，实施例1-6制备的桐油基再生聚烯烃沥青涂料与未处理的沥青涂料的附着力、耐冲击性、耐低温性的结果如下所示：

由上表可见，本发明制备的桐油基再生聚烯烃沥青涂料的附着力提高，机械性和耐低温性显著提高，稳定性好。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击【在线咨询】或添加微信【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。