本發(fā)明涉及一種生物基環(huán)氧樹脂耐磨防腐涂料的制備方法，屬于有機(jī)涂料和復(fù)合材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、離心式渣漿泵是一種用于輸送含有固體顆粒的液體(即渣漿)的泵。它利用離心力將漿液從泵的進(jìn)口通過葉輪加速，推動(dòng)液體沿泵殼流動(dòng)，并通過出口排出。這種泵通常用于礦業(yè)、冶金和化工等行業(yè)，處理的液體通常比較稠密且含有磨料。離心式渣漿泵在耐磨和防腐方面的問題主要出現(xiàn)在材料選擇和設(shè)計(jì)上。由于泵處理的是含有磨料的漿液，耐磨損的材料非常關(guān)鍵；而防腐蝕則需要選擇合適的合金或涂層來應(yīng)對(duì)化學(xué)腐蝕。

2、在離心式渣漿泵的耐磨和防腐設(shè)計(jì)中，常用高鉻鑄鐵合金、鎢合金、鎳鉻合金和碳化鎢合金。而在涂層方面主要利用硬質(zhì)合金涂層、陶瓷涂層、聚氨酯涂層和環(huán)氧樹脂涂層。相比于其他涂層，環(huán)氧樹脂涂層具有良好的防腐蝕能力，適用于酸性或堿性介質(zhì)的環(huán)境。環(huán)氧樹脂涂層雖然具有良好的防腐蝕性能，但也存在一些缺點(diǎn)：它的耐磨性較差，容易在高磨損環(huán)境下受損；對(duì)濕度敏感，施工時(shí)需要確保環(huán)境干燥；在極端溫度下(高溫或低溫)可能會(huì)失去性能；且某些化學(xué)品可能會(huì)導(dǎo)致其降解或失效。為了提高環(huán)氧樹脂涂層的耐磨和防腐性能，張瑞珠等人通過向環(huán)氧樹脂(ep)基體中添加改性納米tio2和玻璃鱗片(gf)制備了tio2/gf/ep復(fù)合材料，添加4％的納米tio2和30％的gf的復(fù)合涂層，其顯微硬度比純ep提高了46.8％，摩擦因數(shù)和磨損后的質(zhì)量損失分別比純ep減小了46.1％和52.0％(納米二氧化鈦/玻璃鱗片協(xié)同增強(qiáng)環(huán)氧樹脂的耐磨性研究(張瑞珠,等.納米二氧化鈦/玻璃鱗片協(xié)同增強(qiáng)環(huán)氧樹脂耐磨性研究,電鍍與涂飾,2024,43:84)。如何進(jìn)一步提高涂層的耐磨和防腐性能成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種生物基環(huán)氧樹脂耐磨防腐涂料的制備方法及其用途，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述問題。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種生物基環(huán)氧樹脂耐磨防腐涂料組合物，其包括按重量份數(shù)計(jì)的如下組分：

4、

5、作為優(yōu)選方案，所述環(huán)氧樹脂的制備方法為：

6、將腰果酚與甲酸混合，室溫下攪拌過夜后，加入雙氧水，反應(yīng)得到粗產(chǎn)物；

7、將所述粗產(chǎn)物用乙酸乙酯萃取后，用飽和碳酸氫鈉溶液中和，收集有機(jī)相；

8、將所述有機(jī)相用無水碳酸鈉干燥后，減壓濃縮，得到環(huán)氧樹脂。

9、作為優(yōu)選方案，所述雙氧水的質(zhì)量濃度為35％；所述腰果酚與甲酸的質(zhì)量比為(3～10)：(1～3)。

10、作為優(yōu)選方案，所述改性sio2的制備方法為：

11、將氨水、乙醇、去離子水和十六烷基三甲基溴化銨混勻后，加入正硅酸四乙酯和γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，在50～60℃下進(jìn)行反應(yīng)，得到環(huán)氧化sio2；

12、將所述環(huán)氧化sio2分散于去離子水中，得到sio2分散液；

13、將十八胺溶于無水乙醇中，混勻后，加入所述sio2分散液中，反應(yīng)后，得到改性sio2。

14、作為優(yōu)選方案，所述環(huán)氧化sio2與十八胺的質(zhì)量比為(2～4)：(6～10)。

15、作為優(yōu)選方案，所述sic納米晶須的制備方法為：

16、將聚丙烯腈和納米sio2粉末加入n,n-二甲基乙酰胺溶劑中，分散均勻后，得到前驅(qū)體分散液；

17、將所述前驅(qū)體分散液進(jìn)行低溫淬火后，轉(zhuǎn)入冰水中萃取，除去n,n-二甲基乙酰胺溶劑，經(jīng)過洗滌、干燥后，得到聚丙烯腈/sio2復(fù)合納米纖維；

18、將所述聚丙烯腈/sio2復(fù)合納米纖維在空氣中，以2～8℃/min的速率升溫至250～350℃，保溫2h后，轉(zhuǎn)入氬氣氛中，以2～8℃/min的速率升溫至650～750℃，保溫1h，最后再以8～12℃/min的速率升溫至1200～1600℃，保溫1h，得到sic納米晶須。

19、作為優(yōu)選方案，所述聚丙烯腈和納米sio2粉末質(zhì)量比為(2～5)：(1～2)；所述低溫淬火的溫度為-30～-10℃，淬火時(shí)間為3～5h。

20、作為優(yōu)選方案，所述固化劑選自脂肪胺固化劑；所述消泡劑選自聚硅氧烷消泡劑；所述流平劑選自聚乙烯醇類流平劑。

21、一種如前述的生物基環(huán)氧樹脂耐磨防腐涂料組合物的制備方法，其包括如下步驟：

22、將改性sio2、sic納米晶須和環(huán)氧樹脂加入蒸餾水中，以500rpm的速率攪拌分散均勻后，加入固化劑、消泡劑、流平劑，以1000rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行分散，得到所述生物基環(huán)氧樹脂耐磨防腐涂料。

23、一種如前述的生物基環(huán)氧樹脂耐磨防腐涂料在離心式耐磨渣漿泵中的用途。

24、本發(fā)明的基本實(shí)現(xiàn)原理為：

25、1、以生物可降解腰果酚為原料，將其與甲酸和雙氧水反應(yīng)，在其支鏈中引入環(huán)氧基團(tuán)。最后在固化劑條件下，固化得到生物基環(huán)氧樹脂。

26、2、以正硅酸四乙酯為前驅(qū)體，十六烷基三甲基溴化銨為表面活性劑，硅烷偶聯(lián)劑為環(huán)氧化基團(tuán)，在堿性條件下水解得到環(huán)氧化sio2。將環(huán)氧化sio2與十八胺反應(yīng)，在sio2表面引入氨基。

27、3、以聚丙烯酸和納米sio2粉末為前驅(qū)體，通過熱致相分離方法制備聚丙烯腈/sio2復(fù)合納米纖維，將纖維以此通過預(yù)氧化、低溫碳化、高溫碳化和碳熱還原得到碳化硅納米晶須。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

29、1、與普通環(huán)氧樹脂相比，以腰果基環(huán)氧樹脂為基體，該體系具有生物降解性，大大減小了對(duì)環(huán)境的污染。

30、2、將氨基引入sio2表面，大大提高了無機(jī)粉體sio2與基體環(huán)氧樹脂之間的相容性，提高了材料的物理機(jī)械性能。

31、3、改性納米sio2和sic納米晶須的加入大大提高了環(huán)氧樹脂的耐磨性和防腐性能，使制備的涂料在離心式渣漿泵上的應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種生物基環(huán)氧樹脂耐磨防腐涂料組合物，其特征在于，包括按重量份數(shù)計(jì)的如下組分：

2.如權(quán)利要求1所述的生物基環(huán)氧樹脂耐磨防腐涂料組合物，其特征在于，所述環(huán)氧樹脂的制備方法為：

3.如權(quán)利要求2所述的生物基環(huán)氧樹脂耐磨防腐涂料組合物，其特征在于，所述雙氧水的質(zhì)量濃度為35％；所述腰果酚與甲酸的質(zhì)量比為(3～10)：(1～3)。

4.如權(quán)利要求1所述的生物基環(huán)氧樹脂耐磨防腐涂料組合物，其特征在于，所述改性sio2的制備方法為：

5.如權(quán)利要求4所述的生物基環(huán)氧樹脂耐磨防腐涂料組合物，其特征在于，所述環(huán)氧化sio2與十八胺的質(zhì)量比為(2～4)：(6～10)。

6.如權(quán)利要求1所述的生物基環(huán)氧樹脂耐磨防腐涂料組合物，其特征在于，所述sic納米晶須的制備方法為：

7.如權(quán)利要求6所述的生物基環(huán)氧樹脂耐磨防腐涂料組合物，其特征在于，所述聚丙烯腈和納米sio2粉末質(zhì)量比為(2～5)：(1～2)；所述低溫淬火的溫度為-30～-10℃，淬火時(shí)間為3～5h。

8.如權(quán)利要求1所述的生物基環(huán)氧樹脂耐磨防腐涂料組合物，其特征在于，所述固化劑選自脂肪胺固化劑；所述消泡劑選自聚硅氧烷消泡劑；所述流平劑選自聚乙烯醇類流平劑。

9.一種如權(quán)利要求1所述的生物基環(huán)氧樹脂耐磨防腐涂料組合物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

10.一種如權(quán)利要求1所述的生物基環(huán)氧樹脂耐磨防腐涂料在離心式耐磨渣漿泵中的用途。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種生物基耐磨防腐涂料的制備方法，主要包括如下幾個(gè)步驟：1)以生物可降解腰果酚為原料，將其與甲酸和雙氧水反應(yīng)，在其支鏈中引入環(huán)氧基團(tuán)。最后在固化劑條件下，固化得到生物基環(huán)氧樹脂。2)以正硅酸四乙酯為前驅(qū)體，十六烷基三甲基溴化銨為表面活性劑，硅烷偶聯(lián)劑為環(huán)氧化基團(tuán)，在堿性條件下水解得到環(huán)氧化SiO<subgt;2</subgt;。將環(huán)氧化SiO<subgt;2</subgt;與十八胺反應(yīng)，在SiO<subgt;2</subgt;表面引入氨基。3)以聚丙烯腈和納米SiO<subgt;2</subgt;粉末為前驅(qū)體，通過熱致相分離方法制備聚丙烯腈/SiO<subgt;2</subgt;復(fù)合納米纖維，將纖維通過預(yù)氧化、低溫碳化、高溫碳化和碳熱還原得到碳化硅納米晶須。改性納米SiO<subgt;2</subgt;和SiC納米晶須的加入大大提高了環(huán)氧樹脂的耐磨性和防腐性能，使制備的涂料在離心式渣漿泵上的應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：劉瑞來,穆寄林,吳惠民,葉海濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武夷學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19