【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料及其制備方法、回收方法和應(yīng)用，屬于生物基高分子材料。
技術(shù)介紹
1、環(huán)氧樹(shù)脂具有優(yōu)異的機(jī)械性能、耐溶劑性、耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性及低固化收縮率，被廣泛的應(yīng)用于涂料、粘接劑、復(fù)合材料等領(lǐng)域。由于其固化后永久交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使之難以降解回收，工業(yè)上大多數(shù)采用掩埋或焚燒的方式來(lái)處理廢舊的環(huán)氧樹(shù)脂，不僅浪費(fèi)資源，也污染了環(huán)境。因此，制備一種可綠色回收且兼具傳統(tǒng)環(huán)氧樹(shù)脂性能的高分子材料，得到了廣泛的關(guān)注與研究。
2、2011年，leibler的研究團(tuán)隊(duì)在熱固性高分子材料的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中嵌入了可逆交聯(lián)的動(dòng)態(tài)酯鍵，制備得到了可回收的環(huán)氧樹(shù)脂。其在高溫下展現(xiàn)出類似于玻璃的流變行為，因而被命名為“類玻璃高分子材料”，也被稱為類玻璃高分子。目前，研究者們構(gòu)建了多種基于β-羥基酯鍵環(huán)氧樹(shù)脂類玻璃高分子材料材料，實(shí)現(xiàn)了環(huán)氧樹(shù)脂的自修復(fù)和回收再加工。但由于β-羥基酯動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵的鍵能低，引入到環(huán)氧樹(shù)脂后降低了其力學(xué)強(qiáng)度、交聯(lián)密度和模量等性能。并且目前基于β-羥基酯鍵的環(huán)氧樹(shù)脂的報(bào)道，通常需錫鹽、鋅鹽、叔胺、有機(jī)質(zhì)子酸和三苯基膦等催化劑加快酯交換反應(yīng)速率。這些催化劑不僅會(huì)降低材料的熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能，而且還給人類的健康和環(huán)境污染帶來(lái)了安全隱患。因此，迫切需要尋找出在無(wú)需外加催化劑的條件下制備出基于β-羥基酯鍵的高強(qiáng)度環(huán)氧樹(shù)脂類玻璃高分子材料材料的方法。
3、超支化聚合物具有高度支化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、支鏈中含有大量可供改性的活性端基，內(nèi)部具有獨(dú)特的微孔結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，其表現(xiàn)出分子鏈纏結(jié)少、溶解性好、粘度
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本專利技術(shù)的主要目的在于提供一種可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料及其制備方法、回收方法和應(yīng)用，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是以可再生的生物質(zhì)資源為原料，在無(wú)催化劑的條件下，制得了全生物基環(huán)氧樹(shù)脂類玻璃高分子材料。通過(guò)構(gòu)建超支化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，眾多的支鏈中含有豐富的端羥基，在無(wú)催化劑的條件下催化酯交換反應(yīng)，從而賦予了材料優(yōu)異力學(xué)性能、形狀記憶、可閉環(huán)回收等性能。
2、本專利技術(shù)的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本專利技術(shù)提出的一種可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，包括以下步驟：
3、木質(zhì)素小分子酸醇二縮水甘油醚與甘油、二聚酸在無(wú)催化劑的條件下反應(yīng)，得到所述可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料。
4、本專利技術(shù)的目的及解決技術(shù)問(wèn)題還可以采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
5、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其中所述制備方法包括以下步驟：
6、步驟一，將木質(zhì)素小分子酸醇、環(huán)氧氯丙烷和催化劑混合均勻，反應(yīng)溫度控制在90-120℃，攪拌反應(yīng)1-3h后，冰浴冷卻至0-20℃，加入氫氧化鈉水溶液，繼續(xù)在0-20℃反應(yīng)3h；反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)萃取、水洗、分液、干燥、減壓蒸餾及重結(jié)晶得到木質(zhì)素小分子酸醇二縮水甘油醚；
7、步驟二，將步驟一得到的木質(zhì)素小分子酸醇二縮水甘油醚溶于溶劑中后，與甘油在室溫下攪拌均勻，然后在70-120℃下反應(yīng)1-2h，隨后加入二聚酸，繼續(xù)反應(yīng)1-2h后，在60-160℃固化3-48h后，得到可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料。
8、本專利技術(shù)的目的及解決技術(shù)問(wèn)題還可以采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
9、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其中步驟一，所述的氫氧化鈉水溶液的濃度為20wt％-50wt％。
10、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其中步驟一中，所述催化劑選自四丁基溴化銨、四丁基碘化銨、芐基三甲基氯化銨和芐基三乙基氯化銨中的一種，所述催化劑的摩爾用量為木質(zhì)素小分子酸醇中羥基和羧基基團(tuán)摩爾數(shù)量總和的1-5％。
11、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其中所述木質(zhì)素小分子酸醇選自香豆酸、阿魏酸、芥子酸、四氫姜黃素、對(duì)香豆醇、松柏醇和芥子醇中的至少一種。
12、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其中步驟一中，冰浴冷卻前所述的反應(yīng)溫度為90-110℃，反應(yīng)時(shí)間為1-2h。
13、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其中步驟二中，所述溶劑選自乙酸乙酯、無(wú)水乙醇和n，n-二甲基甲酰胺中的一種。
14、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其中步驟二中，所述木質(zhì)素小分子酸醇二縮水甘油醚與甘油、二聚酸按照環(huán)氧基團(tuán)/羥基/羧基為(0.6-1):0.5:0.5的摩爾比例進(jìn)行混合均勻。
15、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其中步驟二中，所述二聚酸選自pripol?1004、pripol?1006、pripol?1025和pripol?1022veg中的一種。
16、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其中步驟二中，所述的固化溫度為120-160℃，固化時(shí)間為8-12h。
17、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其中。
18、本專利技術(shù)的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本專利技術(shù)提出的一種可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料，所述可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料具有超支化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其拉伸強(qiáng)度為34.8～72.5mpa，斷裂伸長(zhǎng)率為51.6％～108％；所述可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料通過(guò)上述的方法制得。
19、本專利技術(shù)的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本專利技術(shù)提出的一種摩擦納米發(fā)電機(jī)，所述摩擦納米發(fā)電機(jī)包括正極，所述正極由可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料構(gòu)成；所述可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料具有超支化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其拉伸強(qiáng)度為34.8～72.5mpa，斷裂伸長(zhǎng)率為51.6％～108％。
20、本專利技術(shù)的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本專利技術(shù)提出的一種可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的回收方法，包括以下步驟：將上述可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料和溶劑一起加入高壓反應(yīng)釜，溶劑中的醇羥基與β-羥基酯鍵中的酯基發(fā)生鍵交換反應(yīng)，將交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)降解為小分子，脫除溶劑后，再次固化可循環(huán)得到再生的全生物基類玻璃高分子材料。
21、本專利技術(shù)的目的及解決技術(shù)問(wèn)題還可以采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
22、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的回收方法，其中所述溶劑選自乙醇和甲醇中的一種，反應(yīng)溫度為140-180℃，降解反應(yīng)時(shí)間為6-10h。
23、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)所述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料及其制備方法、回收本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其特征在于，其中所述制備方法包括以下步驟：
3.如權(quán)利要求1所述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其特征在于，步驟一，所述的氫氧化鈉水溶液的濃度為20wt％-50wt％；所述催化劑選自四丁基溴化銨、四丁基碘化銨、芐基三甲基氯化銨和芐基三乙基氯化銨中的一種，所述催化劑的摩爾用量為木質(zhì)素小分子酸醇中羥基和羧基基團(tuán)摩爾數(shù)量總和的1-5％。
4.如權(quán)利要求1所述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其特征在于，步驟一中，所述木質(zhì)素小分子酸醇選自香豆酸、阿魏酸、芥子酸、四氫姜黃素、對(duì)香豆醇、松柏醇和芥子醇中的至少一種；冰浴冷卻前所述的反應(yīng)溫度為90-110℃，反應(yīng)時(shí)間為1-2h。
5.如權(quán)利要求1所述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其特征在于，步驟二中，所述溶劑選自乙酸乙酯、無(wú)水乙醇和N，N-二甲基甲酰胺中的一種；所述木質(zhì)素小分子酸醇二縮水甘油醚
6.如權(quán)利要求1所述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其特征在于，步驟二中，所述二聚酸選自Pripol?1004、Pripol?1006、Pripol?1025和Pripol1022VEG中的一種；所述的固化溫度為120-160℃，固化時(shí)間為8-12h。
7.一種可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料，其特征在于，所述可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料具有超支化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其拉伸強(qiáng)度為34.8～72.5MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為51.6％～108％；所述可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料通過(guò)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法制得。
8.一種摩擦納米發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述摩擦納米發(fā)電機(jī)包括正極，所述正極由可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料構(gòu)成；所述可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料具有超支化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其拉伸強(qiáng)度為34.8～72.5MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為51.6％～108％。
9.一種可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的回收方法，其特征在于，包括以下步驟：將權(quán)利要求7所述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料和溶劑一起加入高壓反應(yīng)釜，溶劑中的醇羥基與β-羥基酯鍵中的酯基發(fā)生鍵交換反應(yīng)，將交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)降解為小分子，脫除溶劑后，再次固化可循環(huán)得到再生的全生物基類玻璃高分子材料。
10.如權(quán)利要求9所述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的回收方法，其特征在于，所述溶劑選自乙醇和甲醇中的一種，反應(yīng)溫度為140-180℃，降解反應(yīng)時(shí)間為6-10h。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其特征在于，其中所述制備方法包括以下步驟：
3.如權(quán)利要求1所述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其特征在于，步驟一，所述的氫氧化鈉水溶液的濃度為20wt％-50wt％；所述催化劑選自四丁基溴化銨、四丁基碘化銨、芐基三甲基氯化銨和芐基三乙基氯化銨中的一種，所述催化劑的摩爾用量為木質(zhì)素小分子酸醇中羥基和羧基基團(tuán)摩爾數(shù)量總和的1-5％。
4.如權(quán)利要求1所述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其特征在于，步驟一中，所述木質(zhì)素小分子酸醇選自香豆酸、阿魏酸、芥子酸、四氫姜黃素、對(duì)香豆醇、松柏醇和芥子醇中的至少一種；冰浴冷卻前所述的反應(yīng)溫度為90-110℃，反應(yīng)時(shí)間為1-2h。
5.如權(quán)利要求1所述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其特征在于，步驟二中，所述溶劑選自乙酸乙酯、無(wú)水乙醇和n，n-二甲基甲酰胺中的一種；所述木質(zhì)素小分子酸醇二縮水甘油醚與甘油、二聚酸按照環(huán)氧基團(tuán)/羥基/羧基為(0.6-1):0.5:0.5的摩爾比例進(jìn)行混合均勻。
6.如權(quán)利要求1所述的可閉環(huán)回收的全生物基類玻璃高分子材料的制備方法，其特征在于，步驟二中，所述二聚酸選自pr...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫卓華，張博文，郭希凡，胡罌允，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京林業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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