【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)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂及其制備方法、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)氧樹脂因其具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性和形貌穩(wěn)定性，被廣泛的用于汽車工業(yè)、醫(yī)療器械、建筑家居、航空航天等領(lǐng)域。目前工業(yè)中使用的環(huán)氧樹脂多由雙酚a制備得到。然而，由于雙酚a具有內(nèi)分泌干擾特性和生殖毒性問題而被公認(rèn)為是不安全的化學(xué)原料，威脅著人類的健康和環(huán)境安全。并且，傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂永久的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)使其難以進(jìn)行回收再利用，大量的掩埋和焚燒處理手段造成了環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。因此，可閉環(huán)回收的環(huán)氧樹脂的開發(fā)迫在眉睫，對(duì)人類生存和可持續(xù)發(fā)展意義重大。
2、現(xiàn)有技術(shù)中雖然也有可閉環(huán)回收的環(huán)氧樹脂相關(guān)報(bào)道，但大多數(shù)基于石化原料，隨著綠色化學(xué)的提倡和近年來石化資源的日益枯竭，這些方法仍不利于可持續(xù)發(fā)展，因此開發(fā)可閉環(huán)回收的生物基環(huán)氧樹脂具有重要的研究意義。
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)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂及其制備方法、回收方法和應(yīng)用，所要解決的技術(shù)問題是采用可再生生物基環(huán)氧化合物為原料，胺基化合物為固化劑，在無催化劑條件下制得可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂；通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用木質(zhì)素酸醇化合物特定官能團(tuán)，構(gòu)建出具有酯鍵和叔胺自催化功能網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂；在解決傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂雙酚a毒性和石化原料不可持續(xù)問題的同時(shí)，還賦予了材料回收再利用的性能。
2、本專利技術(shù)的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。本專利技
3、步驟一，將木質(zhì)素酸醇化合物、環(huán)氧氯丙烷和催化劑進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，之后加入堿金屬氫氧化物進(jìn)行環(huán)化反應(yīng)，制得木質(zhì)素酸醇環(huán)氧化合物；
4、步驟二，將步驟一所得的木質(zhì)素酸醇環(huán)氧化合物與胺基化合物進(jìn)行固化反應(yīng)，得到所述可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂。
5、本專利技術(shù)的目的及解決技術(shù)問題還可以采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
6、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的制備方法，其中步驟一具體包括：將木質(zhì)素酸醇化合物、環(huán)氧氯丙烷和催化劑在20-60℃下攪拌混合均勻后，于90-110℃下開環(huán)反應(yīng)1-4h；隨后，將得到的溶液冷卻至0-20℃，加入堿金屬氫氧化物的水溶液，在0-20℃下繼續(xù)反應(yīng)1-3h；反應(yīng)結(jié)束后，通過萃取、水洗、蒸餾制得木質(zhì)素酸醇環(huán)氧化合物。
7、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的制備方法，其中步驟一中，所述質(zhì)素酸醇化合物、環(huán)氧氯丙烷和催化劑的摩爾比分別為1:10:0.02-1:14:0.05。
8、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的制備方法，其中步驟一中，所述木質(zhì)素酸醇化合物包括阿魏酸、芥子酸、對(duì)香豆酸中的至少一種。
9、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的制備方法，其中步驟一中，所述催化劑包括四丁基氯化銨、芐基三乙基氯化銨、四丁基碘化胺和四丁基硫酸化銨中的至少一種。
10、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的制備方法，其中步驟一中，所述堿金屬氫氧化物包括氫氧化鈉、氫氧化鋰和氫氧化鉀中的至少一種。
11、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的制備方法，其中步驟一中，所述堿金屬氫氧化物水溶液的溶質(zhì)含量為30-60％。
12、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的制備方法，其中步驟一中，所述催化劑添加量為木質(zhì)素酸醇化合物中羥基和羧基基團(tuán)總摩爾量的1-5％。
13、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的制備方法，其中步驟二具體包括：將步驟一得到的木質(zhì)素酸醇環(huán)氧化合物在40-60℃下溶于溶劑，加入胺基化合物后，攪拌反應(yīng)0.5-1h；隨后，在60-180℃下成型固化6-12h，得到所述可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂。
14、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的制備方法，其中步驟二中，所述固化反應(yīng)的溫度為60-180℃；所述固化反應(yīng)的時(shí)間為6-12h。
15、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的制備方法，其中步驟二中，所述的胺基化合物包括己二胺、癸二胺、對(duì)苯二胺和4,4’-二氨基二苯基甲烷中的一種。
16、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的制備方法，其中步驟二中，所述木質(zhì)素酸醇環(huán)氧化合物中環(huán)氧基團(tuán)與胺基化合物中胺基官能團(tuán)的摩爾比為1:(0.5-1)。
17、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的制備方法，其中步驟二中，所述溶劑選自乙酸乙酯、n,n-二甲基甲酰胺和二甲亞砜中的一種。
18、本專利技術(shù)的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。本專利技術(shù)提出的一種可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂，其拉伸應(yīng)力為121.8-154.1mpa，斷裂伸長(zhǎng)率為9.4％-24.5％，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為81.1-116.5℃之間；所述高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂通過上述的方法制得。
19、本專利技術(shù)的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。本專利技術(shù)提出的一種膠粘劑，所述膠粘劑為可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂；所述高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的拉伸應(yīng)力為121.8-154.1mpa，斷裂伸長(zhǎng)率為9.4％-24.5％，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為81.1-116.5℃之間.
20、本專利技術(shù)的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。本專利技術(shù)提出的一種上述的可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的方法在碳纖維復(fù)合材料改性中的應(yīng)用。
21、本專利技術(shù)的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。本專利技術(shù)提出的一種可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的回收方法，包括以下步驟：將上述可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂與乙醇混合均勻，在叔胺基團(tuán)的催化作用下，醇羥基與酯鍵發(fā)生鍵交換反應(yīng)將交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)降解成小分子鏈段，脫除多余的溶劑后進(jìn)行烘干，經(jīng)再次固化得到生物基環(huán)氧樹脂。
22、本專利技術(shù)的目的及解決技術(shù)問題還可以采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
23、優(yōu)選地，前述的可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的回收方法，其中；所述降解溫度為160-200℃，降解時(shí)間為8-12h。
24、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)所述的一種可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂及其制備方法、回收方法和應(yīng)用具有以下有益效果：
25、本專利技術(shù)從生物基單體出發(fā)，制得的可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂，有效解決了過渡依賴石化原料的問題。通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用這些生物基單體的特定官能團(tuán)，構(gòu)建出具有酯鍵和叔胺自催化功能的環(huán)氧樹脂，實(shí)現(xiàn)了材料的高效回收，解決了傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂的難回收和回收產(chǎn)品性能差的問題。此外，所使用的這些生物基單體具有生物相容性好、抗菌和抗氧化等優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂雙酚a毒性問題，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。同時(shí)本專利技術(shù)中的可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂制備工藝簡(jiǎn)單，可批量化大規(guī)模生產(chǎn)；并且，本專利技術(shù)所使用的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟一具體包括：將木質(zhì)素酸醇化合物、環(huán)氧氯丙烷和催化劑在20-60℃下攪拌混合均勻后，于90-110℃下開環(huán)反應(yīng)1-4h；隨后，將得到的溶液冷卻至0-20℃，加入堿金屬氫氧化物的水溶液，在0-20℃下繼續(xù)反應(yīng)1-3h；反應(yīng)結(jié)束后，通過萃取、水洗、蒸餾制得木質(zhì)素酸醇環(huán)氧化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟一中，所述質(zhì)素酸醇化合物、環(huán)氧氯丙烷和催化劑的摩爾比分別為1:10:0.02-1:14:0.05；所述木質(zhì)素酸醇化合物包括阿魏酸、芥子酸、對(duì)香豆酸中的至少一種；所述催化劑包括四丁基氯化銨、芐基三乙基氯化銨、四丁基碘化胺和四丁基硫酸化銨中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟一中，所述開環(huán)反應(yīng)的溫度為90-110℃；所述開環(huán)反應(yīng)的時(shí)間為1-4h；所述環(huán)化反應(yīng)的溫度為0-20℃；所述環(huán)化反應(yīng)的時(shí)間為1-3h；所述堿金屬氫氧化物包括氫氧化鈉、氫氧化鋰和氫氧化鉀中的至少一種；所述堿
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟二具體包括：將步驟一得到的木質(zhì)素酸醇環(huán)氧化合物在40-60℃下溶于溶劑，加入胺基化合物后，攪拌反應(yīng)0.5-1h；隨后，在60-180℃下成型固化6-12h，得到所述可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟二中，所述固化反應(yīng)的溫度為60-180℃；所述固化反應(yīng)的時(shí)間為6-12h；所述胺基化合物包括己二胺、癸二胺、對(duì)苯二胺和4,4’-二氨基二苯基甲烷中的一種；所述木質(zhì)素酸醇環(huán)氧化合物中環(huán)氧基團(tuán)與胺基化合物中胺基官能團(tuán)的摩爾比為1:(0.5-1)；所述溶劑選自乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺和二甲亞砜中的一種。
7.一種可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂，其特征在于，所述高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的拉伸應(yīng)力為121.8-154.1MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為9.4％-24.5％，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為81.1-116.5℃之間；所述高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂通過權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法制得。
8.一種膠粘劑，其特征在于，所述膠粘劑為可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂；所述高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的拉伸應(yīng)力為121.8-154.1MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為9.4％-24.5％，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為81.1-116.5℃之間。
9.一種權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的方法在碳纖維復(fù)合材料改性中的應(yīng)用。
10.一種可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的回收方法，其特征在于，包括以下步驟：將上述可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂與乙醇混合均勻，在叔胺基團(tuán)的催化作用下，醇羥基與酯鍵發(fā)生鍵交換反應(yīng)將交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)降解成小分子鏈段，脫除多余的溶劑后進(jìn)行烘干，經(jīng)再次固化得到生物基環(huán)氧樹脂；所述降解溫度為160-200℃，降解時(shí)間為8-12h。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種可閉環(huán)回收的高強(qiáng)度生物基環(huán)氧樹脂的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟一具體包括：將木質(zhì)素酸醇化合物、環(huán)氧氯丙烷和催化劑在20-60℃下攪拌混合均勻后，于90-110℃下開環(huán)反應(yīng)1-4h；隨后，將得到的溶液冷卻至0-20℃，加入堿金屬氫氧化物的水溶液，在0-20℃下繼續(xù)反應(yīng)1-3h；反應(yīng)結(jié)束后，通過萃取、水洗、蒸餾制得木質(zhì)素酸醇環(huán)氧化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟一中，所述質(zhì)素酸醇化合物、環(huán)氧氯丙烷和催化劑的摩爾比分別為1:10:0.02-1:14:0.05；所述木質(zhì)素酸醇化合物包括阿魏酸、芥子酸、對(duì)香豆酸中的至少一種；所述催化劑包括四丁基氯化銨、芐基三乙基氯化銨、四丁基碘化胺和四丁基硫酸化銨中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟一中，所述開環(huán)反應(yīng)的溫度為90-110℃；所述開環(huán)反應(yīng)的時(shí)間為1-4h；所述環(huán)化反應(yīng)的溫度為0-20℃；所述環(huán)化反應(yīng)的時(shí)間為1-3h；所述堿金屬氫氧化物包括氫氧化鈉、氫氧化鋰和氫氧化鉀中的至少一種；所述堿金屬氫氧化物水溶液的溶質(zhì)含量為30-60wt％；所述催化劑添加量為木質(zhì)素酸醇化合物中羥基和羧基基團(tuán)總摩爾量的1-5％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟二具體包括：將步驟一得到的木質(zhì)素酸醇環(huán)氧化合物在40-60℃下溶于溶劑，加入胺基化合物后，攪拌反應(yīng)0.5-1h；隨后，在60-180℃下成型固化6-12h，得到所述可閉環(huán)回收的高...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫卓華，張博文，許若晗，郭希凡，
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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