一种基于香草醛的生物基环氧树脂及其制备方法技术

本发明专利技术属于有机高分子材料领域，具体涉及一种基于香草醛的生物基环氧树脂及其制备方法。本发明专利技术的技术方案包括以下步骤：1.制备三聚氰胺溶液；2.香草醛溶液与三聚氰胺溶液混合加热反应得到产物1；3.将产物1反复洗脱和真空干燥得到产物2；4.产物2充分研磨后与环氧氯丙烷一起搅拌并加热至完全溶解，加入四丁基溴化铵反应，再滴加NaOH溶液与卤素完全反应生成钠盐；5.将步骤4所得反应物进行抽滤后萃取，再旋蒸得到基于香草醛的生物基环氧树脂；6.将所得树脂与固化剂DDM利用热熔法搅拌均匀，真空脱泡，无气泡情况下注入成型模具。应用本发明专利技术提供的方法制备得到的生物基环氧树脂，符合绿色化学的理念，热稳定性也有所提高，具有良好的可降解性能及阻燃性。可降解性能及阻燃性。可降解性能及阻燃性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于香草醛的生物基环氧树脂及其制备方法


[0001]本专利技术属于有机高分子材料领域，具体涉及一种基于香草醛的生物基环氧树脂及其制备方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂具有较多的极性基团以及活性基团，此类活性基团赋予其较为优异的附着力、力学性能、耐化学性和介电性能，在涂料、胶粘剂、叠层电路板、电子元件封装和先进复合材料等领域得到了广泛的应用。但如今，商用环氧树脂大部分为石油基环氧树脂，原材料大多数是双酚A(BPA)，其半衰期较短，在化学制造，运输过程以及加工过程中易发生泄露，因此其大量存在于环境中，而其使用后的释放方法主要为城市的污水排放、填埋式处理、燃烧、环境中自然分解等。除此之外，双酚A已经被许多欧洲国家列为具有生理毒性化学药品之一，禁止应用于食品包装领域。当今世界，石油资源日益枯竭，寻找其他石油替代品来生产环氧树脂日益迫切，从而减少工业生产对石油的依赖性。
[0003]生物基材料由于其对环境的绿色友好的特殊性，近些年来被广泛应用于环氧树脂的合成及其加工中，无论是从当今的“低碳经济”的发展要求，还是对世界性石油资源的保护性措施来看，大力发展新型生物基材料已经成为一种研究趋势。生物基环氧树脂其主要以可再生资源为原料，不仅仅能降低塑料行业对石油的使用，更能防止石油生产过程中对环境的大幅污染，是当今乃至未来高分子材料的重要发展方向。纤维素是第一大可再生资源，而木质素仅而后之，在现有的科学研究中，木质素在大规模范围提取单苯类化合物被寄予深厚的希望，现有的研究中，对木质素直接进行环氧化而制得的环氧类树脂，其加工性能较差并且其性能存在着许多不稳定因素，在实际应用中较难。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术存在的缺陷或者不足，本专利技术提供了一种香草醛的生物基环氧树脂及其制备方法。
[0005]本专利技术的技术方案：
[0006]一种基于香草醛的生物基环氧树脂，其结构式如下所示，该树脂具有优异的热稳定性、阻燃性能和降解性能。
[0007][0008]上述基于香草醛的生物基环氧树脂的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0009]步骤一：在氮气保护下，向反应容器中加入溶剂和三聚氰胺，置于油浴锅中升温至80℃
‑
110℃保持5
‑
10小时，待三聚氰胺完全溶解得到溶液1。
[0010]步骤二：同时将香草醛溶解在溶剂中，得到溶液2，利用蠕动泵将溶液2加入到溶液1中，80℃
‑
110℃下充分搅拌反应48
‑
72h，得到产物1。
[0011]具体的反应路线如下:
[0012][0013]步骤三：将得到的产物1置于真空干燥箱中，60℃
‑
80℃、80KPa
‑
100KPa的条件下真空干燥9h
‑
12h，用水洗脱5次后再次置于真空烘箱干燥中，60℃
‑
80℃、80KPa
‑
100KPa的条件下下真空干燥9h
‑
12h，得到产物2。
[0014]步骤四：将产物2充分研磨后在反应容器中与环氧氯丙烷一起搅拌并加热至90
‑
120℃，待产物2完全溶解后，加入四丁基溴化铵，在90
‑
120℃下反应4
‑
6小时后冷却，冷却至30
‑
60℃时，在1
‑
2小时内滴加NaOH溶液，之后30
‑
70℃下再保持3
‑
6小时，使得反应中的卤素与氢氧化纳完全反应生成钠盐。
[0015]步骤五：将步骤四所得反应物进行抽滤，抽滤后用二氯甲烷和蒸馏水进行萃取得到下层有机相溶液，将有机相在40
‑
80℃条件下进行旋蒸，旋蒸后得到基于香草醛的生物基环氧树脂。
[0016]步骤六：将所得基于香草醛的生物基环氧树脂与固化剂DDM利用热熔法充分搅拌均匀，并在真空条件下进行脱泡，保证无气泡情况下注入到成型模具中，得到固化后的基于香草醛的生物基环氧树脂。
[0017]优选地，所述的步骤一、步骤二、步骤三的溶剂均为水。
[0018]优选地，所述的步骤二中三聚氰胺与香草醛的摩尔比为1:3
‑
5。
[0019]优选地，所述的步骤二与步骤四中搅拌速率为300
‑
500r/min。
[0020]优选地，所述的步骤四产物2与环氧氯丙烷的比例为1:50
‑
60。
[0021]优选地，所述的步骤四中四丁基溴化铵加入量为产物2的3
‑
6wt％。
[0022]优选地，所述步骤四中的NaOH滴入量为环氧氯丙烷的10％
‑
20％。
[0023]优选地，所述步骤五中的旋蒸过程为，先在40℃条件下进行旋蒸至无液滴流下，再升温到75℃
‑
80℃下旋蒸。
[0024]优选地，所述步骤六中的环氧树脂与固化剂DDM的比例为4
‑
6：1，熔融温度为100℃
‑
120℃。
[0025]本专利技术与现有技术相比的有益效果如下：
[0026]1.本专利技术提供的基于香草醛的生物基环氧树脂，此树脂具有C＝N动态共价键结构，因此获得良好的可降解性能；
[0027]2.本专利技术提供的基于香草醛的生物基环氧树脂，由于其具有较多的环氧基团，可以提高环氧树脂的交联密度，较多的芳香环对其热稳定性及其机械性能也有所提高；
[0028]3.本专利技术提供的基于香草醛的生物基环氧树脂，其动态共价键的结构赋予其良好的阻燃性能，热稳定性，具有较为广泛的应用价值；
[0029]4.本专利技术的主要原料香草醛来源于木质素中，属于小分子，比木质素大分子更易于加工，性能更稳定；
[0030]5.本专利技术的反应原料属于可再生资源，其价格低廉，品质优异并且无毒，符合高分子工业的绿色可持续发展战略。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施例1制备过程中产物1和产物2的红外光谱图；
[0032]图2为实施例1中产物1的核磁氢谱图；
[0033]图3为实施例1中产物2的核磁氢谱图；
[0034]图4为实施例1中产物的热失重曲线；
[0035]图5为实施例1中环氧树脂的UL
‑
94测试结果；
[0036]图6为实施例1中环氧树脂的降解过程图片。
具体实施方式
[0037]接下来结合具体实施案例对本专利技术做进一步阐述，但不应理解成对本专利技术的限制，实施过程中的原料均为商业购买获得。
[0038]实施例1
[0039]步骤一：将氮气保护下，向反应容器中加入300mL水，0.1mol三聚氰胺，置于油浴锅中，将其升温至95℃，此温度下4小时，三聚氰胺完全溶解得到溶液1。
[0040]步骤二：将溶液1维持在95℃，同时将0.3mol香草醛溶解在200mL水中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于香草醛的生物基环氧树脂，其特征在于，其结构式如下：2.一种权利要求1中所述的基于香草醛的生物基环氧树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在氮气保护下，向反应容器中加入溶剂和三聚氰胺，置于油浴锅中升温至80℃
‑
110℃保持5
‑
10小时，待三聚氰胺完全溶解得到溶液1；步骤二：同时将香草醛溶解在溶剂中，得到溶液2，利用蠕动泵将溶液2加入到溶液1中，80℃
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110℃下充分搅拌反应48
‑
72h，得到产物1；步骤三：将得到的产物1置于真空干燥箱中，60℃
‑
80℃、80KPa
‑
100KPa的条件下真空干燥9h
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12h，用水洗脱5次后再次置于真空烘箱干燥中，60℃
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80℃、80KPa
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100KPa的条件下下真空干燥9h
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12h，得到产物2；步骤四：将产物2充分研磨后在反应容器中与环氧氯丙烷一起搅拌并加热至90
‑
120℃，待产物2完全溶解后，加入四丁基溴化铵，在90
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120℃下反应4
‑
6小时后冷却，冷却至30
‑
60℃时，在1
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2小时内滴加NaOH溶液，之后30
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70℃下再保持3
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6小时，使得反应中的卤素与氢氧化纳完全反应生成钠盐；步骤五：将步骤四所得反应物进行抽滤，抽滤后用二氯甲烷和蒸馏水进行萃取得到下层有机相溶液，将有机相在40
‑
80℃条件下...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚垒，马金鹏，敖玉辉，郑勇，宁臣，孔令强，杜巍峰，张春红，李冠汐，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：