本发明专利技术提供一种可降解环氧树脂组合物、固化物及其应用。所述可降解环氧树脂组合物包括草酸聚酯多元醇、含酯键环氧树脂和阳离子引发剂，所述草酸聚酯多元醇、含酯键环氧树脂和阳离子引发剂的质量比为20～50∶50～80∶5～10；所述草酸聚酯多元醇的结构如式I所示：其中，R1、R2独立的选自C<subgt;2</subgt;‑C<subgt;12</subgt;的脂肪链基团或者脂肪环基团。所述可降解环氧树脂组合物形成的固化物具有优异的可降解性能，在低浓度碱性水溶液或者海水中即可实现降解，并还兼具良好的热力学性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热固性树脂，具体涉及一种可降解环氧树脂组合物、可降解环氧树脂固化物及其应用。
技术介绍
1、环氧树脂是重要的热固性树脂之一，由于其优异的粘接性能、电气绝缘性能、化学稳定性能和机械性能，已广泛应用于汽车制造、航空航天、风力发电和电气电器等领域。但是，普通的环氧树脂固化物不能通过加热熔化或溶剂溶解的方式进行再加工，更难以降解回收，废弃之后只能通过填埋、粉碎、强氧化、强酸/碱降解等方式处理，不仅浪费资源，还会带来严重的环境污染问题。近几年，环氧树脂的温和降解和循环利用已经成为重要的研究方向，受到学术界和产业界的广泛关注。
2、目前研究发现基于动态共价化学可实现环氧树脂在特定刺激(例如加热、光照、ph或者催化剂等)条件下的降解，从而实现环氧树脂的循环利用。受此启发，国内外学者将动态共价键引入环氧树脂交联网络，制备了系列具有优异降解性能的新型材料。然而，目前利用动态键进行环氧树脂的降解过程往往需要消耗大量的溶剂，并且在特定温度下才能进行，这导致降解过程中的能耗相对较高，阻碍了可降解树脂在工业化领域的广泛应用。
技术实现思路
1、为解决上述全部或者部分的技术问题，本专利技术提供以下的技术方案：
2、本专利技术的目的之一在于提供一种可降解环氧树脂组合物，所述组合物包括草酸聚酯多元醇、含酯键环氧树脂和阳离子引发剂，所述草酸聚酯多元醇、含酯键环氧树脂和阳离子引发剂的质量比为20～50∶50～80∶5～10；
3、所述草酸聚酯多元醇的结构如式i所示：</p>4、
5、其中，r1、r2独立的选自c2-c12的脂肪链基团或者脂肪环基团。
6、本专利技术以二氧化碳化合物草酸为出发点，利用草酸聚酯多元醇与含酯键环氧树脂在阳离子引发剂存在条件下能够发生开环链转移反应得到了一系列可降解环氧树脂组合物。草酸聚酯分子链段中草酸酯结构具有特殊的相邻羰基结构，其具有强吸电子效应，从而被赋予了优异的降解能力。将含有酯键的环氧树脂与草酸酯在一起共聚，得到了同时含有不同酯键的交联网络体系，草酸酯的降解会带动其他类型酯键的降解。因此该树脂组合物的固化物能够在低浓度碱性水溶液中降解，也能够在海水中实现自然降解，具有优异的可降解性能。并且，该树脂组合物的固化物兼具优异的热力学性能，适用于对聚合物材料有高强度和快速降解要求的高端应用领域。
7、在部分实施例中，所述草酸聚酯多元醇的分子量为2000～50000g/mol。
8、在一些典型实施例中，所述草酸聚酯多元醇包括下列化合物i-1、i-2、i-3、i-4、i-5、i-6中的一种或者多种的组合，但不限于此：
9、
10、在部分实施例中，所述含酯键环氧树脂包括具有式ii所示结构的环氧树脂和/或具有式iii所示结构的环氧树脂：
11、
12、其中，v、y为c2-c12脂肪链基团或者脂肪环基团。
13、在部分实施例中，所述含酯键环氧树脂包括下列环氧树脂ii-1、ii-2、ii-3、iii-1、iii-2中的一种或者多种的组合，但不限于此：
14、
15、在部分实施例中，所述阳离子引发剂包括阳离子光引发剂和/或阳离子热引发剂。
16、在部分实施例中，所述阳离子光引发剂包括重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐、铁芳烃盐、磺酰氧基酮或三芳基硅氧醚中的一种或者多种的组合，但不限于此。
17、在部分实施例中，所述阳离子热引发剂包括锑酸盐、磷酸盐、烷基铵盐、芳基重氮盐或鎓盐中的一种或者多种的组合，但不限于此。
18、本专利技术的目的之二在于提供所述的可降解环氧树脂组合物在制备风电复合材料、电子消费品、电子封装或者电工树脂中的应用。
19、本专利技术的目的之三在于提供一种可降解环氧树脂固化物，所述可降解环氧树脂固化物由所述的可降解环氧树脂组合物通过热固化或者光固化形成。
20、在部分实施例中，所述热固化的方法包括：使所述可降解环氧树脂组合物在50～100℃的温度条件下固化3～6小时。
21、在部分实施例中，所述光固化的方法包括：使所述可降解环氧树脂组合物在紫外光条件下辐照5～10min。所述紫外光例如为365nm紫外光。
22、在部分实施例中，所述可降解环氧树脂固化物能够在碱性水溶液或者海水中降解；在25～100℃的碱性水溶液中，所述可降解环氧树脂固化物在2～48h内的降解率≥99％；在25℃的海水中，所述可降解环氧树脂固化物在300～900天内的降解率≥99％。
23、在部分实施例中，所述可降解环氧树脂固化物的玻璃化转变温度为50～150℃，拉伸强度50～110mpa，无缺口冲击强度为30～60kj/m2。
24、本专利技术的目的之四在于提供一种具有可降解结构的设备，所述设备的可降解结构包括所述可降解环氧树脂固化物。
25、本专利技术的目的之五在于提供一种可降解环氧树脂固化物的降解方法，包括：将所述的可降解环氧树脂固化物置于碱性溶液中浸泡以使其降解，或者将其置于海水中进行自然降解。
26、在部分实施例中，所述碱性溶液的ph值为9～14。
27、在部分实施例中，在所述碱性溶液中的浸泡时间为2～48h。
28、在部分实施例中，所述碱性溶液的温度为25℃以上，优选为25～100℃。
29、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
30、(1)本专利技术以二氧化碳化合物草酸酯为出发点，利用草酸聚酯多元醇与含酯键环氧树脂在阳离子引发剂存在条件下发生开环链转移反应得到了一系列可降解环氧树脂组合物，其固化得到的树脂材料兼具优异的热力学性能和可降解性能，适合应用于对聚合物材料有高强度要求和快速降解要求的高端应用领域；
31、(2)相对于其他含有动态键的可降解环氧树脂体系，草酸酯具有价格低廉、来源丰富和合成工艺简单等优点，因此该树脂组合物的制备成本较低；基于所述可降解环氧树脂优异的降解性能，其在较低浓度碱性溶液、较为温和的温度条件下即可实现降解，且所需降解时间较短；或者可利用丰富的海水资源对其进行自然降解，基本无需其他能耗，解决现有技术中降解环氧树脂所需能耗高、资源浪费的问题；
32、(3)本专利技术提供的树脂组合物的配制方法简单，操作简便，反应条件可控，易于实施，适于大规模工业化生产。
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【技术保护点】
1.一种可降解环氧树脂组合物，其特征在于，包括草酸聚酯多元醇、含酯键环氧树脂和阳离子引发剂，所述草酸聚酯多元醇、含酯键环氧树脂和阳离子引发剂的质量比为20～50：50～80：5～10；
2.根据权利要求1所述的可降解环氧树脂组合物，其特征在于：所述草酸聚酯多元醇的分子量为2000～50000g/mol。
3.根据权利要求1所述的可降解环氧树脂组合物，其特征在于：所述含酯键环氧树脂包括具有式II所示结构的环氧树脂和/或具有式Ⅲ所示结构的环氧树脂：
4.根据权利要求1所述的可降解环氧树脂组合物，其特征在于：所述阳离子引发剂包括阳离子光引发剂和/或阳离子热引发剂。
5.根据权利要求4所述的可降解环氧树脂组合物，其特征在于：所述阳离子光引发剂包括重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐、铁芳烃盐、磺酰氧基酮或三芳基硅氧醚中的一种或者多种的组合；
6.权利要求1-5任一项所述的可降解环氧树脂组合物在制备风电复合材料、电子消费品、电子封装或者电工树脂中的应用。
7.一种可降解环氧树脂固化物，其特征在于：所述可降解环氧树脂固化物由权利要求1-5任一项所述的可降解环氧树脂组合物通过热固化或者光固化形成。
8.根据权利要求7所述的可降解环氧树脂固化物，其特征在于，所述热固化的方法包括：使所述可降解环氧树脂组合物在50～100℃的温度条件下固化3～6小时；
9.一种具有可降解结构的设备，其特征在于：所述设备的可降解结构包括权利要求7或8所述可降解环氧树脂固化物。
10.一种可降解环氧树脂固化物的降解方法，其特征在于，包括：将权利要求7或8所述的可降解环氧树脂固化物置于碱性溶液中浸泡以使其降解，或者将其置于海水中进行自然降解；
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【技术特征摘要】
1.一种可降解环氧树脂组合物，其特征在于，包括草酸聚酯多元醇、含酯键环氧树脂和阳离子引发剂，所述草酸聚酯多元醇、含酯键环氧树脂和阳离子引发剂的质量比为20～50：50～80：5～10；
2.根据权利要求1所述的可降解环氧树脂组合物，其特征在于：所述草酸聚酯多元醇的分子量为2000～50000g/mol。
3.根据权利要求1所述的可降解环氧树脂组合物，其特征在于：所述含酯键环氧树脂包括具有式ii所示结构的环氧树脂和/或具有式ⅲ所示结构的环氧树脂：
4.根据权利要求1所述的可降解环氧树脂组合物，其特征在于：所述阳离子引发剂包括阳离子光引发剂和/或阳离子热引发剂。
5.根据权利要求4所述的可降解环氧树脂组合物，其特征在于：所述阳离子光引发剂包括重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐、铁芳烃盐、磺酰氧基酮或三芳基硅...
【专利技术属性】
技术研发人员：代金月，刘小青，王帅朋，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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