[發(fā)明專利]可降解酰肼類潛伏型環(huán)氧樹脂固化劑及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310136022.6
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN103193959A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李欣;覃兵;梁波
• 申請（專利權(quán)）人: 艾達索高新材料無錫有限公司
• 主分類號: C08G59/40
• 分類號: C08G59/40;C07C243/38;C07C243/28;C07C241/04;C08G59/20;C08J11/16;C08J11/26;C08J11/28;C08L63/00
• 代理公司: 無錫華源專利事務(wù)所(普通合伙) 32228
• 代理人: 馮智文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)氧樹脂固化劑及其應(yīng)用，尤其是涉及可降解酰肼類潛伏型環(huán)氧樹脂固化劑，以及由該固化劑與環(huán)氧樹脂合成的聚合物、增強復(fù)合材料及所述聚合物和增強復(fù)合材料的降解。

背景技術(shù)

環(huán)氧樹脂作為粘合劑和涂料具有大規(guī)模的全球市場，也是用于制造纖維增強塑料（FRP）的工業(yè)標準熱塑性基質(zhì)之一。FRPs是由聚合物基質(zhì)和纖維，如碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、天然纖維或其他纖維組成的復(fù)合材料。纖維有助于加強塑料在強度和彈性等方面的性能。FRPs通常也被稱為“塑料復(fù)合材料”，或簡單的稱為“復(fù)合材料”。“塑料復(fù)合材料”也包含非纖維材料，如金屬或納米材料。塑料復(fù)合材料可作為其他結(jié)構(gòu)材料（如鋼或鋁）的輕質(zhì)替代品，廣泛應(yīng)用于汽車，航空航天，航海工藝，風(fēng)能，和體育用品行業(yè)。輕質(zhì)復(fù)合材料，有利于提高能源效率，從而具有巨大的環(huán)境效益，然而，熱固性塑料復(fù)合材料在環(huán)境中的持久性和可回收等方面的限制抵消了其正面影響，可以預(yù)測日益增長的風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)必定會造成廢舊材料垃圾堆積就是一個典型的例子。

最普遍的環(huán)氧樹脂配方含有雙環(huán)氧化合物（樹脂）和聚胺化合物（固化劑），本質(zhì)上可以形成具有無限分子量的交聯(lián)聚合網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。“樹脂”與“固化劑”的組合有時被稱為“固化后環(huán)氧樹脂”、“固化后樹脂”或者簡單的叫做“樹脂”或“環(huán)氧樹脂”。這種環(huán)氧樹脂配方在復(fù)合材料上的廣泛應(yīng)用是由于其固化前優(yōu)異的加工性能和固化后優(yōu)異的附著力、機械強度、熱分散性、電學(xué)性能、耐化學(xué)性等。此外，固化后環(huán)氧樹脂的高密度、三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使其成為極其耐用堅硬的材料，可以承受大范圍的環(huán)境條件的影響。同時，固化后環(huán)氧樹脂的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使其去除、回收和再利用特別困難。本質(zhì)上，通常使用聚胺與環(huán)氧樹脂復(fù)配發(fā)生的交聯(lián)反應(yīng)是不可逆的，因此，這種物質(zhì)不能重新熔解、不能無損的重新成型、也不能輕易的溶解。環(huán)氧樹脂潛伏性固化劑是近年來國內(nèi)外環(huán)氧樹脂固化劑研究熱點。

潛伏性固化劑，是指加入到環(huán)氧樹脂中與其組成的單組分體系在室溫下具有一定的貯存穩(wěn)定性，而在加熱、光照、濕氣、加壓等條件下能迅速進行固化反應(yīng)的固化劑，與目前普遍采用的雙組分環(huán)氧樹脂體系相比，由潛伏性固化劑與環(huán)氧樹脂混合配制而成的單組分環(huán)氧樹脂體系具有簡化生產(chǎn)操作工藝、無環(huán)境污染、適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點。環(huán)氧樹脂潛伏性固化劑的研究主要通過物理或者化學(xué)方法，對普通使用低溫和高溫固化劑的固化活性加以改進，一是將一些反應(yīng)活性高而貯存穩(wěn)定性差的固化劑的反應(yīng)活性進行封閉、鈍化；二是將一些貯存穩(wěn)定性好而反應(yīng)活性低的固化劑的反應(yīng)活性提高、激發(fā)。最終達到使固化劑在室溫下加入到環(huán)氧樹脂中時具有一定的貯存穩(wěn)定性，而在使用時通過光、熱等外界條件將固化劑的反應(yīng)活性釋放出來，從而達到使環(huán)氧樹脂迅速固化的目的。

環(huán)氧樹脂預(yù)浸料是由環(huán)氧樹脂、固化體系與增強纖維組成的復(fù)合體系，樹脂體系呈未固化狀態(tài)，是制備復(fù)合材料的中間基材。由其制備的碳纖維復(fù)合材料具有比強度、比模量高以及性能的可設(shè)計和成形工藝多樣性等特點，廣泛用于結(jié)構(gòu)材料、航空航天以及民用娛樂生活。預(yù)計到2015年，全球復(fù)合材料生產(chǎn)量會顯著增長，超過1000萬噸。然而如何處理和回收纖維復(fù)合材料廢棄物是阻礙其蓬勃發(fā)展的世界性難題，從而制約了纖維復(fù)合材料的可持續(xù)發(fā)展。

已報道的纖維復(fù)合材料回收工藝大致有三種：填埋法、焚化法和粉碎法。其中填埋法是直接把廢舊復(fù)合材料埋到地下，簡單易行，成本極低，但占據(jù)土地，污染源依然如故。焚化法雖然可以回收部分能量，但是焚燒過程又需要消耗大量能源，而且從環(huán)境角度來看還是存在著問題。一種新型的回收碳纖維復(fù)合材料技術(shù)能使復(fù)合材料中的塑性基質(zhì)通過特殊焚燒爐除去，殘留的碳纖維可以回收再用，雖然這種方法向可持續(xù)性發(fā)展方向邁進了一步，但是其并不能代表能完全回收再用，這是因為塑性基質(zhì)在回收過程中被銷毀而無法回收再利用。粉碎法回收得到的纖維材料作為添料重新使用，添加到一定比例后會造成材料相關(guān)力學(xué)性能的降低。總的來說，這些方法不同程度有其局限性，存在纖維縮短，性能退化，環(huán)境污染，回收成本高等缺點，因此，有效可行的回收廢棄復(fù)合材料方法仍然是復(fù)合材料領(lǐng)域函待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本申請人提供了一種可降解酰肼類潛伏型環(huán)氧樹脂固化劑，以及由該固化劑與環(huán)氧樹脂合成的聚合物、增強復(fù)合材料及所述聚合物和增強復(fù)合材料的降解方法。本發(fā)明所制備的可降解增強復(fù)合材料具有良好的儲存穩(wěn)定性，室溫貯存期在一個月以上，而在較高溫度時能快速固化，在特定條件下，復(fù)合材料發(fā)生降解，增強材料和環(huán)氧樹脂基體降解產(chǎn)物都可以分離和回收；此外，增強復(fù)合材料的降解回收方法，可以在相對溫和反應(yīng)條件、經(jīng)濟、易于控制下進行。