[發(fā)明專利]一種生物基呋喃類環(huán)氧樹脂聚合物及其制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN111333817B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設計）人: 郭凱;孟晶晶;張杰;程鵬飛;曾禹舜;歐陽平凱
• 申請（專利權）人: 南京工業(yè)大學
• 主分類號: C08G59/26
• 分類號: C08G59/26;C08G59/50;C09D163/00;C08L63/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 胡建華

本發(fā)明公開了一種生物基呋喃類環(huán)氧樹脂聚合物及其制備方法和應用，所述生物基呋喃類環(huán)氧樹脂聚合物結構如式I所示。所述的制備方法包括將呋喃類環(huán)氧樹脂單體和脂肪類聚醚二胺混合均勻，注模后升溫固化，得到生物基呋喃類環(huán)氧樹脂聚合物。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明使用了本體直接固化法，固化溫度溫和，操作流程簡化，更重要的是本發(fā)明采用了生物基呋喃類新型環(huán)氧樹脂，原料綠色化程度高，來源廣泛，產(chǎn)品附加值高，生物安全性高，相對于石油基環(huán)氧樹脂而言優(yōu)點更為突出。

技術領域

本發(fā)明涉及一種環(huán)氧樹脂聚合物及其制備方法和應用，特別涉及一種生物基呋喃類環(huán)氧樹脂聚合物及其制備方法和應用。

背景技術

熱固性樹脂因其優(yōu)異的力學性能、熱學性能及耐腐蝕性能等被廣泛應用于航空航天、建筑交通、電子電器等各個領域。2016年全年熱固性樹脂市場銷售總額約為140億美元，環(huán)氧樹脂約占熱固性樹脂市場70％，其中雙酚A環(huán)氧樹脂(DGEBA)約占90％，但此類環(huán)氧樹脂材料因其含有芳香環(huán)造成其耐老化、抗紫外性能較差。此外，鑒于其與雌激素有著類似的單元會降低生育能力，與增加疾病和癌癥的風險有著密切的相關性，已被美國聯(lián)邦藥物管理局明令禁止用作嬰兒配方奶粉的包裝材料，其潛在風險已經(jīng)引發(fā)市場對非雙酚A類產(chǎn)品的需求。

雙酚A樹脂主要來源于石油和煤資源，在石油和煤資源不斷減少的前提下，迫切需要開發(fā)利用綠色可再生的生物質原料，以減少環(huán)氧樹脂生產(chǎn)對石油和煤資源的依賴性。但現(xiàn)有芳胺類和酸酐類固化劑的生物安全性較低，在健康和環(huán)境方面存在諸多不足。近年來，生物質具有可再生性、年產(chǎn)量大且分布廣泛等的特點，迄今對其開發(fā)利用程度偏低。相應的生物質熱固性樹脂的研究很少，發(fā)展緩慢。特別是基于生物基呋喃類聚合物材料研究的較少。

繼巴斯夫歐洲公司開發(fā)出2，5-二(氨基甲基)呋喃作為環(huán)氧樹脂用硬化劑(CN105452323A)后，Palmese等報道了呋喃環(huán)氧樹脂與呋喃類二胺聚合可以得到適用于涂層材料、粘合劑和相關復合材料的全呋喃型熱固性環(huán)氧樹脂。但相對來說，需要經(jīng)過二次固化，整體固化溫度(180℃)和固化時間(18h)較長(Macromol.Chem.Phys.2015，216，1441-1446)。

此后，朱錦課題組基于2，5-呋喃二甲酸聚酯環(huán)氧樹脂單體，以商業(yè)化的甲基六氫苯酐為固化劑，實現(xiàn)聚酯型生物基環(huán)氧樹脂的制備(RSC Adv.，2015，5，15930-15939)。朱錦等早在2016年CN105949438B專利中報道了一種DA型呋喃醚型環(huán)氧樹脂的制備方法，所得呋喃環(huán)氧樹脂經(jīng)異佛爾酮二胺固化，有效提高聚合材料的沖擊強度，所得聚合物可運用于航空涂料等研究領域。為了提高環(huán)氧樹脂聚合物材料中可再生的生物質組分含量，CN106589317A中報道了以2，5-呋喃二甲酸和丁香酚兩種生物質為原料，發(fā)展得到一種同時含有上述結構的生物基環(huán)氧樹脂，但未作進一步聚合研究。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種生物基呋喃類環(huán)氧樹脂聚合物，以解決現(xiàn)有技術存在的原料綠色化程度低，聚合過程能耗高，時間長和產(chǎn)品生物安全性低等問題。

本發(fā)明的另一個目的是提供所述生物基呋喃類環(huán)氧樹脂聚合物的制備方法。

本發(fā)明還有一個目的是提供所述生物基呋喃類環(huán)氧樹脂聚合物的潛在應用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種生物基呋喃類環(huán)氧樹脂聚合物，其結構如式I所示：

其中，E選自：

F和G各自獨立地選自CH₂或CO；

x≥2。

優(yōu)選地，所述聚合物選自：

其中