[發明專利]一種含亞胺鍵的環氧樹脂單體及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910527055.0
• 申請日: 2019-06-18
• 公開（公告）號: CN110386907B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 劉萬雙;劉海洋;高家蕊;魏毅
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C07D303/27
• 分類號: C07D303/27;C07D303/24;C08G59/24;C08G59/28
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 黃志達;魏峯

本發明涉及一種含亞胺鍵的環氧樹脂單體及其制備方法和應用，由含醛基環氧化合物與有機二胺通過席夫堿反應制備而得。本發明所述的含亞胺鍵的環氧樹脂單體常溫下為液態，具有良好的工藝性能；制備的含亞胺鍵的環氧樹脂不僅具有優良的耐熱性能和力學性能，還可通過熱壓處理重復加工成型，且重復成型后的環氧樹脂熱學和力學性能保有率高于90％；還可以在胺類溶劑中發生降解，解決現有熱固性環氧樹脂難以回收利用的問題，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于環氧樹脂領域，特別涉及一種含亞胺鍵的環氧樹脂單體及其制備方法和應用。

背景技術

環氧樹脂是目前三大通用熱固性樹脂之一，因其具有良好的粘結性能、尺寸穩定性、力學強度、耐化學腐蝕性及工藝性能，被廣泛地應用于膠黏劑、涂料、電子封裝、先進復合材料等領域。但是傳統環氧樹脂具有由不可逆共價鍵構筑的高度交聯結構，其內部分子拓撲結構幾乎是不可改變的，在宏觀上表現出不溶不熔的特性。因此，傳統環氧樹脂制品一旦固化后，難以對其進行回收再利用，逐年增多的環氧樹脂廢棄物對生態環境保護帶來了挑戰?，F有環氧樹脂廢棄物的處理方式主要有填埋、焚燒、自然環境老化、冷凍粉碎、超臨界流體裂解等。但這些處理方式存在著對環境造成二次污染、處理周期長、設備成本高等問題。如能從根本上開發出具有可回收功能的環氧樹脂不僅具有可觀的經濟價值，還有重要的環保意義。

目前，開發可回收型環氧樹脂一個重要途徑是在環氧樹脂交聯結構中引入具有刺激響應性的動態化學鍵，這些化學鍵在特定外部條件刺激下，可發生可逆的交換反應或者降解反應，從而賦予環氧樹脂可重復加工成型和可降解等特性。亞胺鍵是一種典型的動態共價鍵，可以在較溫和的條件下通過醛類化合物和胺類化合物通過席夫堿反應而形成，在加熱條件下亞胺鍵之間可發生可逆的交換反應。因此，設計和開發出含亞胺動態化學鍵的環氧樹脂，有望賦予環氧樹脂以可回收功能，是解決環氧樹脂回收再利用問題的一個途徑。目前已有論文(Macromolecules?2018,51,9816-9824)利用香草醛和對羥基苯胺為原料制備了一種含亞胺鍵的環氧樹脂單體，該環氧樹脂單體利用胺類固化劑固化后得到的樹脂產物具有可重復加工成型、可焊接及可降解功能。但是該環氧樹脂單體為固態，工藝性較差，并且固化物的拉伸強度僅有45MPa，并且玻璃化轉變溫度較低(約70℃)。因此，需要開發出具有與通用環氧樹脂性能相當的含亞胺鍵可回收型環氧樹脂。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種含亞胺鍵的環氧樹脂單體及其制備方法和應用，解決了現有熱固性環氧樹脂難以回收利用的問題。

本發明提供了一種含亞胺鍵的環氧樹脂單體，結構通式如下：

其中，R₁為甲氧基或氫；R₂為中的至少一種。

本發明還提供了一種含亞胺鍵的環氧樹脂單體的制備方法，包括：

將含醛基環氧化合物和有機二胺按摩爾比2:1分別溶解在有機溶劑中，得到溶液1和溶液2；在室溫及攪拌下將溶液2滴加到溶液1中，滴加結束后，于40～60℃下反應2～12h，隨后減壓蒸餾除去有機溶劑，得到含亞胺鍵的環氧樹脂單體。

所述含醛基環氧化合物為其中，R₁為甲氧基或氫。

當R₁為甲氧基時，含醛基環氧化合物1具有如下結構：

含醛基環氧化合物1依照文獻1(Indian?J?Chem?B?2008，47，903-909)所述方法制備。

當R₁為氫時，含醛基環氧化合物2具有如下結構：

含醛基環氧化合物2依照文獻2(ChemPhysChem?2010，11，659-664)所述方法制備。