[發明專利]一種基于對羥基肉桂酸的環氧樹脂單體及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011289819.6
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112409298B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 馬松琪;葉家樂;朱錦
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C07D303/23
• 分類號: C07D303/23;C07D303/24;C07D301/28;C08G59/24;C08G59/32
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠午

本發明公開了一種基于對羥基肉桂酸的環氧樹脂單體及其制備方法和應用，所述環氧樹脂單體的結構如式(I)所示；本發明還提供了由式(I)所示環氧樹脂單體單獨或與具有呋喃環結構的環氧樹脂單體固化得到的生物基熱固性材料，所述生物基熱固性材料的單體如式(IV)和(III)所示。本發明制得到的DA增強的生物基熱固性材料具有優異的力學性能、優異的耐熱性和較高的玻璃化轉變溫度，且合成工藝簡單，操作簡便，可控性好，易于實施，適于大規模工業化生產，在涂料、纖維復合材料、航空航天等領域有廣泛應用前景。

技術領域

本發明涉及生物基高分子材料領域，具體涉及一種基于對羥基肉桂酸的環氧樹脂單體及其制備方法與在制備高性能熱固性材料中應用。

背景技術

環氧樹脂因其優異的力學性能、熱學性能及耐腐蝕性能等而廣泛應用于航空航天、建筑交通、電子電器等各個領域。但是常用的環氧樹脂一般都以雙酚A等石油基化合物為原料，不僅不綠色環保，還會威脅到人的身體健康。

此外，隨著石油資源日益枯竭，尋找可持續、優質、廉價的石油代替品是聚合物工業存在和發展的關鍵。生物基高分子材料以可再生資源為主要原料，降低塑料行業對石油化工產品消耗的同時，也降低了石油基原料生產過程中對環境的污染，是當前高分子材料的一個重要發展方向，具有重要的實際價值和廣闊的發展空間。

對羥基肉桂酸類物質可從生物質資源中提取得到，且可由香草醛等平臺化學品合成，來源綠色可持續(從甘油和山梨醇制備大宗化學品的研究[D].2015.)。具有呋喃環結構的環氧樹脂同樣可由生物基糠醛等合成得到，有可持續性。

當前報道的基于大豆油、異山梨醇、丁香酚等生物基原料的環氧樹脂種類已有很多(Bio-based epoxy resin from itaconic acid and its thermosets cured withanhydride and comonomers.[J].Green Chemistry,2013.)，但或多或少都存在玻璃化轉變溫度低，力學性能不夠高等缺點，使得生物基環氧樹脂的推廣和使用受到限制。因此如何獲得一種綜合性能優異的生物基環氧樹脂是未來塑料的一個重要發展方向，同時也是本領域想要解決的難題之一。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種基于對羥基肉桂酸的環氧樹脂單體及其制備方法與在制備高性能生物基熱固性材料中的應用，所述的基于對羥基肉桂酸的環氧樹脂單體可賦予環氧樹脂材料較高的玻璃化轉變溫度、優異的力學性能和優異的耐熱性能。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

一種基于對羥基肉桂酸的環氧樹脂單體，所述環氧樹脂單體的結構如式(Ⅰ)所示：

其中，R¹、R²、R³、R⁴分別獨立地為H、羥基、烷基或烷氧基，所述的烷基、烷氧基任選被取代基取代。

所述環氧樹脂單體的結構如式(Ⅰa)～(Ⅰi)所示：：

所述烷基為C_1-3烷基。

所述烷氧基為C_1-3烷氧基。

所述取代基為甲基、乙基、羥基、環氧基或羧基。

本發明所述基于對羥基肉桂酸的環氧樹脂單體的制備方法，包括如下步驟：將由相轉移催化劑、對羥基肉桂酸類單體、環氧氯丙烷組成的混合體系于30～120℃反應0.5～24h，然后將體系降溫并維持至-15～30℃，加入主催化劑后反應1～30h，得到反應混合物，經后處理得到所述的基于對羥基肉桂酸的環氧樹脂單體。

所述對羥基肉桂酸類單體的結構如式(II)所示：