一种含脂肪胺的香草醛基本征阻燃环氧树脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含脂肪胺的香草醛基本征阻燃环氧树脂及其制备方法，其分子结构式如下所示：制备方法包括：将香草醛和二元脂肪胺在有机溶剂中充分混合反应形成环氧树脂前体物质；将环氧树脂前体物质、环氧氯丙烷、相转移催化剂和碱性物质充分混合反应，经分离和干燥等提纯工艺获得香草醛基本征阻燃环氧树脂。本发明专利技术解决了传统双酚A型环氧树脂的原料不可再生、分子结构导致的脆性大、易燃以及可降解性能差等问题，以来源广泛和成本低廉的生物质香草醛为原料，通过形成席夫碱结构提高其阻燃效率和可降解性能。固化后的环氧树脂体系具有优异的阻燃性能、韧性和可降解性能，其制备方法操作简便、产率较高，有利于工业化大规模生产。有利于工业化大规模生产。有利于工业化大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种含脂肪胺的香草醛基本征阻燃环氧树脂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料阻燃
，具体涉及一种含脂肪胺的香草醛基本征阻燃环氧树脂及其制备方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂是一种分子结构中含有环氧基团的高分子化合物。因其优异的绝缘性、耐热性、耐腐蚀性，广泛应用于胶粘剂、涂料、电子器件、结构材料、复合材料等众多领域。然而，传统的环氧树脂极易燃烧，且燃烧过程中释放出大量热量和有毒有害烟气，极易造成较大的人员伤亡和财产损失。同时，燃烧所产生的滴落物导致火灾蔓延，造成更大的火灾，这是制约环氧树脂应用的重要因素。近年来，为满足环氧树脂在某些应用领域的阻燃技术要求，研究人员围绕其阻燃特性、抑烟性能以及抗熔滴等方面进行了大量的研究。随着煤炭和石油资源的大量消耗以及碳氧化物的排放，全球资源短缺和环境污染问题已成为社会经济良性发展的瓶颈，我国提出了“碳达峰”、“碳中和”的发展路线图。因此，阻燃环氧树脂的研究趋于无卤化、高效阻燃、低烟低毒的发展方向，越来越多的研究人员开始关注于开发绿色环保环氧树脂以代替石油基环氧树脂产品。
[0003]生物基环氧树脂是一类以生物质为原料合成的环氧树脂，以降低塑料、涂料等行业对石油化工行业的依赖，同时缓解化石资源转换过程中的环境污染和过度消耗问题，是当前高分子树脂中的一个重要发展方向，具有重要的实际应用价值和广阔的发展空间。香草醛作为第二大天然可再生资源木质素的平台化合物，现有技术中也有香草醛基富含苯环的高耐热阻燃环氧树脂，但是由于苯环含量较高导致其脆性较大。还有公开过含刚<br/>‑
柔结构的生物基增韧剂，将其用于环氧树脂，利用分子结构中脂肪链的韧性，在一定程度上可改善环氧树脂的韧性，但是由于改变了环氧树脂自身的空间位阻导致机械性能较低，并且增加了其制备工艺的复杂性和经济成本。
[0004]因此，亟需一种能具有优异的阻燃性能、韧性和可降解性能，同时制备简单、成本低、易于工业化大规模生产的环氧树脂体系。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种含脂肪胺的香草醛基本征阻燃环氧树脂及其制备方法，以可规模化生产的木质素来源的芳香族化合物香草醛为原料，通过形成席夫碱结构提高其阻燃效率和可降解性能，利用二元脂肪胺的分子链柔性结构提高其韧性，具有优异的阻燃性能、韧性和可降解性能，解决了上述
技术介绍
中提到的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种含脂肪胺的香草醛基本征阻燃环氧树脂，所述含脂肪胺的香草醛基本征阻燃环氧树脂的分子结构式如下所示：
[0007][0008]其中，R为碳原子数为4到12的脂肪族直链及其衍生物。
[0009]为实现上述目的，本专利技术还提供如下技术方案：一种含脂肪胺的香草醛基本征阻燃环氧树脂的制备方法，包括如下步骤：
[0010]S1、将香草醛和二元脂肪胺在有机溶剂中充分混合，在一定温度和氮气保护下于反应容器中反应，获得环氧树脂前体物质，所述环氧树脂前体物质的分子结构式如下:
[0011][0012]其中，R为碳原子数为4到12的脂肪族直链及其衍生物；
[0013]S2、将步骤S1得到的环氧树脂前体物质、环氧氯丙烷、相转移催化剂和碱性物质充分混合，在一定温度以及氮气保护下于反应容器中反应；
[0014]S3、将反应后的混合物经提纯工艺后，得到含脂肪胺的香草醛基本征阻燃环氧树脂，
[0015]所述含脂肪胺的香草醛基本征阻燃环氧树脂的分子结构式如下所示：
[0016][0017]其中，R为碳原子数为4到12的脂肪族直链及其衍生物。
[0018]优选的，在步骤S1中，所述香草醛、二元脂肪胺以及有机溶剂的质量比为10
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100：5
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50：50
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500；所述步骤S1中的一定温度为50
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120℃，所述的反应时间为1
‑
6小时。
[0019]优选的，在步骤S2中，所述环氧树脂前体物质、环氧氯丙烷、相转移催化剂、碱性物质的质量比为10
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100：50
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1000：1
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10：10
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300；所述步骤S2中的一定温度为80
‑
120℃，所述的反应时间为2
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8小时。
[0020]优选的，所述步骤S3的提纯工艺包括分离和干燥步骤。
[0021]优选的，所述分离步骤具体为：依次使用乙酸乙酯、蒸馏水萃取分离反应后的混合物多次，直至上层有机液体清澈为止；所述干燥步骤具体为：依次使用干燥剂、真空干燥箱干燥有机液体，用于去除有机液体中的水分和有机杂质；所述的干燥剂是硫酸钠、碳酸钠、碳酸钾、氯化钙、硫酸钙、氧化钙中的一种或多种组合，所述在真空干燥箱中的干燥温度为50
‑
80℃。
[0022]优选的，所述的二元脂肪胺包括但不限于1,4
‑
丁二胺、1,6
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己二胺、1,8
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辛二胺、1,10
‑
癸二胺及其衍生物中的一种或多种组合。
[0023]优选的，所述的有机溶剂是醇类、芳香烃类、酮类、醚类中的一种或多种组合；所述的醇类有机溶剂是乙醇；所述的芳香烃类有机溶剂是N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMAC)、N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)；所述的酮类有机溶剂是丙酮；所述的醚类有机溶剂是石油醚或四氢呋喃。
[0024]优选的，所述的相转移催化剂是季胺盐、聚醚类、季膦盐中的一种或多种组合；所述季胺盐类相转移催化剂是苄基三乙基氯化铵(TEBA)、四丁基溴化铵(TBAB)、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵或十四烷基三甲基氯化铵；所述的聚醚类相转移催化剂是链状聚乙二醇；所述的季膦盐类相转移催化剂是四苯基氯化膦、三苯基膦及其衍生物。
[0025]优选的，所述的碱性物质是浓度为10mol/L的氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠中的一种或几种水溶液。
[0026]本专利技术的有益效果是：
[0027]1)本专利技术以可规模化生产的木质素来源的芳香族化合物香草醛为原料，降低了塑料、涂料等行业对石油化工行业的依赖，同时缓解了化石资源转换过程中的环境污染、过度消耗和碳化物过度排放等问题；
[0028]2)本专利技术通过分子结构设计和简单合成工艺获得席夫碱结构，并将二元脂肪胺化合物引入到环氧树脂分子主链中，不仅提高了环氧树脂的阻燃效率和可降解性能，还兼顾了由二元脂肪胺化合物带来的环氧树脂固化物的韧性可调；
[0029]3)本专利技术通过分子结构设计从源头上解决了传统环氧树脂的原料不可再生，易燃，脆性大，可降解性能差等问题；其制备方法可操作性强，可控性好，经济成本低，易于实施，推广使用前景良好，有利于工业化大规模生产。
附图说明
[0030]图1为本专利技术中环氧树脂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含脂肪胺的香草醛基本征阻燃环氧树脂，其特征在于，所述含脂肪胺的香草醛基本征阻燃环氧树脂的分子结构式如下所示：其中，R为碳原子数为4到12的脂肪族直链及其衍生物。2.一种根据权利要求1所述的含脂肪胺的香草醛基本征阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、将香草醛和二元脂肪胺在有机溶剂中充分混合，在一定温度和氮气保护下于反应容器中反应，获得环氧树脂前体物质，所述环氧树脂前体物质分子结构式如下:其中，R为碳原子数为4到12的脂肪族直链及其衍生物。S2、将步骤S1得到的环氧树脂前体物质、环氧氯丙烷、相转移催化剂和碱性物质充分混合，在一定温度以及氮气保护下于反应容器中反应；S3、将反应后的混合物经提纯工艺后，得到含脂肪胺的香草醛基本征阻燃环氧树脂，所述含脂肪胺的香草醛基本征阻燃环氧树脂的分子结构式如下所示：3.根据权利要求2所述的含脂肪胺的香草醛基本征阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述香草醛、二元脂肪胺以及有机溶剂的质量比为10
‑
100：5
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50：50
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500；所述步骤S1中的一定温度为50
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120℃，所述的反应时间为1
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6小时。4.根据权利要求2所述的含脂肪胺的香草醛基本征阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述环氧树脂前体物质、环氧氯丙烷、相转移催化剂、碱性物质的质量比为10
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100：50
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1000：1
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10：10
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300；所述步骤S2中的一定温度为80
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120℃，所述的反应时间为2
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8小时。5.根据权利要求2所述的含脂肪胺的香草醛基本征阻燃环氧树脂的制备方法，其特征在于：所述步骤S3的提纯工艺包括分离和干燥步骤。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：智茂永，杨雄，樊榕，岳姗，郑玲玲，刘全义，
申请(专利权)人：中国民用航空飞行学院，
类型：发明
国别省市：