基于超支化环氧树脂的超分子凝胶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种基于超支化环氧树脂的超分子凝胶。该超分子凝胶由硫辛酸和超支化环氧树脂共熔制备而成，所述超支化环氧树脂的分子量为3200

【技术实现步骤摘要】
基于超支化环氧树脂的超分子凝胶及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于新型高分子材料
，具体涉及一种基于超支化环氧树脂的超分子凝胶及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着时代的变化，常规高分子材料如塑料、橡胶等在某些领域里已无法满足全部需求，从而促进了具有特定功能的新型聚合物的发展。理想的新型材料不仅需要丰富的功能，其制备途径也应具备绿色、简单、低耗等特点。传统高分子材料的原料源自石油等不可再生资源，随着不可再生资源的减少，对于可再生、可回收利用的材料的研究是十分有意义的。
[0003]超支化环氧树脂具有高流动性、低粘度、不易结晶的特点。其丰富的端环氧基团能与诸多其他基团发生化学反应，形成致密的交联网络，能制备出适用于不同领域的复合材料。但现在大多数工业材料都需要有机溶剂，这不仅有毒且对材料的性能也有所影响，因此，选用自然界存在且不需要溶剂即可制备的材料对高分子新型材料的发展具有重要意义。本专利技术提供一种天然小分子作为原料，无须任何溶剂，加热条件下自聚为高分子的自修复聚合物材料，既解决了回收利用问题，又解决了绿色环保问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的第一个技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种基于超支化环氧树脂的超分子凝胶，该超分子凝胶作为粘接剂时不含有机溶剂、无毒无味、能在温和条件下清除，作为自愈凝胶时力学强度优良，在较低温度下即可实现自修复。
[0005]本专利技术所要解决的第二个技术问题是提供上述超分子凝胶的制备方法。
[0006]为解决上述第一个技术问题，本专利技术提供的技术方案是：一种基于超支化环氧树脂的超分子凝胶，所述超分子凝胶由硫辛酸和超支化环氧树脂共熔制备而成。
[0007]所述硫辛酸结构式如下：
[0008][0009]所述硫辛酸在加热条件下可形成聚硫辛酸，结构式如下：
[0010][0011]所述超支化环氧树脂的分子量为3200～3600g/mol，环氧值为0.15
±
0.05mol/100g。
[0012]按上述方案，所述硫辛酸和超支化环氧树脂质量比为1：1～2。
[0013]为解决上述第二个技术问题，本专利技术所设计的技术方案包括如下步骤：
[0014]1)分别称取硫辛酸和超支化环氧树脂；
[0015]2)将超支化环氧树脂与硫辛酸混合并加热至粉末状的硫辛酸完全变为粘流体，最后冷却成型得到超分子凝胶；
[0016]3)将超分子凝胶置于干燥器中干燥。
[0017]按上述方案，步骤2)混合是在搅拌下进行的，且体系温度控制在100～120℃。
[0018]按上述方案，步骤2)搅拌时间为1～3h。
[0019]按上述方案，步骤3)干燥温度为25℃，干燥时间为1～3h。
[0020]本专利技术还提供了上述超分子凝胶作为粘接剂和自愈凝胶的应用。该超分子凝胶作为自愈凝胶，切断后在室温下能快速修复，修复后的断裂伸长率保持为原来的93％；作为粘接剂，对于一般的基材如玻璃、钢片、铁片、铜片均有效果，并且在玻璃上粘接效果最突出，在低温下也能保持粘接效果。
[0021]本专利技术通过控制硫辛酸和超支化环氧树脂(E102)的投料比，采用一步法合成。由于硫辛酸独特的动态二硫键，在加热条件下发生开环反应形成以羧基为侧链的线性聚合物聚硫辛酸(PTA)，PTA上的羧基与E102中的环氧基在100～120℃下无催化剂发生开环反应，形成致密的交联网络系统。该超分子凝胶不含有机溶剂，不需要催化剂，不产生有毒气体，能快速形成，不需要冗长的干燥过程，无论在高湿度还是低湿度仍能保持凝胶形态。该超分子凝胶粘接原理主要是利用聚硫辛酸中大量的羧基来维持凝胶表面的粘接性，自愈原理主要是利用聚硫辛酸中独特的动态共价键结构来进行自修复。该超分子凝胶在不同材质上都具有一定的粘接效果，如含有丰富羟基的玻璃表面，能与超分子凝胶中的羧基形成大量的氢键；含有丰富金属离子的铁表面，能与超分子凝胶中的羧基形成离子配位键。
[0022]本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术的自愈超分子凝胶不含有机溶剂，不需要催化剂，无毒无污染，制备方法简单，反应条件温和，作为粘合剂粘接力强，适用于不同的材质，在低温、水下仍然具有粘接效果；作为自愈凝胶，切断后在中低温下仍能再次粘接修复。2、本专利技术选择的原料为天然小分子硫辛酸与超支化环氧树脂，制备方法简单，反应条件温和，反应时间短，不涉及溶剂，不产生有害废弃物，绿色环保，经济实用。3、本专利技术制备的自愈凝
胶还拥有修复功能，在玻璃、钢片、铁片、铜片、塑料、橡胶出现孔隙缺陷时，可用其进行修复。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例1制备的超分子凝胶光学照片及其结构式示意图。
[0024]图2为实施例1制备的对照组聚硫辛酸的光学照片。
[0025]图3为实施例1的原料(TA、E102)和产物(PTA
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E102
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70)的红外谱图。
[0026]图4为实施例1和2所制备的超分子凝胶PTA
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E102
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X在玻璃片上的拉伸测试图。
[0027]图5为实施例1所制备的超分子凝胶PTA
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E102
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70在不同基材上的拉伸测试图。
[0028]图6为实施例1所制备的超分子凝胶PTA
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E102
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70在钢片上的宏观拉伸图。
[0029]图7为实施例1所制备的超分子凝胶PTA
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E102
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70在不同基材上的粘接图。
[0030]图8为实施例1所制备的超分子凝胶PTA
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E102
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70与10℃下自愈2h后的PTA
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E102
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70的拉伸测试图。
[0031]图9为实施例1所制备的超分子凝胶PTA
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E102
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70的可循环回收光学照片。
[0032]图10为实施例1所制备的超分子凝胶PTA
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E102
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70对塑料的防水修复图。
[0033]图11为实施例1所制备的超分子凝胶PTA
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E102
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70在铁片上的防水修复图。
具体实施方式
[0034]为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细描述。
[0035]实施例1
[0036]一种自愈超分子凝胶，其制备方法具体步骤如下：
[0037]称取5g硫辛酸(TA)和3.5g超支化环氧树脂(HyperE102，武汉超支化树脂科技有限公司)于烧瓶中，一边升温一边搅拌，搅拌速率为255rpm，使粉末状的TA与黄色透明液体状的E102充分混合。待温度升至120℃时，粉末状的TA熔融变为液体，增加搅拌速度至320r本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超支化环氧树脂的超分子凝胶，其特征在于，所述超分子凝胶由硫辛酸和超支化环氧树脂共熔制备而成，所述超支化环氧树脂的分子量为3200～3600g/mol，环氧值为0.15
±
0.05mol/100g。2.权利要求1所述的超分子凝胶的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)分别称取硫辛酸和超支化环氧树脂；2)将超支化环氧树脂与硫辛酸混合并加热至粉末状的硫辛酸完全变为粘流体，最后冷却成型得到超分子凝胶；3)将超分子凝胶置于干燥器中干燥。3.根据权利要求2所述的超分子凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：许泽军，何春霓，雷易辉，张道洪，
申请(专利权)人：中南民族大学，
类型：发明
国别省市：