聚硅氮烷的环氧加成物和其制备方法、可回收环氧树脂和其回收方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种聚硅氮烷的环氧加成物和其制备方法、可回收环氧树脂和其回收方法及应用。该聚硅氮烷的环氧加成物具有如式Ⅰ所示的结构。应用本发明专利技术的技术方案，上述聚硅氮烷的环氧加成物与环氧树脂和固化剂一起固化，可形成热固性三维网络结构聚合物，该聚合物的三维网络结构可以在酸性质子溶剂中逐步解离破碎，使不融不溶的环氧固化物发生分解，达到回收的目的。上述聚硅氮烷的环氧加成物，由于聚硅氮烷的存在，使其较一般的环氧树脂具有更高的耐热性。一般的环氧树脂具有更高的耐热性。

【技术实现步骤摘要】
聚硅氮烷的环氧加成物和其制备方法、可回收环氧树脂和其回收方法及应用


[0001]本专利技术涉及环氧树脂材料
，具体而言，涉及一种聚硅氮烷的环氧加成物和其制备方法、可回收环氧树脂和其回收方法及应用。

技术介绍

[0002]环氧树脂是三大主要热固性树脂之一，由于其优异的粘合性、机械性能、耐候性等特点，已被广泛应用于粘合剂、复合材料和电子封装材料中。据统计，2017年，环氧树脂的全球年产能已接近500万吨，我国环氧树脂产能达230万吨，产量达130万吨，消费量约150万吨，中国已成为世界上环氧树脂最大的产能国、产量国和消费市场。在商用树脂中，超过90％的环氧树脂是双酚A型缩水甘油醚，这种树脂具有不可逆的共价交联网络，表现出不溶不熔的特性，难以像热塑性树脂重新加工及再利用，因此一旦固化，交联点就难以打开，使用后，树脂难以回收，废弃环氧树脂及其复合材料的大量堆积造成不可逆的环境污染和资源浪费，是制约未来环氧树脂及其复合材料应用与发展的关键问题之一。随着人类对环境保护及可持续发展的日益关注，环氧树脂的回收、降解及再利用已成为各国广泛关注的问题。
[0003]当前对于热固性树脂的主要处理方法是填埋，然而根据环境保护署(EPA)的固体废物管理指南(1989)，填埋是最不推荐的废物处理方法。也有通过焚烧法来回收，树脂中的能量部分转化为热能/电能，但会造成资源浪费、环境污染等问题；物理粉碎回收法，采用简单工艺将热固性环氧树脂及其复合材料粉碎，应用于建筑或筑路填料等低端应用领域；化学回收法利用高温环境、高热空气流、超/亚临界流体、溶剂化作用等解锁环氧树脂交联结构，使树脂分子链分解为可挥发或可溶解小分子，对环氧树脂复合材料中附加值更高的纤维增强体进行回收，但从研究结果来看，化学回收需要采用苛刻反应条件才可实现降解和回收，并且降解所得产物不可控，效率较低，回收的纤维等增强体的性能、结构、有序性均发生明显下降。这些处理方法，实际上也只是处理而不是回收热固性环氧树脂。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种聚硅氮烷的环氧加成物和其制备方法、可回收环氧树脂和其回收方法及应用，以解决现有技术中环氧树脂难以回收利用的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种聚硅氮烷的环氧加成物，该聚硅氮烷的环氧加成物具有如式Ⅰ所示的结构，
[0006][0007]式I中，m为3～20的整数，m个R1分别独立地选自氢和C1～C
10
的烷基中的任意一种；m个R2各自独立地选自取代或未取代的C1～C
50
的烷基、取代或未取代的C1～C
60
的烷基醚基、取代或未取代的C1～C
50
的烷基硫化物基、取代或未取代的C1～C
50
的硅氧烷基、取代或未取代的C6～C
50
的芳基、取代或未取代的C7～C
50
的芳烷基中的任意一种；R3和R4各自独立地选自取代或未取代的C1～C
50
的亚烷基、取代或未取代的C1～C
60
的亚烷基醚基、取代或未取代的C1～C
50
的亚烷基硫化物基、取代或未取代的C1～C
50
的亚硅氧烷基、取代或未取代的C6～C
60
的亚芳基、取代或未取代的C7～C
60
的亚芳烷基中的任意一种。
[0008]进一步地，m个R1分别独立地选自氢、C1～C6的烷基中的任意一种，m个R2分别独立地选自取代或未取代的C1～C
30
的烷基、取代或未取代的C1～C
30
的烷基醚基、取代或未取代的C1～C
30
的烷基硫化物基、取代或未取代的C1～C
20
的硅氧烷基、取代或未取代的C6～C
30
的芳基、取代或未取代的C7～C
30
的芳烷基中的任意一种，R3和R4各自独立地选自取代或未取代的C1～C
30
的亚烷基、取代或未取代的C1～C
20
的亚烷基醚基、取代或未取代的C1～C
30
的亚烷基硫化物基、取代或未取代的C1～C
20
的亚硅氧烷基、取代或未取代的C6～C
30
的亚芳基、取代或未取代的C7～C
30
的亚芳烷基中的任意一种；
[0009]优选的，m个R1分别独立地选自氢、C1～C3的烷基中的任意一种，R3和R4各自独立地选自取代或未取代的C6～C
30
的亚芳基、取代或未取代的C7～C
30
的亚芳烷基中的任意一种；
[0010]更优选的，R1为甲基，R3和R4各自独立地选自
‑
ph
‑
C(CH3)2‑
ph
‑
，或者
‑
ph
‑
CH2‑
ph
‑
中的任意一种。
[0011]根据本申请的另一方面，提供了一种如上述的聚硅氮烷的环氧加成物的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，在第一催化剂作用下，将具有式Ⅱ结构的聚硅氮烷和伯胺反应，得到具有式Ⅲ结构的仲胺；
[0012][0013]式中，m为3～20的整数，m个R1分别独立地选自氢和C1～C
10
的烷基中的任意一种或者多种，m个R2分别独立地选自取代或未取代的C1～C
50
的烷基、取代或未取代的C1～C
60
的烷基醚基、取代或未取代的C1～C
50
的烷基硫化物基、取代或未取代的C1～C
50
的硅氧烷基、取代或未取代的C6～C
50
的芳基、取代或未取代的C7～C
50
的芳烷基中的任意一种；
[0014]步骤S2，将具有式Ⅲ结构的仲胺与多官能团环氧树脂以重量比1:5～50的比例混合，进行开环加成反应，得到聚硅氮烷的环氧加成物。
[0015]进一步地，第一催化剂为季铵盐，
[0016]优选的，步骤S1中具有式Ⅱ结构的聚硅氮烷中Si
‑
H官能团的摩尔数和伯胺的摩尔数之比为1:1～1:2；
[0017]优选的，伯胺选自脂肪胺、脂环胺和芳香胺中的任意一种或者多种。
[0018]进一步地，步骤S2中，反应的温度为60～180℃，优选反应的时间为4
‑
24h；
[0019]优选的，具有式Ⅲ结构的仲胺与多官能团环氧树脂的环氧基团的摩尔比为1：10～100。
[0020]根据本申请的另一个方面，提供了一种可回收环氧树脂，该可回收环氧树脂由可回收环氧树脂组合物经固化得到，
[0021]可回收树脂组合物包括环氧树脂、固化剂和上述的聚硅氮烷的环氧加成物。
[0022]进一步地，可回收树脂组合物中聚硅氮烷的环氧加成物的含量为0.1～20wt％，优选为0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚硅氮烷的环氧加成物，其特征在于，所述聚硅氮烷的环氧加成物具有如式Ⅰ所示的结构，式I中，m为3～20的整数，m个R1分别独立地选自氢和C1～C
10
的烷基中的任意一种；m个R2各自独立地选自取代或未取代的C1～C
50
的烷基、取代或未取代的C1～C
60
的烷基醚基、取代或未取代的C1～C
50
的烷基硫化物基、取代或未取代的C1～C
50
的硅氧烷基、取代或未取代的C6～C
50
的芳基、取代或未取代的C7～C
50
的芳烷基中的任意一种；R3和R4各自独立地选自取代或未取代的C1～C
50
的亚烷基、取代或未取代的C1～C
60
的亚烷基醚基、取代或未取代的C1～C
50
的亚烷基硫化物基、取代或未取代的C1～C
50
的亚硅氧烷基、取代或未取代的C6～C
60
的亚芳基、取代或未取代的C7～C
60
的亚芳烷基中的任意一种。2.根据权利要求1所述的聚硅氮烷的环氧加成物，其特征在于，所述m个R1分别独立地选自氢、C1～C6的烷基中的任意一种，所述m个R2分别独立地选自取代或未取代的C1～C
30
的烷基、取代或未取代的C1～C
30
的烷基醚基、取代或未取代的C1～C
30
的烷基硫化物基、取代或未取代的C1～C
20
的硅氧烷基、取代或未取代的C6～C
30
的芳基、取代或未取代的C7～C
30
的芳烷基中的任意一种，所述R3和R4各自独立地选自取代或未取代的C1～C
30
的亚烷基、取代或未取代的C1～C
20
的亚烷基醚基、取代或未取代的C1～C
30
的亚烷基硫化物基、取代或未取代的C1～C
20
的亚硅氧烷基、取代或未取代的C6～C
30
的亚芳基、取代或未取代的C7～C
30
的亚芳烷基中的任意一种；优选的，所述m个R1分别独立地选自氢、C1～C3的烷基中的任意一种，所述R3和R4各自独立地选自取代或未取代的C6～C
30
的亚芳基、取代或未取代的C7～C
30
的亚芳烷基中的任意一种；更优选的，所述R1为甲基，所述R3和R4各自独立地选自
‑
ph
‑
C(CH3)2‑
ph
‑
，或者
‑
ph
‑
CH2‑
ph
‑
中的任意一种。3.一种如权利要求1或2所述聚硅氮烷的环氧加成物的制备方法，其特征在于，包括：步骤S1，在第一催化剂作用下，将具有式Ⅱ结构的聚硅氮烷和伯...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡之峰，刘章友，
申请(专利权)人：库贝化学上海有限公司，
类型：发明
国别省市：