[发明专利]基于脱氢松香胺的环氧树脂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及环氧树脂及其制备领域，特别涉及一种基于脱氢松香胺的环氧树脂及其制备方法和应用。

背景技术

生物基材料以可再生资源为主要原料，它在减少塑料行业对石油资源消耗的同时，也减少了石油基化工原料在生产过程中对环境的污染，具有节约石油资源和保护环境的双重功效。早在几年前，美国、日本、欧盟等就先后通过了《生物质研发法案》、《生物技术战略大纲》、欧洲环境标准EN13432等战略性法案和标准来推动经济与环境的健康发展。在我国，温家宝总理2009年底向世界郑重承诺，到2020年我国单位GDP二氧化碳排放量将在2005年的基础上减少40%~45%，要达到上述目标，生物基材料的使用被认为是发展“低碳经济”的重要手段之一。

松香，无毒、无味，是一种重要的可再生资源。它主要由各种异构化的松香酸C19H29COOH和少量中性物质组成，其中，松香酸是主要成分，占其总重量的90%以上。松香酸中的双键和羧基等活性官能团方便进行加成、酯化、缩合等多种化学反应，其庞大的氢菲环结构具有较高的力学刚性，可与石油基脂肪族或芳香族环状单体媲美，因而松香及其衍生物已经被作为重要的化工原料广泛应用于高分子材料领域。

松香基环氧树脂已经有相关报道，如申请号为00117565.3的中国发明专利公开了基于马来海松酸的缩水甘油酯类环氧树脂，该环氧树脂具有优良的耐紫外线性能。申请公布号为CN 101353415A的中国发明专利申请公开了一种基于甲醛改性松香酸的环氧树脂。申请公布号为CN 102329309A的中国发明专利申请公开了一种适合于聚酯粉末涂料固化的基于马来松香酸的环氧树脂，其制备方法包括：在惰性气体的保护下，将松香在催化剂和马来酸酐存在下进行双烯加成反应，制得马来海松酸酐；然后将马来海松酸酐与同时含氨基和羧基的化合物在有机溶剂中进行酰亚胺化反应，制备得到松香基多元酸；最后在惰性气体保护中，将松香基多元酸与环氧卤代烷在催化剂和碱存在下进行反应，制得式I结构或式II结构所示的松香基环氧树脂。

以上公开的环氧树脂均为松香基缩水甘油醚或缩水甘油酯类的环氧树脂。有关基于脱氢松香胺的环氧树脂还未见报道。

甘油胺型环氧树脂一般是用伯胺或仲胺与环氧卤代丙烷合成的含有两个或两个以上甘油胺基的化合物。此类化合物的特点是耐热性高、粘结力强、力学性能和耐腐蚀性好，同时因分子结构中含有叔氨基的催化作用而使得其固化反应活性高。

脱氢松香胺又称脱氢枞胺，是松香的一种碱性衍生物，其化学结构式如下所示：

发明内容

本发明提供了一种基于脱氢松香胺的环氧树脂，该环氧树脂单体具有体积很大的氢菲环，经固化后将具有较高的链段刚性，从而能够具备良好的力学性能和热学性能。

一种基于脱氢松香胺的环氧树脂，为式I结构的环氧树脂：

式I                    。

基于脱氢松香胺的环氧树脂在室温（25℃）下为无色至淡黄色透明液体，在红外光谱图中有3050cm^-1、2960cm^-1、2930cm^-1、2850cm^-1、1500cm^-1、1460cm^-1、1380cm^-1、1250cm^-1、820cm^-1等的特征吸收峰；在¹H核磁共振（CD₃Cl为溶剂）中有7.2ppm、7.0ppm、6.9ppm，3.1ppm、3.0~2.2ppm、2.0~0.8ppm的特征化学位移，通过红外光谱图和¹H核磁共振谱图可以清楚的表征，具体为式I结构；环氧值为0.40~0.50环氧当量/100克树脂。

基于脱氢松香胺的环氧树脂含有一个很大的氢菲环，可以阻碍高分子链段的自由移动，以使基于脱氢松香胺的环氧树脂固化后有较高的耐热性和力学强度。

本发明还提供了一种基于脱氢松香胺的环氧树脂的制备方法，其制备工艺简单、可操作性强、过程可控性好，易于工业化实施。

所述的基于脱氢松香胺的环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：