[发明专利]一种基于尿嘧啶的环氧树脂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂及其制备方法与应用，特别涉及一种基于尿嘧啶 的环氧树脂及其制备方法和应用，属于材料科学领域。

背景技术

就目前来看，生物基高分子材料的研究主要局限于淀粉塑料、纤维素、聚 己内酯(PCL),聚乳酸(PLA),聚丁二酸丁二醇酯(PBS),聚羟基脂肪酸酯 (PHA),聚乙烯醇(PVA)等一些天然高分子或热塑性材料，对于热固性生物 基塑料的研究则处于起步阶段。热固性树脂因其具有良好的尺寸稳定性、良好 的耐热性和良好的加工性等在国民经济的各个方面发挥着不可替代的重要作 用，是一类应用面广、用量大的高分子材料。以可再生植物资源为原料，研究 开发新型的生物基热固性环氧树脂用来替代现有石油基产品，无论是从国内外 生物基塑料的发展趋势，还是从生物基塑料的研究现状来看，都显得意义重大 且前景广阔。

如今各类生物基平台化合物都被着力研发中，目前报道的主要有呋喃二甲 酸、异山梨醇、衣康酸等，他们都可以由生物原料经发酵或化学加工得到，具 有部分替代现有石油基材料的潜力。但是由于化学结构本身的限制，由这些平 台化合物所制备的热固性树脂都不同程度的存在诸如价格过高、性能难以满足 实际要求等问题，不断探索和寻找新的生物基平台化合物显得意义重大。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种基于尿嘧啶的环氧 树脂，该环氧树脂具有氮杂环，经固化后将具有较高的链段刚性，从而具备良 好的力学性能和热学性能。

本发明的目的之二在于提供一种制备所述基于尿嘧啶的环氧树脂的方法， 该制备工艺简单、可操作性强、过程可控性好，易于工业化实施。

本发明的目的之三在于提供所述基于尿嘧啶的环氧树脂在制备可固化材料 体系或固化材料中的应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

一种基于尿嘧啶的环氧树脂，具有如下所示的化学结构：

进一步的，所述基于尿嘧啶的环氧树脂在室温下为无色透明液体。

进一步的，所述基于尿嘧啶的环氧树脂的环氧值为0.90～0.95环氧当量/100 克树脂。

一种基于尿嘧啶的环氧树脂的制备方法，包括：取100重量份尿嘧啶、 250～600重量份环氧卤代丙烷及10～30份水与催化剂混合，在80℃～110℃反应 0.5～3h后，降温至20℃～40℃，再向降温后的混合反应体系内加入碱性化合物和 水在20℃～40℃继续反应2h～5h，将所获反应混合物洗涤、除去溶剂、干燥后， 获得所述基于尿嘧啶的环氧树脂。

为了本发明制备方法达到更好的发明效果，还可进一步的采用下列优选方 案：

例如，所述环氧卤代丙烷可选自但不限于环氧氯丙烷、环氧溴丙烷中的一 种或两种。环氧卤代丙烷与尿嘧啶上的三个羟基和一个羧基可通过不同的反应 进行取代。

例如，所述催化剂可选自但不限于四甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、 十八烷基三甲基溴化铵、六次甲基四铵中的一种或者多种。尤为优选的，所述 催化剂的用量为1～20重量份。

例如，所述碱性化合物可以主要选用无机强碱性化合物，例如，其可选自 但不限于氢氧化镁、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡中 的一种或多种。尤为优选的，加入所述降温后的混合反应体系的所述碱性化合 物和水的用量分别为18～100重量份和60～120重量份。其中，，所采用的水更为 优选采用蒸馏水。

进一步的，在本发明的制备方法中，在加入碱性化合物及水，且反应完全 后，可将所获反应混合物降至室温后再进行洗涤、去除溶剂及干燥等后处理。 其中，洗涤可采用去离子多次洗涤，例如，每次用150重量份～200重量份去离 子水进行洗涤3～4次，去除溶剂可采用旋转蒸发仪去溶剂等方式，干燥可采用 真空干燥等方式，但均不限于此。

所述基于尿嘧啶的环氧树脂可应用于制备复合材料、环氧胶黏剂和涂料， 特别是可应用于制备可固化材料体系或固化材料。

例如，可将所述基于尿嘧啶的环氧树脂与六氢苯酐等形成固化物，该固化 物具有优异的力学性能和较高的分解温度，可以应用于复合材料。

作为其中的一种典型应用方式，本发明提供了一种可固化材料体系，其包 含：

基础组分，包含100重量份的基于尿嘧啶的环氧树脂及20～80重量份的六 氢苯酐；以及，