[发明专利]一种可降解亚胺类环氧树脂固化剂及其制备方法和应用

说明书

一种可降解亚胺类环氧树脂固化剂及其制备方法和应用，本发明涉及可降解、可回收环氧树脂技术领域。本发明要解决现有环氧树脂材料降解条件苛刻，降解效率低的技术问题。本发明固化剂为一种可降解亚胺类环氧树脂固化剂；该固化剂应用于制备可降解热固性环氧树脂和可降解环氧树脂复合材料。本发明通过胺醛缩合反应制备可降解亚胺类环氧树脂固化剂，并通过交联固化反应将C＝N基团引入到环氧树脂交联结构中。由于本发明引入的亚胺键较其他化学弱键结构具有更大的键能，在外界载荷及高温条件下不易断裂，进而使得可降解环氧树脂具备与传统的环氧树脂相媲美的力学性能。本发明用于制备可降解热固性环氧树脂以及可降解环氧树脂复合材料。

技术领域

本发明涉及可降解、可回收环氧树脂技术领域。

背景技术

先进热固性树脂基复合材料具有低密度、高强度、耐高温、耐冲击等优异性能，因而在航空航天及民用等多领域得到了广泛应用。据统计，环氧树脂的2017年全球年产能已接近500万吨。经过多年发展，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。2017年，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。众所周知，具有三维网状交联结构的环氧树脂不熔不溶，难以像热塑性树脂重新加工及再利用。废弃环氧树脂的大量堆积可造成不可逆的环境污染，是制约未来环氧树脂复合材料应用与发展的关键问题之一。与此同时，环氧树脂复合材料中存在价值高昂的高性能增强体，其的回收再利用也是业界普遍关注的重点难题。随着人类对环境保护及可持续发展的日益关注，环氧树脂的降解回收及再利用已成为各国广泛关注的问题。

目前，环氧树脂的降解回收主要采用以下途径得以实现。能量回收法通过焚烧将树脂的部分化学能转化为热能/电能，但同时造成了资源浪费、环境污染等问题。物理粉碎回收法采用简单工艺将复合材料碎化进而应用于建筑/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，进而回收复合材料中附加值高昂的纤维增强体材料。从现有研究结果来看，环氧树脂需采用苛刻反应条件才可实现降解回收，降解所得产物不可控，降解效率低下，回收纤维等增强体性能、结构、有序性均发生明显下降。而在环氧树脂中引入易断裂的基团，会降低材料力学及耐热性能，影响其的使用。

发明内容

本发明要解决现有环氧树脂材料降解条件苛刻，降解效率低，而引入易断裂的基团，会降低材料力学及耐热性能的技术问题，而提供一种可降解亚胺类环氧树脂固化剂及其制备方法和应用。

一种可降解亚胺类环氧树脂固化剂，该固化剂的分子结构通式为：n为1～100的整数；

R₁是亚烃基、环烷撑基、亚烃环烷撑基、亚烃环烷撑亚烃基、杂环烷撑基、亚烃杂环烷撑基、亚烃杂环烷撑亚烃基、环烯撑基、亚烃环烯撑基、亚烃环烯撑亚烃基、杂环烯撑基、亚烃杂环烯撑基、亚烃杂环烯亚烃基、芳香撑基、亚烃芳香撑基、亚烃芳香撑亚烃基、杂芳香撑基、亚烃杂芳香撑基、亚烃杂芳香撑亚烃基、仲胺亚烃仲胺基、仲胺环烷撑仲胺基、仲胺杂环烷撑仲胺基、仲胺环烯撑仲胺基、仲胺杂环烯撑仲胺基、仲胺芳香撑仲胺基、仲胺杂芳香撑仲胺基、仲酰胺亚烃仲酰胺基、仲酰胺环烷撑仲酰胺基、仲酰胺杂环烷撑仲酰胺基、仲酰胺环烯撑仲酰胺基、仲酰胺杂环烯撑仲酰胺基、仲酰胺芳香撑仲酰胺基、仲酰胺杂芳香撑仲酰胺基、氧亚烃氧基、氧环烷撑氧基、氧杂环烷撑氧基、氧环烯撑氧基、氧杂环烯撑氧基、氧芳香撑氧基或氧杂芳香撑氧基；