[发明专利]一种热学和力学性能优异的无磷全生物基阻燃环氧树脂及其绿色制备方法

说明书

本发明公开了一种热学和力学性能优异的无磷全生物基阻燃环氧树脂及其绿色制备方法。所述环氧树脂的主体结构为由第一单元和第二单元组成的网状聚合物；所述第一单元为单元A所示；所述第二单元为单元B、单元C、单元D和单元E中的任意一种或几种组合；所述第一单元和第二单元的摩尔比为2‑5000：2‑5000。本发明所制备全生物基树脂材料的相转变温度高(T_g,DSC，283.5℃)，刚性高(4.14GPa)，工作温度范围宽，刚性强，属于特种功能性材料。

技术领域

本发明属于高分子化合物技术领域，具体涉及一种热学和力学性能优异的无磷全生物基阻燃环氧树脂及其绿色制备方法。

背景技术

环氧树脂高分子聚合材料广泛应用于涂料、胶黏剂等软装和硬装行业，同时也广泛分布于电子电器领域，在功能化复合材料等研究领域也具有良好的工程技术化应用。但是目前市场上仍然以石油基的产品为主要应用，其中石油基双酚A体系的环氧树脂材料的商业化应用，占据环氧树脂市场份额的85％以上。但双酚A已知存在的免疫毒性和生物毒性等逐渐开始影响其发展的领域，尤其是在保健和婴幼儿用品方面，已经形成逐步被替代的趋势。此外，鉴于目前石化产品源头开采的不足和缺陷，以及带来的环境问题也逐步趋于明显化，快速无节制消耗石化资源的弊端逐渐呈现。近年来为了解决上述问题，全球逐步提倡碳循环和碳资源的高值化利用，我国在此方面逐年加大可再生的生物质资源的开发和利用。以减少二氧化碳工业排放和提升绿色化工的高效发展。总体上，生物基环氧树脂的发展主要依托于长链植物油和纤维下游产品，以此为研究基础的各类研究也正处于初步阶段。在对环氧树脂材料的功能化的研究方面，如自修复和再利用方面也出现了相关文献报道。此外，有关高刚度的生物基环氧树脂材料的报道，目前除了本研究小组之前报道了基于呋喃二甲酸的环氧树脂，可达到4.1GPa的刚度(CN110256656A)，比丁香酚和木质素基环氧树脂衍生得到的环氧树脂更高，结果极为突出(Polymer International,2018,67(9),1194-1202；Green Chemistry,2017,19(21),5236-5242和ACS Sustainable ChemistryEngineering,2018,6(11),14812-14819)，此外，关于高储能模量的纯生物质环氧树脂的报道鲜少。

高强度是聚合材料重要的力学特征，已知生物基环氧树脂中最高的弯曲强度的材料为酸酐固化的衣康酸热固性环氧树脂(Green Chem.,2013,15,245-254)，相应材料的弯曲强度～170MPa。除此之外，高弯曲强度环氧树脂材料，尤其是高弯曲强度的生物基环氧树脂材料的报道未有新的突破。

结合生物基高分子绿色化学的发展，对于开发多功能高机械性能的环氧树脂方面的研究较少，本发明提出一种热学和力学性能优异的无磷全生物基阻燃环氧树脂及其绿色制备方法。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种环氧树脂。

本发明还要解决的技术问题是提供上述环氧树脂的制备方法。

为了解决上述第一个技术问题，本发明公开了一种环氧树脂，其主体结构为由第一单元和第二单元组成的网状聚合物；

其中，所述第一单元为单元A所示；

其中，所述第二单元为单元B、单元C、单元D和单元E中的任意一种或几种组合；

其中，所述第一单元和第二单元的摩尔比为2-5000：2-5000；

其中，所述网状聚合物的密度为0.9-1.5g/dm³；

其中，当所述第二单元为单元B、单元C、单元D和单元E中的任意一种，所述环氧树脂的主体结构为由第一单元和第二单元组成的二元网状聚合物；如当所述第二单元为单元B时，所述环氧树脂的主题结构为式I所示；