[发明专利]一种氢化松香侧链型二元酸、由其制备的松香侧链型类玻璃高分子及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氢化松香侧链型二元酸、由其制备的松香侧链型类玻璃高分子及其制备方法。氢化松香侧链型二元酸的结构式为：松香侧链型类玻璃高分子的结构式为：本发明松香基类玻璃高分子，利用松香的三环二萜刚性结构，使得产品具有良好的热稳定性和力学性能，大大提高了松香的高值化利用；本发明松香基类玻璃高分子具有形状记忆，自修复性能，并且通过热水解实现材料的循环利用，此发明可以纳米碳材料为填料制备导电材料，也可以合成导电材料。

技术领域

本发明涉及一种氢化松香侧链型二元酸、由其制备的松香侧链型类玻璃高分子(Vitrimer)及其制备方法，属于化工领域及高分子材料领域。

背景技术

高分子材料在人们日常生活中应用十分广泛。传统的合成高分子材料可以大致分为热塑性材料和热固性材料两类。虽然热固性材料比热塑性材料具有更好的尺寸稳定性，但是一旦热固性材料固化成型就不能降解，因此热固性材料的循环利用一直是高分子材料领域的一大难题。随着人类对环保意识的加强，能循环利用的热固性材料受到了许多科技工作者的广泛关注。类玻璃高分子(Vitrimer)是一种新型的高分子材料，集合了热塑性材料和热固性材料的优点。与传统的热固性材料一样具有交联网络结构，较理想的尺寸稳定性，但是与之不同的是，类玻璃高分子的交联网络内部存在一定数量的动态共价键，这些动态共价键在热和力等外部刺激下会发生交联网络地重排，从而使其具有类似热塑性材料的自修复性能、形状记忆性能以及再加工性能。但是当热和力等外部刺激去除后，类玻璃高分子的拓扑结构将固定不变的，此时材料表现出类似热固性高分子材料良好的机械性、耐热性及其他优异性能。

松香是一种重要天然环境友好型资源，价廉易得并且具有氢化菲环刚性骨架结构，有助于提高产物的刚性、耐化学性和耐热性，同时含有易化学改性的双键和羧基活性基团，利用一定的化学手段可将松香分子引入高分子材料中，有机结合了松香防腐、防潮、绝缘等优良物理化学性能，并且已在电子电器、医疗卫生、涂料等领域得到了广泛应用。然而，目前有报道松香基合成的类玻璃高分子材料是由松香三酸(FPA)为固化剂，乙酰丙酮锌为催化剂，与环氧大豆油(ESO)反应。但由于ESO中的环氧基团为分子内环氧基团，相对于末端环氧基团具有更大的空间位阻，导致交联密度较低，因此材料的最高拉伸强度为 16MPa，并且反应中加入了高浓度的催化剂，其毒性毋庸置疑。

发明内容

本发明提供一种氢化松香侧链型二元酸、由其制备的松香侧链型类玻璃高分子(Vitrimer)及其制备方法，本发明以氢化松香为原料，合成氢化松香侧链型二元酸，然后加入1，7-辛二烯二环氧化合物在高温下固化即可形成类玻璃高分子，制备简单、易控；实现了资源的循环利用，具有重要意义。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种氢化松香侧链型二元酸，用于制备类玻璃高分子材料，氢化松香侧链型二元酸的结构式为：

上述氢化松香侧链型二元酸的，酸值为225-230mgKOH/g。

由上述氢化松香侧链型二元酸制备类玻璃高分子材料，可有效克服松香基类玻璃高分子材料较脆的问题。

上述氢化松香侧链型二元酸的制备方法，用氢化松香、缩水甘油及丁二酸酐反应制得。

为了便于操作，同时兼顾环保和产品得率，上述反应在氮气的保护下经行；氢化松香、缩水甘油和丁二酸酐摩尔比为1:1:(2～2.1)。

为了提高反应效率和产品纯度，上述氢化松香侧链型二元酸的制备方法，包括如下步骤：

1)以四甲基氢氧化铵五水合物为催化剂，将氢化松香与缩水甘油在110±5℃下反应至酸值小于1mgKOH/g；

2)将步骤1)所得的反应物料中加入丁二酸酐，并补加四甲基氢氧化铵五水合物，在130±5℃的条件下，反应至酸值不再发生变化，制得氢化松香侧链型二元酸。