[发明专利]基于超支化环氧树脂的超分子凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种基于超支化环氧树脂的超分子凝胶。该超分子凝胶由硫辛酸和超支化环氧树脂共熔制备而成，所述超支化环氧树脂的分子量为3200‑3600g/mol，环氧值为0.15±0.05mol/100g。本发明还公开了该超分子凝胶的制备方法与应用。本发明的超分子凝胶不含有机溶剂，不需要催化剂，无毒无污染，制备方法简单，反应条件温和，作为粘合剂，粘接力强，适用于不同的材质，在低温、水下仍然具有粘接效果；作为自愈凝胶，切断后在中低温下仍能再次粘接修复；在玻璃、钢片、铁片、铜片、塑料、橡胶出现孔隙缺陷时，还可用该超分子凝胶进行修复。

技术领域

本发明属于新型高分子材料技术领域，具体涉及一种基于超支化环氧树脂的超分子凝胶及其制备方法与应用。

背景技术

随着时代的变化，常规高分子材料如塑料、橡胶等在某些领域里已无法满足全部需求，从而促进了具有特定功能的新型聚合物的发展。理想的新型材料不仅需要丰富的功能，其制备途径也应具备绿色、简单、低耗等特点。传统高分子材料的原料源自石油等不可再生资源，随着不可再生资源的减少，对于可再生、可回收利用的材料的研究是十分有意义的。

超支化环氧树脂具有高流动性、低粘度、不易结晶的特点。其丰富的端环氧基团能与诸多其他基团发生化学反应，形成致密的交联网络，能制备出适用于不同领域的复合材料。但现在大多数工业材料都需要有机溶剂，这不仅有毒且对材料的性能也有所影响，因此，选用自然界存在且不需要溶剂即可制备的材料对高分子新型材料的发展具有重要意义。本发明提供一种天然小分子作为原料，无须任何溶剂，加热条件下自聚为高分子的自修复聚合物材料，既解决了回收利用问题，又解决了绿色环保问题。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种基于超支化环氧树脂的超分子凝胶，该超分子凝胶作为粘接剂时不含有机溶剂、无毒无味、能在温和条件下清除，作为自愈凝胶时力学强度优良，在较低温度下即可实现自修复。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供上述超分子凝胶的制备方法。

为解决上述第一个技术问题，本发明提供的技术方案是：一种基于超支化环氧树脂的超分子凝胶，所述超分子凝胶由硫辛酸和超支化环氧树脂共熔制备而成。

所述硫辛酸结构式如下：

所述硫辛酸在加热条件下可形成聚硫辛酸，结构式如下：

所述超支化环氧树脂的分子量为3200～3600g/mol，环氧值为0.15±0.05mol/100g。

按上述方案，所述硫辛酸和超支化环氧树脂质量比为1：1～2。

为解决上述第二个技术问题，本发明所设计的技术方案包括如下步骤：

1)分别称取硫辛酸和超支化环氧树脂；

2)将超支化环氧树脂与硫辛酸混合并加热至粉末状的硫辛酸完全变为粘流体，最后冷却成型得到超分子凝胶；

3)将超分子凝胶置于干燥器中干燥。

按上述方案，步骤2)混合是在搅拌下进行的，且体系温度控制在100～120℃。

按上述方案，步骤2)搅拌时间为1～3h。

按上述方案，步骤3)干燥温度为25℃，干燥时间为1～3h。

本发明还提供了上述超分子凝胶作为粘接剂和自愈凝胶的应用。该超分子凝胶作为自愈凝胶，切断后在室温下能快速修复，修复后的断裂伸长率保持为原来的93％；作为粘接剂，对于一般的基材如玻璃、钢片、铁片、铜片均有效果，并且在玻璃上粘接效果最突出，在低温下也能保持粘接效果。