[发明专利]一种半纤维素基环氧树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种半纤维素基环氧树脂及其制备方法，所述半纤维素基环氧树脂以从粘胶纤维废水中回收获得的半纤维素为原料，经与环氧化物进行醚化改性后制得半纤维素基聚醚多元醇，以所述的半纤维素基聚醚多元醇为原料继续制备获得半纤维素基环氧树脂。本发明以粘胶纤维废液回收的半纤维素为原料，通过羟烷基化、环氧化制备半纤维素基环氧树脂，具有黏度低，热稳定性好，固化速度快，柔性好，与双酚A环氧树脂相容性好，在双酚A环氧树脂中添加2.5～7.5％半纤维素基环氧树脂，固化物的拉伸强度、抗冲击强度等性能都得到显著提升。该方法不仅节约生产成本，提高企业生产的经济效益，而且有效避免有机废液直接排放，从而提高了环境质量。

技术领域

本发明属有机化工技术领域，具体涉及一种半纤维素基环氧树脂及其制备方法。

背景技术

半纤维素是一种来源于植物的多糖类化合物，不同种类的植物，其结构有较大不同，组成半纤维素的结构单元主要有：D-木糖、D-葡萄糖、D-甘露糖、D-半乳糖、L-阿拉伯糖、L-岩藻糖、D-葡萄糖醛酸、4-O-甲基-D-葡萄糖醛酸、D-半乳糖醛酸和少量的L-鼠李糖及各种O-甲基化的中性糖等。半纤维素的化学结构间的差异性主要来自于不同的糖单元结构、短的分子链、大量的分子支链、不均一的主链等，其中支链结构较多，化学结构复杂。半纤维素有两个特点：一是半纤维素的溶解性差异非常大，一般情况下含有一到两个的游离羟基的纯天然半纤维素是能够溶解在水中的，通过改性得到的半纤维素基化合物基本上是不溶于水的；二是半纤维素因种类的各不相同，其单糖组成和化学结构也各不相同。半纤维素上的主链和侧链都包含大量的活性羟基基团，通过化学改性来修饰半纤维素，主要的改性方法包括酯化、醚化、接枝共聚、氧化以及交联等化学反应，使其在工业方面能够更好地运用。

半纤维素上的主链和侧链都包含大量的活性羟基基团，物化性能独特，来源广泛，近年来对半纤维素的研究逐渐增多，但由于其结构的复杂性，在实际的工业应用中有着一定的局限性，如何有效地利用好丰富的半纤维素资源尤为重要。目前半纤维素主要用途有：水解发酵生产乙醇、饲料酵母、糠醛、木糖、木糖醇、山梨糖醇(己六醇)等精细化学品，半纤维素酯化、醚化、接枝共聚、氧化以及交联等化学改性制备半纤维素衍生化学品。

半纤维素的主链以及支链结构上都有大量的羟基基团存在，与羧酸及羧酸的衍生物进行化学反应，得到的改性产品不仅具有良好的热塑性能，而且疏水性能也得到进一步的提高，因半纤维素具有生物可降解性的优良性能，以此为原料进行改性可制备能够生物降解的薄膜。目前的研究是直接对半纤维素的活性基团进行改性，在非均相体系中进行，化学反应的得率较低，工业化的应用受到限制。通过预活化半纤维素，然后在均相体系中进行化学改性，化学反应的速率得到显著提高，产品的取代度能够控制、产品的回收率也显著提升，为工业化应用提供可能。

半纤维素中的羟基通过醚化改性得到的半纤维素聚醚具有良好的溶解性，同时粘度低，热稳定性也得到提高，因此其应用的范围更加广泛。目前半纤维素的醚化反应主要是：半纤维素的羧甲基化、甲基化、季铵化、苄基化和磺烷基化等反应。

接枝聚合作为高聚糖化学改性的重要方法之一，通过接入新的官能团来修饰高聚糖的化学性能。半纤维素中的羟基能与接枝单体在引发剂的作用下发生接枝聚合。接枝的共聚物同时具备了半纤维素和接枝单体的性能。接枝单体主要有丙烯腈、甲基丙烯酸、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯等。

环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物，其分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶的具有三向网状结构的高聚物。固化的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，具有优异的粘接强度，介电性能良好，变形收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定，广泛应用于国防、国民经济各部门，作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。