[发明专利]一种全生物基vitrimer的制备方法

说明书

本发明公开了一种全生物基vitrimer的制备方法，由松香树脂酸衍生物和环氧大豆油在催化剂的作用下制备而成。本发明一种全生物基vitrimer的制备方法，制得了一种含有氢化菲环结构的全生物基vitrimer材料，通过使用生物相容性高的生物基原料环氧大豆油和松香树脂酸衍生物，有效解决了传统双酚A类vitrimer毒性高以及大豆油基vitrimer力学性能差、玻璃化转变温度低的问题，同时得到的vitrimer为完全基于生物质的无毒、生物相容性好的材料，且可进行自愈合、再加工以及形状记忆；制备方法简单，可操作性强，易于实施。

技术领域

本发明涉及一种全生物基vitrimer的制备方法，属于vitrimer的制备领域。

背景技术

传统的高分子材料分为热固性树脂与热塑性树脂。热固性树脂具有优异的机械性能，热稳定性以及耐化学性强，但其由于固化后的永久交联网络结构使之难以进行回收再加工；热塑性树脂在加热后可以进行回收加工，但其力学性能、耐溶剂性较差，并在高温下结构不稳定。因而，制备一种介于热固性树脂与热塑性树脂之间的高分子材料，兼具热固性树脂的良好的机械性能、热稳定性以及热塑性树脂的再加工性，得到了广泛的关注与研究。Leibler等人在2011年首次提出了vitrimer的概念，该材料的分子网络结构中具有动态共价键，在高温下展现出类似于玻璃的流变行为，因而也被称为类玻璃高分子。Vitrimer所具有的动态共价交换网络使之能够保持网络结构完整的情况下实现愈合及再加工，同时由于动态共价键交换反应使得vitrimer具有形状记忆行为。基于其特殊的性质，可以将该材料更好的应用于胶粘剂、涂料、电子材料或软机器人等领域。

然而，目前大多数用来制备环氧vitrimer的原料为石化基产品，出于对环境保护的考虑，使用天然可再生、无毒、具有良好生物相容性的生物质原料来制备环氧vitrimer具有重要意义，同时，发展生物基vitrimer材料也符合可持续发展的理念。

发明内容

本发明提供一种全生物基vitrimer的制备方法，以可再生的生物质资源为原料，制得了具有愈合、再加工及形状记忆性能的全生物基vitrimer。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种全生物基vitrimer的制备方法，由松香树脂酸衍生物和环氧大豆油在催化剂的作用下制备而成。

上述所使用的松香树脂酸衍生物及环氧大豆油均为可再生的生物质资源。环氧大豆油是一类已经得到工业化生产的生物质资源，来源广泛，价廉，同时含有丰富的环氧官能团，发明人经研究发现，由于环氧大豆油的强柔性链结构，使得制备得到的材料的力学性能相对较差，玻璃化转变温度低于室温，因而较难展现出vitrimer材料的三重形状记忆行为；而通过引入含有氢化菲环结构的松香树脂酸衍生物对环氧大豆油进行固化，显著提升了环氧大豆油基vitrimer的力学性能和玻璃化转变温度，同时得到的vitrimer为完全基于生物质、无毒、生物相容性好的材料。

为了进一步确保产品的力学性能，上述全生物基vitrimer的制备方法，将松香树脂酸衍生物和环氧大豆油混合均匀，在催化剂的作用下，110～120℃预固化2小时，随后在140～160℃下固化5～8小时，即得全生物基vitrimer。

上述利用生物基的松香树脂酸对环氧大豆油的固化实现了vitrimer的制备，所得全生物基vitrimer材料的动态共价交联网络结构可以赋予材料进行酯交换的能力，使得vitrimer展现出自愈合、再加工及形状记忆能力，拓宽了vitrimer的研究领域，且所用原料为可再生、无毒、具有良好生物相容性的生物质原料。

为了兼顾成本和反应效率，溶剂为无水乙醇。