[发明专利]基于香草醛和氨基酸的环氧树脂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了基于香草醛和氨基酸的环氧树脂及其制备方法与应用；该制备方法以香草醛与环氧氯丙烷和强碱为原料，将香草醛的酚羟基转化为缩水甘油醚键，得到香草醛基缩水甘油醚；将香草醛基缩水甘油醚与氨基酸和多胺一同加入到混合溶剂体系中进行搅拌至均相体系，在25℃‑80℃的条件下反应1‑4h后形成预聚物基于香草醛和氨基酸的环氧树脂。本发明利用香草醛和氨基酸两种生物基原材料作为主体，能够在简单合成条件下制备出机械性能优异的交联型聚合物，同时树脂中具有亚胺和酯结构，使其具有良好的可降解性能。该路线具有原料环保、合成工艺简单的优点，有大规模生产的潜力。

技术领域

本发明涉及环氧树脂，特别是涉及一种基于香草醛和氨基酸的环氧树脂及其制备方法与应用。

背景技术

近年来对生态环保日益重视，关于废弃聚合物污染的议题不断出现在学术界乃至公众的视野当中。基于石化原料所制备的聚合物如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯和传统环氧树脂等材料，在自然界中往往没有能够对应降解该类聚合物的微生物或生态条件，以至于其废弃后在环境中的存留时间非常长，能够达到几十甚至上百年。这些废弃塑料对环境、动植物和人类本身都会造成极大的危害和埋下未知的风险，比如，这些废弃塑料容易被自然界中的动物误食，卡住其食道或呼吸道，损伤其呼吸和小环系统，对其生命造成严重的威胁；此外，这类废弃塑料的碎片和微粒会在土壤和海洋当中积聚和漂浮，被植物吸收或被动物摄入体内，会再经由食物链重新回到人体的体内，其风险程度尚不明确。因此，由于实际使用、回收和处理操作当中环节复杂和管理困难，石油衍生塑料的污染问题不仅会对自然环境和生物造成极大的威胁，而且对人类本身也埋下了极大的风险隐患。该问题很早就被提上议程，但由于21世纪以来，国内乃至全世界的塑料生产消费量剧增，解决塑料污染的问题尤其是海洋污染问题，成为了学界关注的其中一块重点领域，同时被越来越多的公众所关注和重视，塑料污染的问题也迫切希望得到改善。

为了应对和解决这类问题，降解型塑料的生产和使用是一种有效的方法。降解型的塑料如聚乳酸、聚对苯二甲酸酯类聚酯已经得到的工业化的生产和实际的使用，并且有望不断地进一步推广。大部分的降解型塑料是基于多元羧酸和多元醇的酯化产物，其降解特性由酯键的易水解性和其生物易降解性所提供。尽管聚乳酸、聚对苯二甲酸酯类聚酯等材料已经具有可观的性能和产能，但其生产原料仍来自于石化产品的生产路线和石化产品的衍生物，原料来源非可持续，这类材料已经是上世纪80年代所提出的环保塑料解决方案。

另外，最近动态共价键的概念被提出，并在聚合物设计理念当中起到了很大的影响力。加入催化剂的酯交换反应(CN106589819B)、DA反应(CN105176063B)、二硫键交换反应(CN104610587B)等所引导的可再加工环保聚合物，均已在先前专利中有所报道 。当存在反应平衡且可逆的动态共价键被引入到聚合物当中时，聚合物的性能能够通过调控该动态共价键的平衡点来获得不同的性能，如调节聚合物的降解、凝胶、流动性等分子量和聚集态的相关性能。因此动态共价键为可再加工、易降解等环保聚合物的设计提供了非常有效的思路和解决方案。

发明内容

为克服现有传统塑料降解性差，大规模使用容易造成环境污染的问题，并且从原料可持续的角度为环保聚合物合成提供一种新的解决方案，本发明首要目的是提供了一种合成简单、原料可持续、环保易降解的基于香草醛和氨基酸的环氧树脂及其制备方法。

本发明另一目的是提供基于香草醛和氨基酸的环氧树脂在涂料中的应用。

本发明通过将一种生物质，香草醛进行环氧化，得到香草醛的环氧衍生物，再在水和溶剂的混合相中利用氨基酸和少量的多胺对其进行固化，得到一种带亚胺动态共价键的聚合物，并应用于涂层领域。将预聚物基于香草醛和氨基酸的环氧树脂升温，在70-150℃下高温固化2-8h，得到交联树脂涂层，该聚合物涂层的机械性能优异，具有良好的化学降解性，氨基酸与环氧酯化固化的酯基也能提供良好的自然降解性。

本发明目的可以通过以下技术方案实现：