[发明专利]一种基于对羟基肉桂酸的环氧树脂单体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于对羟基肉桂酸的环氧树脂单体及其制备方法和应用，所述环氧树脂单体的结构如式(I)所示；本发明还提供了由式(I)所示环氧树脂单体单独或与具有呋喃环结构的环氧树脂单体固化得到的生物基热固性材料，所述生物基热固性材料的单体如式(IV)和(III)所示。本发明制得到的DA增强的生物基热固性材料具有优异的力学性能、优异的耐热性和较高的玻璃化转变温度，且合成工艺简单，操作简便，可控性好，易于实施，适于大规模工业化生产，在涂料、纤维复合材料、航空航天等领域有广泛应用前景。

技术领域

本发明涉及生物基高分子材料领域，具体涉及一种基于对羟基肉桂酸的环氧树脂单体及其制备方法与在制备高性能热固性材料中应用。

背景技术

环氧树脂因其优异的力学性能、热学性能及耐腐蚀性能等而广泛应用于航空航天、建筑交通、电子电器等各个领域。但是常用的环氧树脂一般都以双酚A等石油基化合物为原料，不仅不绿色环保，还会威胁到人的身体健康。

此外，随着石油资源日益枯竭，寻找可持续、优质、廉价的石油代替品是聚合物工业存在和发展的关键。生物基高分子材料以可再生资源为主要原料，降低塑料行业对石油化工产品消耗的同时，也降低了石油基原料生产过程中对环境的污染，是当前高分子材料的一个重要发展方向，具有重要的实际价值和广阔的发展空间。

对羟基肉桂酸类物质可从生物质资源中提取得到，且可由香草醛等平台化学品合成，来源绿色可持续(从甘油和山梨醇制备大宗化学品的研究[D].2015.)。具有呋喃环结构的环氧树脂同样可由生物基糠醛等合成得到，有可持续性。

当前报道的基于大豆油、异山梨醇、丁香酚等生物基原料的环氧树脂种类已有很多(Bio-based epoxy resin from itaconic acid and its thermosets cured withanhydride and comonomers.[J].Green Chemistry,2013.)，但或多或少都存在玻璃化转变温度低，力学性能不够高等缺点，使得生物基环氧树脂的推广和使用受到限制。因此如何获得一种综合性能优异的生物基环氧树脂是未来塑料的一个重要发展方向，同时也是本领域想要解决的难题之一。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于对羟基肉桂酸的环氧树脂单体及其制备方法与在制备高性能生物基热固性材料中的应用，所述的基于对羟基肉桂酸的环氧树脂单体可赋予环氧树脂材料较高的玻璃化转变温度、优异的力学性能和优异的耐热性能。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

一种基于对羟基肉桂酸的环氧树脂单体，所述环氧树脂单体的结构如式(Ⅰ)所示：

其中，R¹、R²、R³、R⁴分别独立地为H、羟基、烷基或烷氧基，所述的烷基、烷氧基任选被取代基取代。

所述环氧树脂单体的结构如式(Ⅰa)～(Ⅰi)所示：：

所述烷基为C_1-3烷基。

所述烷氧基为C_1-3烷氧基。

所述取代基为甲基、乙基、羟基、环氧基或羧基。

本发明所述基于对羟基肉桂酸的环氧树脂单体的制备方法，包括如下步骤：将由相转移催化剂、对羟基肉桂酸类单体、环氧氯丙烷组成的混合体系于30～120℃反应0.5～24h，然后将体系降温并维持至-15～30℃，加入主催化剂后反应1～30h，得到反应混合物，经后处理得到所述的基于对羟基肉桂酸的环氧树脂单体。

所述对羟基肉桂酸类单体的结构如式(II)所示：