[发明专利]一种木犀草素基环氧树脂及其制备方法

说明书

一种木犀草素基环氧树脂及其制备方法，属于生物质高分子材料领域。木犀草素基环氧树脂由木犀草素基环氧单体和固化剂经固化反应制得，首先将木犀草素、环氧氯丙烷、相转移催化剂加入到反应体系中，升温至70～130℃反应2～10h，反应结束后冷却至室温后再将无机碱溶液加入到反应体系中，继续在室温下反应3～6h；反应结束后经提纯、干燥得到木犀草素基环氧树脂单体。与双酚A型环氧树脂相比，本发明的木犀草素基环氧树脂具有优异的耐热性能、力学性能和阻燃性能，综合性能得到显著提升。本发明的木犀草素基环氧树脂是以生物质资源为原料制备的，符合绿色可持续发展的理念。

技术领域

本发明属于生物质高分子材料领域，具体涉及一种木犀草素基环氧树脂及其制备方法。

背景技术

环氧树脂是最重要的热固性树脂之一，具有优异的物理、化学性能，由于其粘结性强、耐腐蚀、热稳定性良好等优异特性，被广泛应用于粘结剂、化工防腐、航天航空、电子电气、车辆船舶、土木建筑等领域。目前大部分环氧树脂依赖于石油资源，特别是以环氧氯丙烷和双酚A为原料制备的双酚A型环氧树脂。而石油资源是一种不可再生资源，且化石燃料燃烧会释放大量的温室气体，是导致全球变暖的重要因素之一。另外，双酚A型环氧树脂在使用过程中释放出的双酚A具有生物毒性，会危害人体的内分泌系统，这进一步限制了双酚A型环氧树脂的应用和发展。如何开发利用可再生的生物质资源，制备可替代石油基环氧树脂的生物质环氧树脂已成为当前的重点研究之一。

目前生物基环氧树脂的开发已经取得了一定的进展。例如，Xie等以黎芦醛与4,4-二氨基联苯醚为原料制备中间体，然后与环氧氯丙烷反应制备出新型生物质环氧单体(Chemical Engineering Journal,2020.394:p.123667.)。Xie等还利用丁香酚和二氯磷酸苯酯制备中间体，再与环氧氯丙烷反应制备新型的生物质环氧单体(Polymer Testing,2020.86:p.106466.)。Chi等先用DOPO与二乙醇胺反应，再与生物原料双酚酸进行反应生成中间产物，最后与环氧氯丙烷反应生成环氧单体(Polymer Degradation and Stability,2020.176:p.109151.)。与石油基环氧树脂相比，这些环氧树脂的部分性能有所提高，但制备方法繁琐，不利于工业化生产。同时它们的热性能和力学性能并没有得到显著提高，从而限制了其使用范围。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术的不足，提供一种木犀草素基环氧树脂及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种木犀草素基环氧树脂，由木犀草素基环氧单体和固化剂经固化反应制得，木犀草素基环氧单体的化学结构式为：

作为本发明的优选技术方案，木犀草素基环氧单体的制备方法为：将木犀草素、环氧氯丙烷、相转移催化剂加入到反应体系中，升温至70～130℃反应2～10h，反应结束后冷却至室温后再将无机碱溶液加入到反应体系中，继续在室温下反应3～6h；反应结束后经提纯、干燥得到木犀草素基环氧树脂单体。

作为本发明的进一步优选技术方案，木犀草素基环氧单体的具体制备步骤为：

1)、将木犀草素和环氧氯丙烷，按照摩尔比为1：10～50的配比加入到反应容器中，再将相转移催化剂按照混合物总量的1～5wt％加入到反应体系中，升温至70～130℃，反应2～10h；

2)、反应结束后冷却至室温，再将20～50wt％的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液加入到反应体系中，其中氢氧化钠或氢氧化钾与木犀草素的摩尔比为2～10：1，继续在室温下反应3～6h；

3)、反应结束后，用二氯甲烷和去离子水萃取，取有机层干燥后减压蒸馏除去溶剂，真空干燥、柱层析得到木犀草素基环氧树脂单体。

优选地，所述相转移催化剂为四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、苄基三乙基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、苄基三甲基氯化铵其中一种，或其组合。