[发明专利]一种基于生物质的改性环氧树脂及其生产工艺

说明书

本发明公开了一种基于生物质的改性环氧树脂及其生产工艺，包括以下制备工艺：(1)生物质固化剂的制备：以癸二胺、硫脲、羧基化木质素、琥珀酸酐为原料，制备得到改性多元胺；以腰果酸、丙烯酸、巯基丙酸为原料，制备得到改性多元酸；将改性多元胺、改性多元酸混合，反应，得到生物质固化剂；(2)改性环氧树脂的制备：将环氧树脂、生物质固化剂混合，反应，得到改性环氧树脂。本发明通过以生物质原料，制到具有支化结构的羧基封端聚酰胺，作为固化剂，使得固化后环氧树脂具备优异的力学性能、耐热性能；相对分子量提高，降低小分子溢出，对环境更为友好；固化剂分子自由体积、链段增加，对改性环氧树脂进行增韧。

技术领域

本发明涉及环氧树脂的改性技术领域，具体为一种基于生物质的改性环氧树脂及其生产工艺。

背景技术

环氧树脂是一种热固性树脂，具有优秀的耐热、粘结等性能，且易于加工成型，能够广泛应用于涂料、黏合剂、电子封装材料、复合材料等领域。在实际应用时，需要以固化剂作为催化剂，环氧基团发生开环反应，通过加聚/共聚反应，形成具有三维网状结构的环氧材料。根据现有的研究显示，固化剂能够改善环氧树脂的玻璃化转变温度、力学性能、韧性、冲击强度、耐热性和阻燃性等性能。而现有的一些常用固化剂，如酸酐化学物、胺类化合物等，易导致过敏反应，不完全固化时的固化剂残留，会影响最终产品的毒性，对环境、人体造成危害。且常用固化剂的相对分子质量较小，环氧树脂固化后难以形成大分子立体结构，对固化产物的强度、力学性能不利。因此，我们提出一种基于生物质的改性环氧树脂及其生产工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于生物质的改性环氧树脂及其生产工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于生物质的改性环氧树脂的生产工艺，包括以下制备工艺：

(1)生物质固化剂的制备：

以癸二胺、硫脲、羧基化木质素、琥珀酸酐为原料，制备得到改性多元胺；

以腰果酸、丙烯酸、巯基丙酸为原料，制备得到改性多元酸；

将改性多元胺、改性多元酸混合，反应，得到生物质固化剂；

(2)改性环氧树脂的制备：

将环氧树脂、生物质固化剂混合，反应，得到改性环氧树脂。

进一步的，所述(1)包括以下工艺：

1.1.改性多元胺的制备：

取癸二胺、硫脲混合，升温至125～135℃，反应150～200min；减压蒸馏，冷却，得到硫脲改性二胺；

取硫酸盐木质素溶于吡啶，加入琥珀酸酐，升温至70～75℃，搅拌8～15h；冷却，缓慢加入至稀氯化氢水溶液中，过滤，洗涤，干燥，得到羧基化木质素；

取羧基化木质素溶于四氢呋喃，缓慢加入硫脲改性二胺、碳二亚胺盐酸盐，搅拌8～15h；加入氢氧化钠溶液，分馏，得到改性多元胺；

1.2.改性多元酸的制备：

取腰果酸溶于乙醇，加入丙烯酸、催化剂、双氧水，搅拌反应5～10min；缓慢加入L-抗坏血酸、巯基丙酸，反应10～15min；减压蒸馏，得到改性多元酸；

1.3.生物质固化剂的制备：

取改性多元胺、改性多元酸混合，升温至210～220℃，反应4.5～5.5h；在氮气氛围中，加入N,N-二甲基甲酰胺，于150～170℃温度下，回流溶解100～150min，过滤，取不溶物干燥，研磨，得到生物质固化剂。

进一步的，所述1.1.中二胺、硫脲的摩尔比为(1.3～1.5):1；硫酸盐木质素、琥珀酸酐的质量比为100:(30～50)。