專利名稱：一種基于沒食子酸的環氧樹脂及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及環氧樹脂、環氧樹脂制備和應用領域，特別涉及一種基于沒食子酸的環氧樹脂及其制備方法和應用。
背景技術：
生物基高分子材料以可再生資源為主要原料，它在減少塑料行業對石油資源消耗的同時，也減少了石油基化工原料在生產過程中對環境的污染，具有節約石油資源和保護環境的雙重功效。早在幾年前，美國、日本、歐盟等就先后通過了《生物質研發法案》、《生物技術戰略大綱》、歐洲環境標準EW3432等戰略性法案和標準來推動經濟與環境的健康發展。在我國，溫家寶總理2009年底向世界鄭重承諾，到2020年我國單位GDP 二氧化碳排放量將在2005年的基礎上減少40% 45%，要達到上述目標，生物基材料的使用被認為是發展“低碳經濟”的重要手段之一。就目前來看，生物基高分子材料的研究主要局限于淀粉塑料、纖維素、聚己內酯 (PCL)，聚乳酸(PLA)，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，聚羥基脂肪酸酯(PHA)，聚乙烯醇(PVA)等一些天然高分子或熱塑性材料，對于熱固性生物基塑料的研究則處于起步階段。熱固性樹脂因其具有良好的尺寸穩定性、良好的耐熱性和良好的加工性等在國民經濟的各個方面發揮著不可替代的重要作用，是一類應用面廣、用量大的高分子材料。以可再生植物資源為原料，研究開發新型的生物基熱固性環氧樹脂用來替代現有石油基產品，無論是從國內外生物基塑料的發展趨勢，還是從生物基塑料的研究現狀來看，都顯得意義重大且前景廣闊。雙酚A是世界上使用最廣泛的石油化工原料之一，主要用于生產聚碳酸酯、環氧樹脂、聚砜樹脂、聚苯醚樹脂、不飽和聚酯樹脂等高分子材料。但是雙酚A已被美國食品和藥物管理局(FDA)懷疑有生理毒性，尤其是雙酚A類材料在和食品接觸(如罐頭內壁的環氧涂層)過程中會釋放少量雙酚A類化合物到食品中，以致對人體健康構成威脅。在這種情況下，尋求和使用新的原料，尤其是用可再生資源來替代傳統的石油基雙酚A，合成新型的環氧樹脂或聚碳酸酯等材料顯得意義重大。沒食子酸又名五倍子酸、掊酸，化學名為3，4，5_三羥基苯甲酸，一般以單寧的形式存在于五倍子、槲樹皮、茶葉和石榴等中，是我國一種重要的天然可再生資源，目前廣泛應用于化工、醫藥、食品、燃料、輕工業及電子等行業。如以沒食子酸為原料合成的沒食子酸丙酯是一種優良的食品抗氧化劑，已在日本、美國、德國等許多國家批準使用；以沒食子酸為原料合成的鹽類、酰胺類等產品是合成抗菌、抗心血管病、抗癌等藥物的重要合成中間體。沒食子酸中含有多個酚羥基，它和目前工業用雙酚A化學結構較為相似，沒食子酸的結構式與雙酚A的結構式如下圖所示，結構上的相似度顯示出合成制備新型環氧樹脂的潛能。
權利要求
1. 一種基于沒食子酸的環氧樹脂，其特征在于，所述的基于沒食子酸的環氧樹脂的結構為式I結構
2.根據權利要求1所述的基于沒食子酸的環氧樹脂的制備方法，包括以下步驟 將沒食子酸100重量份、環氧鹵代丙烷250 900重量份和催化劑混合后，在100°C 1200C反應池 5h，然后降溫至20°C 40°C，加入堿性化合物和水，形成反應體系，在 20°C 40°C繼續反應池 證，經洗滌、除去溶劑、干燥后得到基于沒食子酸的環氧樹脂。
3.根據權利要求2所述的基于沒食子酸的環氧樹脂的制備方法，其特征在于，所述的環氧鹵代丙烷為環氧氯丙烷、環氧溴丙烷中的一種或兩種。
4.根據權利要求2所述的基于沒食子酸的環氧樹脂的制備方法，其特征在于，所述的催化劑為四甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基溴化銨、六次甲基四銨中的一種或者多種。
5.根據權利要求2或4所述的基于沒食子酸的環氧樹脂的制備方法，其特征在于，所述的催化劑的用量為5 20重量份。
6.根據權利要求2所述的基于沒食子酸的環氧樹脂的制備方法，其特征在于，所述的堿性化合物為氫氧化鎂、氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鋇中的一種或多種。
7.根據權利要求2所述的基于沒食子酸的環氧樹脂的制備方法，其特征在于，所述的堿性化合物的用量為18 50重量份；所述的水的用量為60 120重量份。
8.根據權利要求1所述的基于沒食子酸的環氧樹脂在制備復合材料、環氧膠黏劑和涂料中的應用。
9.一種含基于沒食子酸的環氧樹脂的固化物，包括100重量份式I結構的基于沒食子酸的環氧樹脂和10 60重量份六氫苯酐；
10.根據權利要求9所述的含基于沒食子酸的環氧樹脂的固化物的制備方法，包括以下步驟將基于沒食子酸的環氧樹脂和六氫苯酐混合后，依次在110 130°C固化1. 5 2. 5h, 140 160°C固化1. 5 2. 5h和170°C 190°C固化1. 5 2. 5h后，得到含基于沒食子酸的環氧樹脂的固化物。
全文摘要
本發明公開了一種式I結構的基于沒食子酸的環氧樹脂，具有很高的環氧值，經固化后將具有較高的交聯密度，從而具備良好的力學性能和熱學性能。本發明還公開了一種基于沒食子酸的環氧樹脂的制備方法，將沒食子酸、環氧鹵代丙烷和催化劑混合后，在100～120℃反應2～5h，然后降溫至20～40℃，加入堿性化合物和水，繼續反應2～5h，洗滌、去溶劑、干燥后得到基于沒食子酸的環氧樹脂，其制備工藝簡單、可控性好，易于工業化實施。本發明還提供一種基于沒食子酸的環氧樹脂的應用，特別適用于制備復合材料、環氧膠黏劑和涂料中。
文檔編號C09D163/00GK102276788SQ20111011877
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月9日 優先權日2011年5月9日
發明者劉小青, 周拓, 朱錦, 江艷華 申請人:中國科學院寧波材料技術與工程研究所