动态共价交联香草醛基热固性树脂制备及其降解性能研究.pdf

摘 要 传统热固性材料由于其稳定的交联网络结构被广泛应用于日常生活中的各个领域， 但是其难降解回收而且不可再加工造成了资源的浪费与环境的污染。木质素作为第二大 可大量再生资源，在制备热固性材料中已显示出广泛的应用前景。然而由于其溶解性差 和分子结构的不均一性导致可用于制备木质素基热固性树脂的原料种类单一、树脂交联 结构复杂且难以控制。而香草醛作为木质素降解后所得生物质单体，其同时含有醛基和 酚羟基，具有极强的结构可调控性，便于热固性树脂的结构设计。与此同时，动态共价 键可以将经典共价键的稳定性与非共价键的可逆性结合起来，以此来解决传统热固性材 料所面临的困境，因此本文将动态共价键引入到香草醛基热固性材料中，实现其回收再 利用，同时不会造成环境污染，实现可持续发展的要求。动态共价键的引入，还可赋予 高分子材料自愈合、可热塑加工、可降解回收等特性。 本文将动态亚胺键引入到聚席夫碱树脂以及环氧树脂中，赋予了其可降解回收以及 可热塑加工的性能，同时对制备基于动态烯胺键的环氧树脂做了探索研究。主要内容分 为以下几个方面： (1) 以香草醛为原料制备含有双醛基的香草二醛新单体，采用二乙烯三胺、三 （2- 氨基乙基）胺交联制备了一种香草醛基聚席夫碱树脂。研究结果表明该聚席夫碱热固 性树脂在150°C 下可实现其热塑加工，且在50°C 的酸溶液下可实现其循环回收降解。 经三次热加工后其拉伸强度和断裂伸长率没有明显降低，分别可达47.43±2.46 至 57.1±6.01 MPa 和 16.34±2.86 至13.01± 1.51%，并可在 180°C、2h 内实现自修复。而且 其在300°C 以下都是热稳定的，玻璃化转变温度随着交联度的增加而增加，从48°C 升至64°C 。 (2) 以香草醛为原料制备含有环氧结构的香草醛环氧单体，后用异佛尔酮二胺 （IPDA ）固化香草醛环氧 （Van-Ep ）的单缩水甘油结构，制备了具有动态亚胺共 价键香草醛基环氧树脂。原始Van-Ep/IPDA 断裂时的抗拉强度约为65.0MPa，在130°C， 10 MPa 条件下，热压 10 分钟即可实现再加工，所有再处理的香草醛基环氧树脂都表 现出与原始相同的力学性能，并且这种环氧树脂在酸性溶液中可以实现降解。玻璃化 转变温度 （T ）达到12 1°C，而且所有样品在222°C 的温度下都是热稳定的。 g (3)对制备基于烯胺键环氧树脂的可行性做了探究，结果表明在室温无催化剂的条件 下可以快速的制备烯胺结构，而且其与环氧不发生反应；烯胺合成的反应活性高于环氧 基与胺的反应活性，从而确定了烯胺基环氧树脂的交联结构，这为制备基于烯胺键的可 再加工的环氧树脂奠定了基础。 关键词：动态共价键；自愈合；再加工；化学回收；环氧；香草醛 研究类型：应用研究 Abstract Traditional thermosetting resins are widely used in various fields of daily life due to their stable cross-linked network structure, but their recycling difficulties and non-reprocessing cause waste of resources and environmental pollution. As the second largest renewable resource, lignin has shown wide application prospects in the preparation of thermosetting materials. However, due to its poor solubility and non-uniformity of molecular structure, the types of raw materials that can be used to prepare lignin-based thermosetting resins are single, and the resin cross-linking structure is complicated