具有改进的反应性的源自生物的环氧树脂的制作方法

文档序号:3686885阅读:150来源:国知局
具有改进的反应性的源自生物的环氧树脂的制作方法
【专利摘要】一种源自生物的环氧树脂,包括在存在至少一种共反应物的情况下一种或更多种源自生物的环氧化脂类衍生物与至少一种交联剂的反应产物,所述至少一种共反应物选自源自生物的多元醇的缩水甘油醚衍生物、或一种或更多种源自生物的多元醇的缩水甘油醚与至少一种交联剂的反应产物。
【专利说明】具有改进的反应性的源自生物的环氧树脂
[0001] 本发明目的在于新的具有改进的反应性的源自生物的环氧树脂、其制作方法及其 应用。
[0002] 由于提供优良的物理和化学特性的组合,环氧树脂构成被相当广泛地利用在电 子、建筑、涂料或还在运输领域中的一类热固性聚合物。目前已被商业化的树脂中的绝大多 数是源于石油化学的,并且类似于DGEBA类型(双酚A双缩水甘油醚),在它们是基于双酚 A的应用时往往被认为是有毒的。
[0003] 环氧树脂通常是由环氧化物与其本身也一般源于石油化学的硬化剂的混合物制 备的。这两种组分通过聚合而相互间起反应以形成交联环氧树脂。
[0004] 面对石油资源的衰竭但同样为了找到对于越来越严格的规则限制(REACH, RoHS…)的应对,已经进行了各种研究以尝试发展来自于生物质的环氧树脂。
[0005] 最初的商业解决方案在于提出基于石油化学环氧树脂与源自生物的环氧化物的 混合物的混合制剂。但是这样的混合物,如果其导致反应制剂能够应对工业生产速率的需 求(Miyagawa H.等,Macromol. Mater. Eng. (2004) ,289,629-635 和 636-641),那么从碳的 可再生率、毒性或者还有关于对石油的依赖性上看,则不能体现得到源自生物的树脂的优 点。最经常利用的源自石油的基质是DGEBA和DGEBF (双酚F双缩水甘油醚)。作为例子, 可以提及被DGEBA树脂修饰并且利用三乙四胺(TETA)硬化的环氧化大豆油(ES0)的情况, 如Ratna D.等所描述的(Polym· Int. (2011),50, 179-184)。相同的石油化学树脂同样通过 添加环氧化海甘蓝油、环氧化葡萄籽油(ER0)、或者还有环氧化亚麻油(EL0)而被排斥。
[0006] 在第二时期,提出了基于完全源自生物的环氧树脂(尤其是从来自植物油的化合 物制备)的制剂。
[0007] 如由其名称所示的,植物油来自生物质。植物油可以被确定为统计上多数为甘油 三酯的产物,但同样有少量的甘油二酯和甘油一酯。甘油三酯单元的结构可以被概括为在 一个甘油上接枝三个脂肪酸。将带有碳碳双键(C = C)的链称为不饱和脂肪链。表1中列 举了不饱和脂肪链的一些示例。
[0008] 表1 :不饱和脂肪酸
[0009]
【权利要求】
1. 一种源自生物的环氧树脂,包括如下反应的产物: a. 在至少一种选自源自生物的多元醇缩水甘油醚衍生物的共反应物的存在下,一种或 更多种源自生物的环氧化脂类衍生物与至少一种交联剂的反应,或者 b. -种或更多种源自生物的多元醇缩水甘油醚衍生物与至少一种交联剂的反应。
2. 根据权利要求1所述的源自生物的环氧树脂,其特征在于,在脂类衍生物被用作唯 一的环氧基团的源的情况下,交联剂的反应基团的数目与存在于环氧化物/共反应物的油 混合物中的环氧基团的总数目的比等于交联剂的反应基团的数目与脂类衍生物的环氧基 团的总数目的比。
3. 根据权利要求1和2中任意一项所述的源自生物的环氧树脂,其特征在于,所述一 种或更多种源自生物的环氧化脂类衍生物是天然植物油的提取物,尤其是斑鸠菊油的提取 物,所述环氧化脂类衍生物在所述油中以环氧化物的形式存在。
4. 根据权利要求1到3中任意一项所述的源自生物的环氧树脂,其特征在于,所述环 氧化脂类衍生物是通过提取自动物油或提取自选自包括如下的组中的天然植物油的脂类 的环氧化获得的:亚麻油、麻油、向日葵油、油菜油、大豆油、橄榄油、葡萄籽油、桐木油、棉花 油、玉米油、榛子油、坚果油、椰果油、棕榈油、蓖麻油、腰果油、花生油、葫芦油、苦瓜油、和丝 瓜油以及这些的混合物。
5. 根据前述权利要求中任意一项所述的源自生物的环氧树脂,其特征在于,被作为共 反应物使用或者单独使用的多元醇的缩水甘油醚衍生物是通过来自植物油的甘油或多甘 油的环氧化而获得的,并且对应于式(I):
其中η为包括在1和20之间的整数,尤其是甘油的缩水甘油醚衍生物和二甘油的缩水 甘油醚衍生物。
6. 根据前述权利要求中任意一项所述的源自生物的环氧树脂,其它特征在于,被作为 共反应物使用或者单独使用的多元醇的缩水甘油醚衍生物是通过糖类的环氧化获得的,并 且尤其是通过山梨糖的缩水甘油醚衍生物的环氧化获得的。
7. 根据前述权利要求中任意一项所述的源自生物的环氧树脂,其特征在于,所述至少 一种交联剂选自: a. 带有胺官能团的化合物,当所述化合物具有伯胺官能团时,其选自二胺、多胺以及其 混合物,或者 b. 酸酐。
8. 根据权利要求7所述的源自生物的环氧树脂,其特征在于,当所述至少一种交联剂 是具有属于伯胺官能团或仲胺官能团的N-H基团的化合物时,N-H基的数目与环氧基团的 数目的比等于1。
9. 根据权利要求7所述的源自生物的环氧树脂,其特征在于,当所述至少一种交联剂 是酸酐时,酸酐基团的数目与环氧基团的数目的比等于1。
10. 根据前述权利要求中任意一项所述的源自生物的环氧树脂的制备方法,其特征在 于,包括:在选择于源自生物的多元醇缩水甘油醚衍生物的至少一种共反应物的存在下,混 合一种或更多种源自生物的环氧化脂类衍生物与至少一种交联剂的步骤。
11. 根据权利要求8或9中任意一项所述的源自生物的环氧树脂的制备方法,其特征在 于,包括如下步骤: a. 混合一种或更多种源自生物的环氧化脂类衍生物, b. 添加共反应物,然后进行搅拌以获得均匀的环氧化物混合物, c. 将交联剂添加到所述混合物中,然后重新进行搅拌, d. 然后使树脂反应。
12. 根据权利要求1到9中任意一项所述的源自生物的环氧树脂在用于机械建造或用 于建筑物的合成部件中,以及在用于建造、运输、航天、水上运动、娱乐和体育运动的结构部 件中的用途。
13. 根据权利要求12所述的源自生物的环氧树脂的用途,其特征在于,其用于承受疲 劳使用的结构部件或经受热变化的部件。
14. 根据权利要求1到9中任意一项所述源自生物的环氧树脂作为粘合剂,优选作为结 构粘合剂或者作为表面覆层的用途。
【文档编号】C08G59/14GK104144963SQ201380010198
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年2月18日 优先权日:2012年2月20日
【发明者】让-皮埃尔·阿巴, 文森特·拉皮内, 阿梅利亚·乌略亚-阿巴, 奥利维亚·吉亚尼 申请人:蒙彼利埃第二大学, 法国国家科学研究中心
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