全生物基複合材料的製作方法

2023-04-25 04:28:41

專利名稱：全生物基複合材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一類全生物基複合材料，以全生物基苯並噁嗪共聚樹脂為基材。具體地說，是通過 非石油基路線合成高分子材料，由天然可再生資源作為原料合成苯並噁嗪樹月旨，再通過兩種及以上樹脂共聚而成。其意義在於對天然可再生資源的開發和利用，屬於環境友好材料研究範疇。
背景技術：
複合材料是由兩種或兩種以上不同物質材料通過物理或化學方法，組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使複合材料的綜合性能優於原組成材料而滿足各種不同的要求。本發明的全生物基複合材料所使用的基材為全生物基苯並噁嗪樹脂。苯並噁嗪樹脂是在傳統酚醛樹脂的基礎上發展起來的一類新型熱固性樹脂，它是一類含苯環結構的雜環化合物，可以在溶液或熔融(無溶劑)狀態下由酚、甲醛和伯胺經Mannich縮合反應合成。在加熱作用下，苯並噁嗪發生開環聚合生成含氮且類似於酚醛樹脂的網狀結構。所生成的聚苯並噁嗪樹脂與其他熱固性樹脂(如環氧樹脂、酚醛樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂等)相比，許多性能更為優良，更適於作為樹脂基材製備各種複合材料零部件。它熔融粘度較低，便於成型加工；聚合時無小分子放出，可保證製品孔隙率低；開環聚合時幾乎無體積收縮，可確保製品精度。聚苯並噁嗪樹脂具有高Tg和優良的熱穩定性、阻燃性、力學性能和電氣性能，尤其是，在合成聚苯並噁嗪樹脂時可進行非常靈活的分子設計。目前，全生物基複合材料的研究報導尚未發現。關於使用可再生資源合成苯並噁嗪樹脂的研究也比較少，2007年Cal6等人首先利用腰果酚、氨水和甲醛合成了一種新型聚苯並n惡嗪樹脂，並和黃麻纖維複合製備了一種新型生物基複合材料。(Emanuecalo, Alfonso Maffezzoli, Giuseppe Mwle, Francesca Martina, Selma E. Mazzetto,Amtonella Tarziac and Cristina Stifani. Green Chemistry,2007,9,754-759)。Liu 等報導了糠胺和苯酚和雙酚A製備含呋喃結構的苯並噁嗪樹脂，並利用其與馬來醯亞胺經過Diels-Aleder 得到了主鏈型苯並卩惡嗪樹脂。(參見 I. Journal of polymer science partApolymer chemistry, vol.43,5267-5282(2005) ；2. Journal of polymer science partA polymer chemistry, vol. 46,6509-6517 (2008)。2009 年，北京化工大學餘鼎聲等發明人在專利「基於可再生資源的苯並噁嗪樹脂和其組合物及其製備方法」(中國專利申請號201010178513. 3)首先披露了用源於可再生資源的酚及胺來合成苯並噁嗪樹脂。但是以上這些報導都不是嚴格意義上的全生物基材料，均屬半生物基範疇。並且一些專利(中國專利申請號201010178513. 3)報導中的組合物是機械共混，而非共聚。本發明提出的全生物基複合材料基材為兩種及以上全生物基苯並噁嗪共聚樹脂。
權利要求
1.一類全生物基複合材料，其特徵在於所用高分子基材是由兩種及以上全生物基苯並噁嗪樹脂共聚而成，且合成該同全生物基單體所用原料均由生物質經提取、水解或化學修飾等處理所得。
2.根據權利要求I所述的全生物基複合材料，其特徵在於所用填料為天然纖維、木棉纖維、亞麻纖維、植物性秸杆粉碎物、果物硬殼粉碎物或糠殼等可再生物質，以及玻璃纖維、碳酸鈣等無機材料。
3.根據權利要求2所述全生物基複合材料，其特徵為用於合成苯並噁嗪的原料為糠胺、硬脂胺和月桂胺等碳數為8 22的脂肪胺，1,4- 丁二胺等二元胺(碳鏈2 18)以及腰果酚、酪氨酸、愈創木酚、丁香酚、間苯三酚、鄰苯三酚、殼聚糖或木質素等物質中的兩種以上的物質。
4.根據權利要求2所述的全生物基複合材料，其特徵為所用共聚單體中至少一種為乙醯丙酸和權利要求3中列舉的胺類和酚類物質反應合成出的具有雙苯並噁嗪結構的單體。
全文摘要
本研究的新物質重點在於製備的複合材料為全生物基材料，通過全生物基苯並噁嗪共聚樹脂作為基材與生物及無機填料複合而成的全生物基複合材料。從天然開再生資源開發方面入手，採用模壓法製備複合材料，基材的樹脂採用無溶劑和溶劑法製備。研究進程如下本研究通過使用純天然原料，糠胺、愈創木酚以及多聚甲醛或甲醛，經曼尼希反應合成出性能優良的全生物基苯並噁嗪單體。通過單體共聚作為基材，再加入填料複合而成全生物基複合材料。結果表明，該複合材料具有優良的抗衝擊性能，拉升強度，高的耐熱性，阻燃性。
文檔編號C08L79/04GK102618032SQ20121007627
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月15日 優先權日2012年3月15日
發明者劉向東, 孫佳勤, 王彩飛 申請人:浙江理工大學