Page 211 - 《精细化工》2022年第12期

第 39 卷第 12 期 精 细 化 工 Vol.39, No.12
2 022 年 12 月 FINE CHEMICALS Nov. 2022

建筑用化学品
生物基胺固化的可降解、可再加工

环氧树脂的合成及性能

2
1
1*
1
1*
冯浩洋 1,2 ，胡靖媛 ，陈 青 ，颜世峰 ，代金月 ，刘小青
（1. 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 高分子与复合材料事业部，浙江省生物基高分子材料技术与
应用重点实验室，浙江 宁波 315201；2. 上海大学 材料科学与工程学院，上海 200444）
摘要：以缩水甘油醚季戊四醇双缩香草醛环氧树脂（DEPVD）为原料，通过胺解反应得到生物基可降解胺
（DAPVD），DAPVD 与樟脑酸缩水甘油酯（DGECA）固化得到环氧树脂 DGECA-DAPVD。利用 FTIR 对 DAPVD
的结构进行了表征，通过动态热机械分析仪、拉伸测试机、再加工实验、降解实验、热重分析仪对 DGECA-DAPVD
的性能进行了表征。结果表明，DGECA-DAPVD 具有较好的热机械性能、力学性能及热稳定性，其玻璃化转变
温度为 91 ℃，拉伸强度为(72.6±5.1) MPa，杨氏模量为(2493±58) MPa。固化剂中含有的螺环缩醛结构赋予了
DGECA-DAPVD 可降解的特性，而固化反应中原位形成的叔胺结构促进了邻位活性羟基参与酯交换反应，因此
再加工后 DGECA-DAPVD 可保留 75%的拉伸强度（190 ℃、10 MPa 下热压 1 h），DGECA-DAPVD 及其碳纤
+
维复合材料在 H 浓度为 0.1 mol/L 的乙醇溶液中 50 ℃下处理 48 h 后，均可完全降解，高价值的碳纤维可以完
全回收。
关键词：生物基环氧树脂；动态酯交换；螺环缩醛；碳纤维复合材料；可降解；建筑用化学品
中图分类号：TQ322.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 12-2577-08

Synthesis and properties of degradable and recycled bio-based
amine cured epoxy resin

1,2
1*
1*
2
1
1
FENG Haoyang , HU Jingyuan , CHEN Qing , YAN Shifeng , DAI Jinyue , LIU Xiaoqing
（1. Polymer and Composite Materials Division, Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese
Academy of Sciences, Zhejiang Provincial Key Laboratory of Bio-based Polymer Materials Technology and Application,
Ningbo 315201, Zhejiang, China; 2. School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai
200444, China）
Abstract: Bio-based amine(DAPVD), prepared via amination of glycidyl ether pentaerythritol divanillin
epoxy(DEPVD) and characterized by FTIR, was cured with camphoric acid-based diglycidyl ester
(DGECA) to synthesize epoxy resin. The properties of epoxy resin obtained were then analyzed by dynamic
mechanical analyzer, tensile testing machine, reprocessing experiment, degradation experiment and
thermogravimetric analyzer. The results indicated that the epoxy resin showed good thermomechanical,
mechanical and thermal stability with a glass transition temperature 91 ℃, tensile strength (72.6±5.1) MPa
and Young's modulus about (2493±58) MPa. The spiro diacetal structure in the curing agent endowed the
epoxy resin with degradable properties, while the tertiary amine structure formed during the curing reaction
promoted the participation of β-hydroxyl groups in the transesterification reaction. Therefore, the epoxy
resin could retain 75% of the tensile strength after being reprocessed(hot pressing at 190 ℃, 10 MPa for
1 h). Moreover, both the epoxy resin and its carbon fiber composite could be completely degraded in
+
ethanol solution with a H concentration of 0.1 mol/L(treatment temperature 50 ℃, time 48 h) with
high-value carbon fibers completely recovered.
Key words: bio-based epoxy resin; dynamic ester exchange; spiro diacetal; carbon fiber reinforced
polymers; degradability; building chemicals

收稿日期：2022-03-07; 定用日期：2022-06-24; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220190
基金项目：国家自然科学基金（U1909220, 52003283）；浙江省杰出青年科学基金（LR20E030001）
作者简介：冯浩洋（1996—），男，硕士生，E-mail：fenghaoyang@nimte.ac.cn。联系人：代金月（1987—），男，副研究员，E-mail：
daijinyue@nimte.ac.cn；刘小青（1980—），男，研究员，E-mail：liuxq@nimte.ac.cn。