[发明专利]基于甘油的环氧树脂

说明书

包含环氧组分和任选的反应性组分的脂族环氧树脂前体组合物，所述组合物不含酚，其中所述环氧组分是基于甘油的醚，以及其中所述前体组合物包含大于约60％(w/w)的所述环氧组分和0％(w/w)至30％(w/w)的所述反应性组分。包含前体组合物和固化组分的固化脂族环氧树脂，所述前体组合物包含环氧组分和任选的反应性组分，以及固化树脂不含酚，其中所述环氧组分是基于甘油的醚，以及其中所述前体组合物包含大于约60％(w/w)的所述环氧组分和0％(w/w)至30％(w/w)的所述反应性组分。

相关申请

本申请要求于2016年6月15日提交的澳大利亚临时专利申请2016902323的公约优先权。该申请的内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及不含酚的环氧树脂，并且其更具体地为基于甘油的环氧树脂，甘油是天然存在且可再生的不含酚的化合物。

背景技术

环氧树脂是Castan和Greenlee于1927年在美国通过将环氧官能团用于联苯和多种固化剂而发现的。术语“环氧树脂”通常用于指包含具有环氧官能团的单体的原始的未固化组合物(前体组合物)，以及具有多种聚合水平的固化最终产物(固化树脂)二者。

环氧树脂在工业上具有广泛的应用，包括作为粘合剂、结构复合材料、电子电路板、电子产品、运动设备、包装材料、地板材料和涂料。市售的环氧树脂通常由基于石油的化合物(例如源自化石燃料的合成化合物双酚A(BPA))制成。双酚类是一组具有两个羟基苯基的化合物和反应物例如丙酮、甲醛和三氧化硫。这些产品分别称为双酚A、双酚F和双酚S。

双酚类已特别引起美国食品药品监督管理局(FDA)和欧洲食品安全局(EFSA)的关注，因为担心它们可能是内分泌干扰物。这对于与食品接触、作为金属罐上的常见涂层和/或作为聚碳酸酯塑料瓶的常见组分的树脂(例如双酚F树脂和双酚A树脂)特别重要。

发明内容

在最近30年中，生物柴油生产在世界范围内显著增加(生物柴油是长链脂肪酸酯)，结果是副产物甘油(丙-1,2,3-三醇)的生产也在增加。对于每3摩尔生物柴油，生产1摩尔甘油，并且据报道，每年生产高至1百万吨甘油作为生物柴油生产的废产物，通常焚化甘油以对其进行处理，这又产生大气中二氧化碳的另一种不必要的来源。

本发明人已经确定，有用的是能够使用过量的甘油来开发不含双酚而又具有可接受的特性而能够替代并且作为在商业上可用作基于双酚的环氧树脂的环氧树脂。

本发明因此提供了包含环氧组分和任选的反应性组分的脂族环氧树脂前体组合物，所述组合物不含双酚，其中环氧组分是基于甘油的醚，以及其中前体组合物包含大于约60％(w/w)的环氧组分和0％(w/w)至30％(w/w)的反应性组分。

环氧树脂前体组合物是通常含有至少两个环氧基的低分子量预聚物，预聚物通常是已经至少部分地反应至中间分子量状态的单体的系统。这样的组合物然后能够进一步聚合至完全固化的高分子量状态。由于术语“环氧树脂”经常用于描述液体前体组合物(固化前)和固化后的固体树脂二者的常见命名混淆，因此在本说明书中，使用术语“脂族环氧树脂前体组合物”和“固化脂族环氧树脂”来区分这两种不同的状态。

本文使用术语“脂族”意指环氧组分通常通过脂族醇或多元醇的缩水甘油化而形成，并且大体上不衍生自酚或经取代的酚化合物(例如苯基酚、丁基酚、壬基酚、甲酚、双酚A、双酚F、丁氧基羟甲基化双酚A、酚醛清漆酚醛树脂、甲阶酚醛树脂等)。具有开放的碳原子链的脂族环氧树脂前体组合物与具有闭环碳链(例如酚)的芳族组合物是可区分的。实际上，在本发明中，环氧组分是基于甘油的醚，使得前体组合物和固化树脂都不需要含有、也不含有任何酚。