[发明专利]一种可γ射线辐照降解的热固性环氧树脂的制备及降解方法

说明书

一种可γ射线辐照降解的热固性环氧树脂的制备及降解方法，属于γ射线辐照降解环氧树脂技术领域。本发明要解决现有环氧树脂材料降解条件苛刻，同时难以兼顾环氧树脂优异使用性能与降解性能的技术问题。本发明方法为γ射线辐照降解；该降解方法应用于降解热固性环氧树脂和环氧树脂复合材料。本发明通过在环氧树脂固化剂结构中引入稳定的共轭结构连接的N—N键或N—O键，通过交联固化反应将其引入到环氧树脂交联结构中，使得交联网络中的N—N键或者N—O键在γ射线辐照条件下优先断裂，达到降解热固性环氧树脂的目的。本发明使用的γ射线辐照降解方法真正的实现了零能耗，无需高温、高压、强酸、强碱等苛刻降解条件。

技术领域

本发明属于γ射线辐照降解环氧树脂技术领域，具体涉及一种可γ射线辐照降解的热固性环氧树脂的制备及降解方法。

背景技术

先进热固性树脂基复合材料具有轻质、高强度、高刚性、耐高温、耐腐蚀等优异性能，因而被广泛应用于高端运动、娱乐、汽车和航空航天行业，并仍在迅速扩展新的应用领域。作为世界上三大热固性材料之一的环氧树脂几乎占据了全球热固性聚合物市场的70％，其重要性是不可替代的。据统计，2016年全球环氧树脂市场价值已超过80亿美元，中国更是成为世界上环氧树脂最大的产能国、产量国和消费市场。2017年，我国环氧树脂产能达230万吨，产量达130万吨，消费量约150万吨。然而，环氧树脂由于其三维交联网络结构的限制，一旦固化成型，就难以像热塑性树脂重新加工及再利用。此外，从环氧树脂复合材料中回收价值高昂的高性能增强体，也是一个需要亟需解决的重点难题。到目前为止，环氧树脂废弃物的工业处理方法主要有能量回收法、物理粉碎回收法、化学回收法(高温、高压、超临界流体等)。但是这些传统的回收方法往往需要苛刻的反应条件，降解效率低下，回收纤维等增强体性能、结构、有序性均发生明显下降，这大大降低了他们的商业价值。此外，有研究人员将动态共价键引入到环氧树脂的主链或固化剂结构中，通过动态共价键在光、热、pH等刺激下的裂解，实现环氧树脂的降解。然而，动态共价键的引入导致环氧树脂的力学性能和热性能发生明显下降，严重限制了环氧树脂的应用场景。因此，开发一种清洁、能耗低、降价效率高的降解策略，同时保持环氧树脂较高的力学性能仍然是一个非常迫切的目标。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有环氧树脂降解方法条件苛刻，同时难以兼顾优异使用性能与降解性能的问题，提供一种可γ射线辐照降解的热固性环氧树脂及其复合材料的制备及降解方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可γ射线辐照降解的热固性环氧树脂的制备方法，所述方法具体为：固化剂与环氧树脂通过热固化交联生成可γ射线辐照降解的热固性环氧树脂；环氧树脂与固化剂的重量比为0.1-10：1，固化反应温度为0-200℃；

所述可γ射线辐照降解热固性环氧树脂含有如下可断裂的交联结构：

所述固化剂的分子结构通式为：

R₁，R₂，R₄和R₅是亚烃基、环烷撑基、亚烃环烷撑基、亚烃环烷撑亚烃基、杂环烷撑基、亚烃杂环烷撑基、亚烃杂环烷撑亚烃基、环烯撑基、亚烃环烯撑基、亚烃环烯撑亚烃基、杂环烯撑基、亚烃杂环烯撑基、亚烃杂环烯亚烃基、芳香撑基、亚烃芳香撑基、亚烃芳香撑亚烃基、杂芳香撑基、亚烃杂芳香撑基、亚烃杂芳香撑亚烃基、仲胺亚烃仲胺基、仲胺环烷撑仲胺基、仲胺杂环烷撑仲胺基、仲胺环烯撑仲胺基、仲胺杂环烯撑仲胺基、仲胺芳香撑仲胺基、仲胺杂芳香撑仲胺基、仲酰胺亚烃仲酰胺基、仲酰胺环烷撑仲酰胺基、仲酰胺杂环烷撑仲酰胺基、仲酰胺环烯撑仲酰胺基、仲酰胺杂环烯撑仲酰胺基、仲酰胺芳香撑仲酰胺基、仲酰胺杂芳香撑仲酰胺基、氧亚烃氧基、氧环烷撑氧基、氧杂环烷撑氧基、氧环烯撑氧基、氧杂环烯撑氧基、氧芳香撑氧基、氧杂芳香撑氧基中的一种；R₁，R₂，R₄和R₅可以相同，也可以不同；