[发明专利]一种柠檬烯基含硅脂环族环氧树脂及其制备和应用方法

说明书

本发明涉及环氧树脂技术领域，提供了一种柠檬烯基含硅脂环族环氧树脂及其制备和应用方法。本发明提供的环氧树脂以生物基材料柠檬烯为基础，并且在环氧树脂结构中引入柔性的Si‑O‑Si链段，能够显著提高环氧树脂固化物的拉伸性能和断裂韧性，同时还赋予了环氧树脂优异的耐湿热老化性能和抗吸水性。本发明采用生物基材料柠檬烯为原料制备得到了柠檬烯基含硅脂环族环氧树脂，减少了对石油化工产品的消耗和依赖，符合环氧树脂绿色、高性能化的发展趋势，能够促进环氧树脂产业的可持续性发展。

技术领域

本发明涉及环氧树脂技术领域，尤其涉及一种柠檬烯基含硅脂环族环氧树脂及其制备和应用方法。

背景技术

环氧树脂是一种具有三维交联结构的热固性聚合物材料，是全球三大通用热固性树脂之一。脂环族环氧树脂是环氧树脂的一个分支，它是由不饱和脂环族化合物经过环氧化制得，它在结构上的特点是分子中含有脂环结构并且环氧基直接连接在脂环上。脂环族环氧树脂因其具有优良的工艺性、耐热性、抗紫外老化性、电绝缘性以及耐高压漏电性被广泛应用于涂料、胶黏剂、户外电绝缘材料、电子封装材料、模具制造、纤维增强复合材料等领域。

目前应用最广泛的脂环族环氧树脂是3,4-环氧基环己烷甲酸-3',4'-环氧基环己烷甲酯，主要商品牌号为2021P(日本大赛璐)，TTA-21(江苏泰特尔)等。这种脂环族环氧树脂固化后内应力大，导致树脂固化物的拉伸强度较低、韧性较差，受到冲击载荷易时易引起开裂失效。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种柠檬烯基含硅脂环族环氧树脂及其制备和应用方法。本发明提供的柠檬烯基含硅脂环族环氧树脂拉伸性能和韧性好，受到冲击载荷时不易开裂失效。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种柠檬烯基含硅脂环族环氧树脂，具有式I或式II所示结构：

式I中：R₁为甲基或苯基；R₂为甲基或苯基；a为官能度；b为0或1；c为0或1。

优选的，所述a为2、3或4，且a+b+c＝4。

优选的，所述柠檬烯基含硅脂环族环氧树脂具有式I-1～I-6任意一项所述的结构：

本发明还提供了上述方案所述柠檬烯基含硅脂环族环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：

将硅氧烷、柠檬烯和加成催化剂混合进行加成反应，得到柠檬烯基含脂环烯烃结构硅烷；所述硅氧烷的结构如式III或式IV所示；所述柠檬烯基含脂环烯烃结构硅烷的结构如式V或式VI所示：

将所述柠檬烯基含脂环烯烃结构硅烷和环氧化试剂混合进行环氧化反应，得到具有式I或式II所示结构的柠檬烯基含硅脂环族环氧树脂。

优选的，所述硅氧烷为1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、1,1,3,3,5,5-六甲基三硅氧烷、1,1,3,5,5-五甲基-3-苯基三硅氧烷、1,1,5,5-四甲基-3,3-二苯基三硅氧烷、甲基-三(二甲基硅氧烷基)硅烷、苯基-三(二甲基硅氧烷基)硅烷或四(三甲基硅氧基)硅烷；

所述柠檬烯和硅氧烷中Si-H基团的摩尔比为(1～3):1。

优选的，所述加成催化剂为过渡金属化合物；所述加成催化剂的质量为硅氧烷和柠檬烯总质量的0.5～2％。

优选的，所述加成反应的温度为50～80℃，时间为2～8h；所述加成反应在保护气氛下进行。

优选的，所述环氧化试剂包括有机过氧酸和/或单过硫酸氢钾复合盐；所述环氧化试剂与柠檬烯基含脂环烯烃结构硅烷中C＝C基团的摩尔比为(2～4):1。