[00128617]可降解环缩醛、环缩酮二胺类环氧树脂固化剂及其应用

(1)课题来源与背景: 针对现有热固环氧树脂基复合材料难以回收的问题,我们设计了用于热固环氧树脂基体的一系列具有不同功能的可降解固化剂,该项目属于企业自主研发项目,具有完全自主知识产权。 为了获得耐热性更优异的复合材料,更适用于液体成型工艺要求,我们设计了环缩醛、环缩酮二胺类固化剂。这些固化剂是一种全新结构的,未见报道的有机胺类化合物,该固化剂可以与环氧树脂聚合生成可降解交联聚合物,常压条件下,这些交联聚合物在低浓度的酸和有机溶剂的混合体系中进行降解,回收后的树脂可用于胶黏剂增塑组分或者工程塑料;而由此聚合物制备的复合材料,也可以在加热和搅拌的条件下,在酸和溶剂的混合体系中进行降解,中和后即可回收再利用,回收的碳纤维可重新制成碳纤维毡或者磨成碳粉再利用。 （2）技术原理及性能指标： 采用了有机制备技术,醇胺类化合物引入酸敏官能团技术,缩酮和缩醛结构对酸敏感,可在酸性条件下发生化学键的断裂,正是这些酸敏官能团赋予了材料的可降解性;通过可降解脂环族胺类固化剂与环氧树脂复配技术实现了材料耐热温度提高到130-140度,双组份树脂配方室温初始粘度可控制在300-3000cps,适合液体成型工艺的要求。 （3）技术的创造性与先进性： 1.传统脂肪族胺类固化剂不具有潜伏性,且固化后树脂耐热性较差,通过脂环族胺类固化剂引入酸敏官能团技术,不仅赋予了环缩醛、环缩酮二胺类固化剂降解性能,并且其与环氧树脂发生交联反应所形成的聚合物具有更好的刚性,玻璃化转变温度也更高,此外,由于脂环族固化剂结构本身无芳环结构,具有毒性较小,不易氧化等优异特性;2.通过优化缩合和氨化反应制备可降解环缩醛、环缩酮二胺类固化剂技术,有效地降低了成本,可控制在100元/公斤,设备要求低,通用设备即可,无特殊要求,工艺操作简单;3.可降解环缩醛、环缩酮二胺类固化剂与环氧树脂通过高速搅拌分散混合方法制备可降解环氧树脂基体,分散均匀无爆聚反应发生,安全性好,设备要求低,工艺简单,成本低;4.可降解环氧树脂基体与碳纤维的成型工艺与现有成型工艺匹配性好,树脂粘度低,浸润性优异,可通过标准成型工艺制备碳纤维复合材料,碳纤维复合材料具有良好的力学性能,适用于不同复合材料应用领域;5.碳纤维复合材料可以在相对温和的条件下降解,无需压力容器,110度常压加热酸性条件下碳纤维与树脂分离彻底,95%以上的如碳纤维可回收,碳纤维表面干净,基本无缺损,并保留碳纤维原有大部分的质地和力学性能,可再用于新的复合材料中,回收的环氧树脂聚合物降解产物经过加工可以用在塑料制品上;6.回收反应条件温和、经济、容易控制。 （4-5）技术的成熟程度,适用范围和安全性,应用情况及存在的问题 由环缩醛、环缩酮二胺类固化剂为基础制备的复合材料已经具备量产条件,制备工艺成熟,板材具有优异的力学性能,如碳纤复材拉伸强度可达1400MPa以上,拉伸模量28-30GPa,已小批量的应用在冲浪板及管状材料上,其它领域的用途仍在持续开发中。 （6）无获奖。