腰果酚衍生物的制备及其在环氧树脂领域的应用研究(摘要)

米桢(1.中国林业科学研究院，北京 100091;2.中国林业科学研究院林产化学工业研究所，南京 210042)

以可再生资源腰果酚为原料，合成了两种活性稀释剂和一种生物基增塑剂，探索了它们在环氧树脂固化体系中的各项性能。主要的研究内容及结果归纳如下:

以腰果酚和环氧氯丙烷(ECH)为原料，合成了单环氧基活性稀释剂腰果酚基缩水甘油醚(CGE)。通过研究合成反应影响因素，确定了最佳反应条件为:在加成反应阶段，腰果酚与ECH的物质的量之比为1∶8，在1%相转移催化剂的催化作用下，在90℃条件下反应3 h;闭环反应阶段，采用ECH为溶剂，55℃分两次缓慢滴加30%的NaOH溶液，碱量为腰果酚物质的量的2倍，反应5 h。腰果酚基缩水甘油醚为淡黄色透明液体，环氧值最高可达每100克0.273 mol，作为活性稀释剂，能显著降低环氧树脂的黏度。当CGE的加入量为15%，环氧树脂黏度由14 700 mPa·s降至1 892 mPa·s，固化物的拉伸强度和断裂伸长率分别增加了37.3%、160.6%，其他力学性能影响不大。结果还表明，CGE比与C12～14烷基缩水甘油醚(AGE)具有更好的机械性能和耐热性。

其次，以腰果酚基缩水甘油醚和间氯过氧苯甲酸(MCPBA)为原料，对CGE侧链上的不饱和烃链进行环氧化反应，合成腰果酚基多环氧活性稀释剂(PECGE)。通过研究合成反应影响因素，确定了最佳反应条件为:腰果酚与MCPBA的物质的量之比为1∶1.5，以二氯甲烷为溶剂，30℃条件下反应3 h。PECGE为浅黄色透明液体，环氧值最高可达每100克0.568 mol。作为活性稀释剂，PECGE加入量从0%增加到20%时，环氧树脂的黏度则从14 700 mPa·s降为2 150 mPa·s。加入量为20%时，PECGE对环氧树脂固化物仍具有较好的物理机械性能。与CGE相比，PECGE具有较大的添加量，因而两者对环氧树脂的稀释效果相差不大。此外，PECGE能改善固化体系的耐热性，是一种性能优良的活性稀释剂，显现出极强的潜在应用价值。

最后，以长碳链酚类化合物腰果酚为原料，合成生物基增塑剂腰果酚基乙酸酯，并对其增塑性能进行研究。结果表明，酯化反应最佳条件为:腰果酚与乙酸酐的物质的量之比为1∶1.2，催化剂K2CO3的质量分数为7.5%，60℃条件下反应3 h。当增塑剂用量为10%，环氧树脂128/934固化体系断裂伸长率和拉伸强度分别提高了42.3%和185.8%。与邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、对苯二甲酸二辛酯(DOTP)相比，同等比例下，腰果酚基乙酸酯所在固化体系拉伸强度和断裂伸长率分别要高27.6%、26.8%及248%、152%，体系玻璃化转变温度为63.3℃，略低于DOP。腰果酚基乙酸酯是一种增塑性能类似于邻苯二甲酸二辛酯增塑剂，有望成为邻苯二甲酸类增塑剂的替代品，具有广阔的发展前景。

腰果酚;活性稀释剂;环氧树脂;力学性能;耐热性;增塑性能