高性能和厚朴酚生物基环氧树脂的性能调控
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国家自然科学基金资助项目(51873027,52073038);辽宁省自然科学基金资助项目(2019-ZD-0139);中央高校基本科研费专项资金(DUT20TD114)


Rational Regulation of Performance on High-Performance Bio-Based Epoxy Resin Bearing Honokiol Moiety
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    摘要:

    以生物基化合物和厚朴酚为原料,通过简单的一步反应制得生物基环氧树脂DGEH。和厚朴酚分子结构中刚性的联苯结构和柔性的烯丙基可赋予树脂优异的综合性能。实验结果显示,DGEH在25 ℃的本征黏度仅为0.088 Pa·s,明显低于石油基双酚A型环氧树脂E51的8.388 Pa·s,且分别以4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)和4,4’-二氨基二苯砜(DDS)为固化剂,DGEH体系均具有比E51更宽的加工窗口。 在最优固化条件下,DGEH/DDS的玻璃化转变温度、N2氛围下800 ℃残碳率和弯曲模量分别为261 ℃,32.3%和3360 MPa,这比E51/DDS体系的相应性能分别提高了27 ℃,1.4倍和30%。 另外,DGEH/DDS的本征阻燃性能达到了UL-94垂直燃烧测试的最高等级V0级,克服了石油基环氧树脂E51易燃的缺点。

    Abstract:

    The development of sustainable bio-based epoxy resins with better overall performance than existing petroleum-based epoxy resins is essential to reduce energy pressure and enrich the categories of high-performance epoxy resins. A bio-based epoxy resin DGEH was prepared by a simple one-step reaction with a natural compound honokiol. The rigid biphenyl structure and flexible allyl groups in honokiol can afford excellent comprehensive performance to the resulting resins. The experimental results show that the intrinsic viscosity of DGEH at 25 ℃ is only 0.088 Pa·s, which is significantly lower than 8.388 Pa·s of petroleum-based bisphenol A epoxy resin E51. Moreover, with 4,4'-diaminodiphenylmethane (DDM) and 4,4'-diaminodiphenylsulfone (DDS) as curing agent, the DGEH system exhibits a wider processing window than E51. Under the optimal curing conditions, the glass transition temperature, char yield at 800 ℃ in N2 atmosphere and flexural modulus of DGEH/DDS are 261 ℃, 32.3% and 3360 MPa, respectively, which are 27 ℃, 1.4 times and 30% higher than those of E51/DDS system, respectively. In addition, the intrinsic flame retardancy of DGEH/DDS reaches V0, the highest level of UL-94 vertical combustion test, which overcomes the flammability of petroleum-based epoxy resin E51. This paper provides a reference for the design of high performance epoxy resins which can meet the needs of high-tech field.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

宋乐群, 戚 裕, 曹 旗, 李佳惠, 翁志焕, 蹇锡高.高性能和厚朴酚生物基环氧树脂的性能调控[J].高分子材料科学与工程,2022,38(2):1-7.

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