松香基Vitrimer材料的制备与性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

传统的热固性树脂虽然具有热稳定性和力学性能，但它难加工、修复和重塑。

而传统的热塑性树脂虽然可以进行加工以及回收重塑，但它在高温下易受机械变形和蠕变的影响，从而导致其热稳定性和力学性能较差。

因此，因此合成有一种既具有热稳定性和力学性能又能够进行加工以及回收重塑的材料就愈发突显其重要性。

2. 国内外研究现状分析

2011年，leibler课题组首次提出基于动态共价交联聚合物的vitrimer概念。他们验证了动态共价交联聚合物拥有和玻璃相似的流变性质，这一特性使得动态共价交联聚合物可以被重新加工。这种聚合物网络即使在高温下也能保持恒定的交联密度，并且由于其结构的可逆性，在可逆反应的情况下其主链不会降解或粘度急剧下降。其中共价自适应网络按照机理可以分为两种，一种为解离共价自适应网络，以最为典型的 diels-alder反应为代表，其在材料的重复使用、自修复等方面有着广泛的运用；另一种为结合共价自适应网络，常见为基于酯交换机理，它也正是vitrimer材料所使用的结构基础。解离自适应网络含有的可逆共价键在外界刺激下进行分解，并在条件改变的情况下于另一位置恢复，可以粗略地描述为一种断裂-恢复的过程。但是材料的交联点恢复率达不到百分之百，另外，溶剂会使得可逆共价键的化学平衡向解离方向移动，限制了材料网状结构的完整性。而对于结合自适应网络而言，只有当新的共价键形成时原始的共价键才会断裂，可逆结构的消失与重生有同时性，在整个过程中材料的完整性不会丢失。

2015年王凯等人研究了添加松香及其改性氢化松香甘油酯、氢化松香季戊四醇酯、松香改性对特辛基苯酚树脂对以油酸甲酯为介质的12.5%氰霜唑吡唑醚菌酯可分散油悬浮剂物理稳定性及流变特性的影响。

2015年兰永新等人发明公开了一种无色松香改性树脂的制备方法，包括如下步骤：1)将95-100重量份的松香溶解后，用超声波处理溶液；2)将步骤1)得到的物料，送入蒸馏釜在25010℃温度下带真空蒸馏；3)将蒸馏后的物料溶解后送入反应釜，加入0.5-0.8重量份的6-叔丁基-3-甲基苯酚，当温度达到190-200℃，用蒸汽吹扫30分钟，真空脱水0.5小时；4)温度升至220-230℃加入0.1-0.3重量份的二叔丁基对甲酚和亚磷酸酯复合的稳定剂，打开冷凝器冷却水，滴加10-15重量份的甘油，温度升至265℃后恒温进行酯化反应6小时后取样化验酸值。本发明通过超声波处理原料，一方面可以去除原料中的重油和黑香，另一方面节约了时间，降低了能耗，本发明还可以采用一级松香和二级松香为原料，降低了产品的成本。2017年福岛明叶等人一种松香改性树脂，其具有：源自对共轭系松香酸(a)加成α，β不饱和羧酸或其酸酐(b)而成的化合物的结构单元(ab)、源自除所述共轭系松香酸(a)以外的有机一元酸(c)的结构单元(c)、源自脂肪族系多元酸酐(d)的结构单元(d)、以及源自多元醇(e)的结构单元(e)，且所述结构单元(ab)与所述结构单元(c)的重量比为100∶80～100∶350的范围。

3. 研究的基本内容与计划

以富马海松酸、环氧大豆油为原料，通过酯交换反应合成松香改性vitrimer树脂，研究原料配比、反应时间、催化剂种类及其用量等因素对反应的影响，优化反应条件；采用1h nmr、lc、ft-ir等分析手段对单体进行了结构鉴定。

探究vitrimer材料基于酯交换反应而存在的愈合性能、形状记忆性能、回收性能等。

通过在光学显微镜或扫描电镜下观察材料表面裂纹的愈合情况来研究愈合性能；通过直观的观察材料在玻璃化转变温度上下改变时的形态变化以及dma表征来证明形状记忆性能；使用高压釜对固化后的样品进行降解，对其降解行为进行研究。

4. 研究创新点

反应体系采用原料均为生物质材料，制备得到一种vitrimer材料。

反应过程安全环保，绿色可持续。

将带有刚性氢化菲环结构的松香引入环氧大豆油固化体系中，对其机械力学性能、玻璃化转变温度等进行调控。